Indagare la funzione di Deep corticale e strutture sottocorticali Usando stereotassica Elettroencefalografia: gli insegnamenti della corteccia cingolata anteriore

L'obiettivo generale di questa procedura è registrare segnali elettrofisiologici provenienti dalle profondità del cervello. Questo risultato si ottiene innanzitutto posizionando elettrodi nelle regioni target di interesse. Successivamente, si allestisce il sistema di acquisizione dati accanto al letto del paziente, e nell'ultimo passaggio si istruisce il paziente su come eseguire un semplice compito cognitivo.

I segnali elettrofisiologici vengono registrati attraverso gli elettrodi mentre il paziente svolge il compito. In definitiva, un'analisi spettrale multi-taper viene utilizzata per dimostrare le variazioni nell'attività del potenziale del campo locale nella corteccia cingolata anteriore dorsale, in base alla difficoltà del compito cognitivo. Il vantaggio della stereoencefalografia rispetto ad altre tecniche di registrazione, come l'implantazione di griglie sottodurali, è che con la SEEG abbiamo accesso a strutture profonde del cervello.

Questo è un vantaggio dal punto di vista clinico quando si ipotizza che le crisi possano originare da queste strutture profonde e anche dal punto di vista della ricerca, poiché ci consente di accedere ad aree del cervello a cui altrimenti non avremmo accesso. Tuttavia, la selezione dei pazienti è estremamente importante, poiché questa tecnica è particolarmente adatta alla localizzazione delle crisi provenienti da strutture corticali e sottocorticali profonde. Registrazioni di questo tipo possono aiutarci a rispondere a domande fondamentali nel campo dell'epilessia, ad esempio: da dove iniziano le crisi?

Dove si diffondono le crisi epilettiche e come possiamo mappare queste aree? Utilizzando tecniche standard di EEG, questo metodo può fornire informazioni sull'epilessia e sull'origine delle crisi, e possiamo applicarlo anche ad altri aspetti delle neuroscienze, come la cognizione, la memoria e la consapevolezza sociale. In generale, le persone nuove rispetto a questa metodica incontrano difficoltà nella fase di acquisizione dei dati, poiché l'acquisizione di segnali elettrofisiologici può risultare complessa.

Dopo la scansione TC, riportare il paziente in sala operatoria e preparare il campo chirurgico secondo i metodi sterili di routine. Successivamente, utilizzando le coordinate stereotassiche stampate provenienti dalla scansione, impostare le coordinate per il primo elettrodo di profondità sul supporto cranico nei piani laterale verticale e antero-posteriore. Le coordinate vengono verificate e modificate, se necessario, da un chirurgo co-interventore. Utilizzando una postazione di lavoro computerizzata in sala operatoria, usare il blocco guida per identificare il sito di inserzione sulla cute e marcare questa posizione con un pennarello.

Iniettare uno o due millilitri di anestesia locale nell'incisione segnata. Quindi utilizzare un bisturi numero 11 per praticare un'incisione superficiale lungo il segno fino al cranio, e usare un elettrobisturi monopolare guidato con un opteratore rivestito per cauterizzare il derma e i tessuti profondi seguendo il blocco guida. Per mantenere la corretta traiettoria, creare un foro a trapanazione utilizzando una punta elicoidale da 2,1 millimetri e un trapano elettrico manuale.

Aprire la dura utilizzando un'elettrocoagulazione monopolare guidata da una sonda ottica rigida rivestita, continuando a guidare la traiettoria con il blocco guida. Avvitare un bullone di ancoraggio nel foro e inserire una sonda stiletto pre-misurata attraverso il bullone di ancoraggio per creare un percorso per l'elettrodo. Quindi avanzare con attenzione l'elettrodo fino alla profondità precalcolata, serrando il bullone di ancoraggio con il cappuccio abbassato per fissare l'elettrodo una volta posizionato.

Per garantire un traiettoria di posizionamento adeguata per tutti gli elettrodi, portare il fluoroscopio sterile coperto con campo sterile nell'area chirurgica ed ottenere un'immagine fluoroscopica in proiezione anteroposteriore (AP). Successivamente, collegare gli elettrodi al sistema clinico di EEG per verificare gli impedenze appropriati. Applicare la medicazione.

Rimuovere il telaio stereotassico per la testa e svegliare il paziente dall'anestesia. Per l'allestimento del compito comportamentale, aprire il software comportamentale appropriato e impostare il file delle condizioni progettato per eseguire il compito di interferenza multisorgente. Per includere tutti e quattro i tipi di prova con uguale frequenza, premere il pulsante di impostazione delle condizioni per selezionare il file delle condizioni desiderato.

