פולשנית קורטיקליים ולא פולשנית משולבת Surface הנוירופיזיולוגיים הקלטות עבור הערכת קוגניטיבי ותפקידים רגשיים בבני אדם

המטרה הכוללת של נוהל זה היא להעריך תפקודים קוגניטיביים ורגשיים של מבני מוח המקיימים אינטראקציה, באמצעות הקלטות סימולטניות ממקורות נוירונליים עמוקים ושטחיים כאחד. שיטה זו יכולה לסייע במתן מענה לשאלות מפתח בנוירופיזיולוגיה אנושית, כגון הקשר בין דפוסי פעילות מוחית לבין תפקוד המוח, ובמיוחד בנוגע לאזורי מוח עמוקים שגישתם מוגבלת.

היתרון המרכזי של טכניקה זו הוא שהיא משתמשת בתשתית של מטופלים עם גרייה עמוקה של המוח (DBS) כדי להפיק מידע חי ממבנים קורטיקליים וסוב-קורטיקליים בבני אדם במהלך משימות קוגניטיביות ורגשיות. שלבי ההקלטה בחלק זה מתמקדים במטופל עם הפרעת תנועה המבצע משימת flanker. שלבי הניתוח בחלק הבא, לעומת זאת, מתמקדים במטופל עם הפרעה כרונית של ההכרה המקשיב לפרדיגמת דיבור קוגניטיבית-רגשית.

התחילו בהקמת ציוד לאלקטרואנצפלוגרפיה (EEG) בחדר הבדיקות. חברו את מחשב ההקלטה למערכת ה-EEG והפעילו את תוכנת הקלטת ה-EEG. לחצו על File ולאחר מכן על New Workspace כדי להגדיר את סביבת העבודה בתוכנת הקלטת ה-EEG, תוך הגדרת תדר דגימה של 5 kHz, תדר חיתוך נמוך ותדר חיתוך גבוה, ערוצי EEG לפי מערכת ה-10-20 הבינלאומית, וערוצי פוטנציאל שדה מקומי (LFP).

לחצו על Monitor כדי לוודא שהערוצים שצוינו מוגדרים כעת להקלטה. לאחר מכן, הגדירו את מחשב הגירויים ובדקו את החיבור לפורט המקבילי (parallel port) של מערכת ה-EEG. הפעילו את תוכנת הגירויים.

לחץ על Run כדי לבדוק את תקינות הפרוטוקול על מסך המחשב. ודא שטריגרים ממחשב הגירויים נשלחים למערכת ההקלטה על ידי בדיקת הופעתם בתוכנת הקלטת ה-EEG במהלך הצגת הגירויים, וכן במהלך תגובתו של הנבדק. סמן את ה-vertex של ראש המטופל כנקודת האמצע בין ה-nasion ל-inion באמצעות טוש לסימון העור.

לאחר מכן, סמנו את מיקומי אלקטרודות ה-EEG הנבחרים, בהתאם למערכת 10-20. נקו כל מיקום שנבחר באמצעות פד אלכוהול איזופרופיל ומשחה שוחקת. לאחר מכן, הצמידו את אלקטרודות ה-EEG השטחיות לקרקפת.

לחלופין, בהתאם למגבלות המקום, ניתן להשתמש ברשת EEG רב-ערוצית. שיטה מתקדמת נוספת להערכת פעילות מוחית שטחית היא מגנטואנצפלוגרפיה, או MEG. חברו את כבל ההארכה התת-עורי מאלקטרודות של גרייה עמוקה של המוח, או DBS, למחבר כבל חיצוני.

חבר כל אלקטרודה המסופקת על ידי מחבר הכבל החיצוני לתיבת הבקרה של ה-EEG, בהתאם להגדרות ההקלטה של ה-EEG. חבר את אלקטרודות קרקפת ה-EEG לתיבת הבקרה של ה-EEG. לאחר מכן, ספק למטופל הנחיות לגבי משימת ה-flanker.

ודאו שהמטופל מרגיש בנוח והנחו אותו להפסיק את הניסוי בכל עת במקרה של אי-נוחות. לחצו על Run בתוכנת הגירויים כדי שהמטופל יוכל לראות את הפרדיגמה על המסך. בצעו סבב אימון עם המטופל עד שירגיש בנוח עם המשימה.

לבסוף, התחילו הקלטה סימולטנית של פעילות מוחית מסוג LFP תת-קורטיקלי ו-EEG קורטיקלי בזמן שהמטופל מבצע את מטלת ה-flanker. התחילו בפתיחת התוכנה לניתוח EEG. לחצו על New כדי להציג את הנתונים שהוקלטו מפרדיגמת הדיבור הקוגניטיבית-רגשית, על ידי הגדרת נתיבי התיקיות ושם הנתונים.

