Invasiva sottocorticali e superficie non invasiva neurofisiologiche registrazioni per la valutazione delle cognitivo ed emotivo funzioni combinate negli esseri umani

Carlos Trenado; Saskia Elben; David Petri; Jan Hirschmann; Stefan J. Groiss; Jan Vesper; Alfons Schnitzler; Lars Wojtecki

doi:10.3791/53466

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Articolo metodologico

Invasiva sottocorticali e superficie non invasiva neurofisiologiche registrazioni per la valutazione delle cognitivo ed emotivo funzioni combinate negli esseri umani

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DOI:

10.3791/53466

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19 maggio 2016

Carlos Trenado¹ , Saskia Elben² , David Petri² , Jan Hirschmann² , Stefan J. Groiss¹^,² , Jan Vesper³ , Alfons Schnitzler¹^,² , Lars Wojtecki¹^,²

¹Institute of Clinical Neuroscience and Medical Psychology, Medical Faculty, Heinrich-Heine-University, ²Department of Neurology, Center for Movement Disorders and Neuromodulation, University Clinic Düsseldorf, ³Department of Neurosurgery, Functional Neurosurgery and Stereotaxy, Center for Movement Disorders and Neuromodulation, University Clinic Düsseldorf

In questo articolo

Sommario

Il presente protocollo mira a valutare le funzioni cognitivo-emotive nei gangli della base mediante la registrazione neurofisiologica simultanea dei potenziali di campo locale e dell'attività corticale cerebrale (EEG) non invasiva. La procedura è esemplificata dall'uso di paradigmi che coinvolgono stimoli vocali con connotazione emotiva o il compito Flanker che coinvolge il controllo cognitivo.

Abstract

Nonostante il successo nell'applicazione elettroencefalografia non invasiva (EEG), magneto-encefalografia (MEG) e la risonanza magnetica funzionale (fMRI) per estrarre informazioni cruciali sul meccanismo del cervello umano, tali metodi restano insufficienti per fornire informazioni sulle fisiologiche processi che riflettono le funzioni cognitive ed emotive a livello subcorticale. A questo proposito, gli approcci clinici invasivi moderni in esseri umani, come la stimolazione cerebrale profonda (DBS), offrono una straordinaria possibilità di registrare l'attività cerebrale sottocorticale, potenziali di campo e cioè locali (LFPs) che rappresentano l'attività coerente delle assemblee neurali da gangli basali localizzati o regioni del talamo . Nonostante il fatto che i metodi invasivi nell'uomo sono applicati solo dopo indicazione medica e dati così registrati corrispondano ai circuiti cerebrali alterati, informazioni preziose può essere acquisita per quanto riguarda la presenza delle funzioni cerebrali intatte in relazione oscillatorio cervellol'attività e la fisiopatologia dei disturbi in risposta a paradigmi cognitivi sperimentali. In questa direzione, un numero crescente di studi DBS in pazienti con malattia di Parkinson (PD) bersaglio non solo le funzioni motorie, ma anche i processi di livello superiore, come le emozioni, il processo decisionale, l'attenzione, la memoria e la percezione sensoriale. Recenti studi clinici sottolineano anche il ruolo di DBS come un trattamento alternativo nei disturbi neuropsichiatrici che vanno dal disturbo ossessivo-compulsivo (OCD) per malattie croniche della coscienza (DOC). Di conseguenza, ci si concentra sull'uso di (EEG) le registrazioni del cervello umano invasive (LFP) e non invasive combinati per valutare il ruolo delle strutture corticali-subcorticale nel trattamento della depressione paradigmi sperimentali cognitivi ed emotivi (ad es. Gli stimoli discorso con connotazione emotiva o paradigmi di controllo cognitivo come il compito Flanker), per i pazienti sottoposti a trattamento DBS.

Introduzione

Registrazioni neurofisiologiche invasive sugli esseri umani risalgono agli studi seminali di targeting registrazioni electrocorticographic dalle aree corticali e il cervelletto durante l'intervento chirurgico dell'epilessia e la ricerca del tumore ^1. Un passo fondamentale in ulteriore sviluppo di tale procedura di registrazione è stata l'introduzione della tecnica stereotassica che fornisce accesso sicuro ed efficiente di strutture profonde del cervello umano ^2. Oltre al trattamento clinico, approcci invasivi cerebrali negli esseri umani offrono un'occasione piuttosto unica per studiare la funzione del cervello in relazione a mod....