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

L'obiettivo generale di questa procedura è valutare le funzioni cognitive ed emotive di strutture cerebrali interagenti mediante registrazioni simultanee provenienti sia da fonti neuronali profonde che superficiali. Questo metodo può contribuire a rispondere a domande fondamentali nella neurofisiologia umana, come ad esempio la relazione tra i modelli di attività cerebrale e la funzione cerebrale, specialmente in riferimento a aree cerebrali profonde e difficilmente accessibili.

Il vantaggio principale di questa tecnica è che utilizza il contesto di pazienti sottoposti a stimolazione cerebrale profonda per estrarre informazioni in tempo reale sulle strutture corticali e sottocorticali nell'uomo durante compiti cognitivi ed emotivi. I passaggi di registrazione in questa sezione si concentrano su un paziente affetto da un disturbo del movimento che esegue un compito di tipo flanker. I passaggi di analisi nella sezione successiva, tuttavia, si concentrano su un paziente con un disturbo cronico della coscienza che ascolta un paradigma di discorso cognitivo ed emotivo.

Cominciare configurando l'elettroencefalografo, o apparecchiatura EEG, nella stanza di prova. Collegare il computer di registrazione al sistema EEG e avviare il software di registrazione EEG. Fare clic su File, quindi su Nuovo spazio di lavoro per definire lo spazio di lavoro nel software di registrazione EEG specificando una frequenza di campionamento di cinque chilohertz, una frequenza di taglio bassa e una frequenza di taglio alta, i canali EEG secondo il sistema internazionale 10-20 e i canali del potenziale di campo locale, o LFP.

Fare clic su Monitor per verificare che i canali specificati siano ora configurati per la registrazione. Successivamente, configurare il computer per lo stimolo e verificare la connessione alla porta parallela del sistema EEG. Avviare il software per lo stimolo.

Fare clic su Esegui per verificare il funzionamento del paradigma sul monitor del computer. Assicurarsi che i trigger provenienti dal computer degli stimoli vengano inviati al sistema di registrazione controllandone la comparsa nel software di registrazione EEG durante la presentazione degli stimoli e anche durante la risposta del soggetto. Contrassegnare il vertice della testa del paziente come il punto medio tra nasione e inione utilizzando una penna marker per la pelle.

Quindi, segnare le posizioni degli elettrodi EEG scelte secondo il sistema 10-20. Pulire ciascun punto selezionato con un dischetto di alcol isopropilico e una pasta abrasiva. Successivamente, applicare gli elettrodi EEG sulla cute del cuoio capelluto.

In alternativa, a seconda delle limitazioni di spazio, può essere utilizzata una rete EEG multicanale. Un altro metodo avanzato per valutare l'attività cerebrale superficiale sarebbe la magnetoencefalografi a (MEG). Collegare il cavo di estensione percutaneo proveniente dagli elettrodi di stimolazione cerebrale profonda (DBS) a un connettore per cavo esterno.

Collegare ciascun elettrodo fornito dal connettore del cavo esterno alla scatola di controllo dell'EEG, in base alla configurazione per la registrazione dell'EEG. Collegare gli elettrodi EEG del cuoio capelluto alla scatola di controllo dell'EEG. Successivamente, fornire al paziente le istruzioni relative al compito del flanker.

Assicurarsi che il paziente sia comodo e istruirlo a interrompere l'esperimento in qualsiasi momento qualora provasse disagio. Cliccare su Esegui nel software dello stimolo in modo che il paziente possa vedere il paradigma sul monitor. Effettuare una sessione di allenamento con il paziente finché non si sente a proprio agio con il compito.

Infine, avviare la registrazione simultanea dell'attività cerebrale LFP sottocorticale ed EEG corticale mentre il paziente esegue il compito di flanker. Iniziare aprendo il software di analisi dell'EEG. Fare clic su Nuovo per visualizzare i dati registrati dal paradigma di linguaggio cognitivo emotivo specificando i percorsi delle cartelle e il nome dei dati.

Fare clic su Modifica canali per selezionare i canali di interesse. Quindi, fare clic su Preelaborazione canali e successivamente su Nuovo riferimento, per riferire nuovamente i contatti DBS adiacenti, creando così un contesto bipolare virtuale per gli emisferi sinistro e destro. Fare clic su Ispezione dati grezzi per esaminare i dati alla ricerca di artefatti fisiologici e legati all'apparecchiatura, con particolare attenzione ai tremori motori e alle interferenze dell'apparecchiatura.

Contrassegnare i segmenti in cui sono presenti artefatti. Successivamente, fare clic su Filtraggio dati e quindi su Filtri IIR per specificare un filtro notch e scegliere filtri Butterworth a fase zero definendo i parametri di cutoff inferiore e superiore. Fare clic su Cambia frequenza di campionamento per sottocampionare i segnali registrati a una frequenza specificata e specificare anche il tipo di interpolazione.

Esportare i canali bipolari di interesse facendo clic su Esporta, quindi su Dati generici. Esportare i trigger dei dati facendo clic su Esporta, quindi su Marcatori. Assegnare un nome ai file da esportare selezionando un formato T-X-T.

Successivamente, avviare MAT lab e fare clic su Imposta percorso per aggiungere il percorso delle cartelle della gita di studio. Calcolare la potenza spettrale del LFP per i canali di interesse innanzitutto specificando, nello script uno, il percorso e il nome dei file EEG e LFP ed eseguendo questo script per generare un file con la struttura dati richiesta dallo script due. In secondo luogo, eseguire lo script due dopo aver specificato i parametri di analisi spettrale, come metodo spettrale, frequenza, intervallo temporale di interesse e correzione della baseline, e i parametri statistici, come il tipo di analisi e il valore P.

Quindi, calcolare la coerenza tra i segnali cerebrali sottocorticali e corticali eseguendo lo script tre, solo dopo aver specificato la lunghezza del segmento, la percentuale di sovrapposizione, le frequenze di interesse e il tipo di analisi. Infine, calcolare l'accoppiamento tra fase e ampiezza a diverse frequenze eseguendo l'implementazione software disponibile come file supplementare nella referenza mostrata qui. Questo protocollo ha valutato le funzioni cognitive emotive nel talamo durante il paradigma mostrato qui.

Con stimoli di discorso neutro non rivolto direttamente al soggetto e di discorso familiare rivolto direttamente al soggetto. In questo caso, la modulazione sincronizzata allo stimolo dell'attività oscillatoria all'interno del talamo centrale ha rivelato un aumento dell'ampiezza nella banda beta emisfero destro entro il primo secondo, in seguito al confronto tra condizioni di rivolgersi in modo neutro e familiare. L'analisi della variazione dell'ampiezza corrispondente al potenziale di campo locale due tre, ha mostrato un incremento precoce nella banda beta entro il primo secondo, nonché una modulazione tardiva dei dati.

Inoltre, è stato osservato un significativo aumento della banda theta nella condizione di indirizzamento familiare a quattro-sei virgola cinque hertz e nel periodo temporale di due virgola sei-due virgola otto secondi sul LFP due tre. Una volta padroneggiata, questa tecnica può essere eseguita in un'ora se realizzata correttamente. Durante il tentativo di questa procedura, è importante ricordare che la risoluzione spaziale delle registrazioni fornita da questa tecnica è a livello di potenziali di campo locale ed EEG.

Dopo aver visionato questo video, dovresti avere una buona comprensione di come eseguire registrazioni neurofisiologiche combinate invasive e non invasive nell'uomo per valutare le funzioni cognitive ed emotive.