Quindi fare clic su "test" nella finestra di visualizzazione per verificare il monitor del comportamento. Lo stimolo visivo di prova deve apparire per due o tre secondi. Successivamente, collegare la scatola dei pulsanti agli ingressi analogici della scheda di acquisizione dati e a una fonte di alimentazione.

Utilizzare un cavo a nastro suddiviso in nove nastri per collegare otto dei nastri alla porta zero fino alla sette sulla sezione digitale IO della scheda di acquisizione dati. Collegare il nono nastro alla porta zero sulla sezione digitale PFI della scheda. Impostare quindi la frequenza di campionamento desiderata nel software del processore del segnale neurale.

Ad esempio, qui la frequenza di campionamento desiderata è impostata a 50.000 campioni al secondo con un alias e un campionamento ridotto in tempo reale a 1.000 campioni al secondo. Completare la configurazione collegando l'amplificatore al processore del segnale neurale tramite cavo in fibra ottica e il processore del segnale neurale al trasmettitore dei dati e alla scheda PCI ottica nel computer di acquisizione dei dati neurali tramite cavo in fibra ottica. La chiave per garantire un'acquisizione dati riuscita consiste nel testare la configurazione di elaborazione del segnale prima di entrare nella stanza del paziente, in modo che la registrazione possa procedere senza intoppi.

Quando il monitor comportamentale è pronto, trasportare la strumentazione di ricerca nella stanza del paziente, posizionando il monitor di fronte al paziente su un tavolo mobile. Collegare il monitor al computer di controllo comportamentale mediante un cavo DVI standard e posizionare la strumentazione di registrazione in un punto non invasivo.

Successivamente, collegare il sistema di ricerca al box divisorio che separa la registrazione di ricerca dal sistema clinico. Poi consegnare al paziente il box dei pulsanti e istruirlo a identificare l'obiettivo premendo il pulsante corrispondente. Infine, fare clic su "esegui" per avviare la procedura e consentire al paziente di completare due blocchi da 150 prove ciascuno, utilizzando il software del processore del segnale neurale per controllare i parametri di registrazione.

Dopo aver selezionato un paziente per l'inserimento di elettrodi per elettroencefalografia stereotassica, si esegue una risonanza magnetica con sequenze volumetriche T2 e T1 con mezzo di contrasto. I traiettorie degli elettrodi per elettroencefalografia stereotassica vengono quindi pianificate utilizzando la navigazione stereotassica basata sulle sequenze di risonanza magnetica volumetriche. Questa tecnica consente la raccolta di potenziali di campo locali da strutture profonde della corteccia, come la corteccia cingolata anteriore dorsale mostrata in questo caso, che non sarebbe possibile ottenere con un posizionamento tipico di elettrodi di superficie.

Dopo un numero adeguato di prove della task di interferenza multi-sorgente, i dati del potenziale di campo locale provenienti dagli elettrodi stereo-EEG nella corteccia cingolata anteriore dorsale vengono pre-elaborati per allineare i dati del potenziale di campo locale alla presentazione del Q per ulteriori analisi successive. Inoltre, una volta allineati, i dati del potenziale di campo locale possono essere mediati per esaminare le variazioni nella risposta elettrofisiologica media tra i diversi tipi di prova. Successivamente, vengono generati spettrogrammi a multi-taper per analizzare le variazioni delle bande di frequenza nel tempo.

In effetti, studi EEG del cuoio capelluto hanno implicato diverse bande di frequenza nell'attività osservata nella corteccia cingolata anteriore dorsale. L'analisi nel dominio tempo-frequenza è un metodo importante per collegare i cambiamenti elettrofisiologici osservati nella corteccia cingolata anteriore dorsale al comportamento corrispondente appropriato. Una volta acquisita padronanza, richiede circa due o tre ore con complicazioni minime.

Quando si tenta questa procedura, è importante ricordare di adattare il compito cognitivo alla regione corticale o sottocorticale in fase di registrazione. Dopo aver seguito questa procedura, possono essere applicati altri metodi di analisi dei dati, come l'analisi nel dominio tempo-frequenza. Questi permettono di distinguere gli effetti di diversi tipi di oscillazioni neurologiche in diversi momenti.

Dopo aver visionato questo video, si dovrebbe avere una buona comprensione di come registrare segnali elettrofisiologici provenienti dalle profondità del cervello utilizzando elettrodi posizionati stereotassicamente e un sistema di acquisizione dati.