לחצו על Edit Channels כדי לבחור את הערוצים הרלוונטיים. לאחר מכן, לחצו על Channel Preprocessing ולאחר מכן על New Reference כדי לבצע ייחוס מחדש של מגעי DBS סמוכים, פעולה היוצרת הקשר ביפולרי וירטואלי עבור ההמיספרות השמאלית והימנית. לחצו על Raw Data Inspection כדי לסנן את הנתונים מארטיפקטים פיזיולוגיים ומארטיפקטים הקשורים לציוד, תוך דגש על רעידות מוטוריות והפרעות של הציוד.

סמנו את המקטעים שבהם קיימים ארטיפקטים. לאחר מכן, לחצו על Data Filtering, ואז על IIR Filters כדי להגדיר notch filter ולבחור ב-Butterworth zero phase filters על ידי הגדרת פרמטרי cut-off נמוכים וגבוהים. לחצו על Change Sampling Rate כדי לבצע down sample לאותיות ההקלטה לתדירות מוגדרת, וכן הגדירו את סוג האינטרפולציה.

ייצאו את הערוצים הביפולריים הרלוונטיים על ידי לחיצה על Export, ולאחר מכן Generic Data. ייצאו נתונים על ידי לחיצה על Export, ולאחר מכן Markers. תנו שם לקבצים המיוצאים על ידי בחירה בפורמט T-X-T.

בשלב הבא, הפעילו את MAT lab ולחצו על Set Path כדי להוסיף את הנתיב לתיקיות הטיול השטח. חשבו את העוצמה הספקטרלית של ה-LFP עבור הערוצים הרלוונטיים על ידי הגדרת הנתיב והשם של קובצי ה-EEG וה-LFP בסקריפט הראשון, ולאחר מכן הרצת סקריפט זה כדי להפיק קובץ בעל מבנה נתונים הנדרש עבור הסקריפט השני. שנית, הריצו את הסקריפט השני לאחר הגדרת פרמטרים לניתוח ספקטרלי, כגון שיטה ספקטרלית, תדר, טווח זמן רלוונטי ותיקון baseline, וכן פרמטרים סטטיסטיים, כגון סוג הניתוח וערך P value.

לאחר מכן, חשבו את הקוהורנציה (coherence) בין אותות מוחיים תת-קורטיקליים לקורטיקליים על ידי הרצת סקריפט שלושה, אך לא לפני הגדרת אורך הסגמנט, אחוז החפיפה, תדרי העניין וסוג הניתוח. לבסוף, חשבו את צימוד הפאזה-אמפליטודה בין-תדרי (cross-frequency phase amplitude coupling) על ידי הרצת מימוש התוכנה הזמין כקובץ נלווה ברפרנס המופיע כאן. פרוטוקול זה העריך תפקודים קוגניטיביים-רגשיים בתלמוס במהלך הפרדיגמה המוצגת כאן.

עם גירויים של דיבור ניטרלי שאינו פונה לנמען ודיבור הפונה לנמען מוכר. כאן, מודולציה של פעילות תנודתית בתוך התלמוס המרכזי, המקושרת לגירוי, חשפה עלייה בצד ימין של הספק בטא בתוך השנייה הראשונה כאשר השוויתו בין תנאי פנייה ניטרלית לתנאי פנייה לנמען מוכר. ניתוח של שינוי בהספק התואם ל-LFP two three, חשף עלייה מוקדמת בבטא בתוך השנייה הראשונה, וכן מודולציה מאוחרת של הנתונים.

יתרה מכך, נחשפה עלייה משמעותית של גלי תטא בתנאי הפנייה המוכר בטווח של 4 עד 6.5 hertz, ובפרק זמן של 2.6 עד 2.8 שניות ב-LFP 2 3. לאחר השליטה בטכניקה, ניתן לבצע אותה בשעה אחת אם היא מבוצעת כראוי. בעת ניסיון לבצע פרוצדורה זו, חשוב לזכור כי הרזולוציה המרחבית של ההקלטות המסופקות על ידי טכניקה זו היא ברמת פוטנציאלים של שדה מקומי ו-EEG.

לאחר צפייה בסרטון זה, תרכשו הבנה מעמיקה לגבי אופן ביצוע הקלטות נוירופיזיולוגיות משולבות, פולשניות ולא-פולשניות, בבני אדם להערכת תפקודים קוגניטיביים ורגשיים.