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 delle strutture cerebrali interagenti attraverso registrazioni simultanee da fonti neuronali sia profonde che superficiali. Questo metodo può aiutare a rispondere a domande chiave nella neurofisiologia umana. Ad esempio, la relazione tra i modelli di attività cerebrale e la funzione cerebrale, in particolare per quanto riguarda le aree cerebrali profonde e difficilmente accessibili.

Il vantaggio principale di questa tecnica è che utilizza la struttura dei pazienti stimolati dal cervello profondo per estrarre informazioni in tempo reale delle strutture corticali e sub-corticali negli esseri umani durante i compiti cognitivi ed emotivi. Le fasi di registrazione in questa sezione si concentrano su un paziente con un disturbo del movimento che esegue un'attività di fiancheggiamento. Le fasi di analisi nella sezione successiva, tuttavia, si concentrano su un paziente con disturbo cronico della coscienza che ascolta un paradigma cognitivo ed emotivo del linguaggio.

Inizia installando l'elettroencefalografia o l'apparecchiatura EEG nella sala test. Collegare il computer di registrazione al sistema EEG e avviare il software di registrazione EEG. Fare clic su File, quindi su Nuova area di lavoro per definire l'area di lavoro nel software di registrazione EEG specificando una frequenza di campionamento di cinque kilohertz, una frequenza di taglio bassa e una frequenza di taglio alta, i canali EEG in base al sistema internazionale 10-20 e il potenziale di campo locale o canali LFP.

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

Fare clic su Esegui per verificare la funzionalità del paradigma sul monitor del computer. Assicurarsi che i trigger del computer dello stimolo vengano inviati al sistema di registrazione controllando il loro aspetto sul software di registrazione EEG durante la presentazione degli stimoli, nonché durante la risposta del soggetto. Segna il vertice della testa del paziente come punto medio tra la nasione e l'inione utilizzando un pennarello cutaneo.

Quindi, segnare le posizioni degli elettrodi EEG scelte, secondo il sistema 10-20. Pulire ogni posizione selezionata con un tampone di alcol isopropilico e una pasta abrasiva. Quindi, collegare gli elettrodi di superficie EEG al cuoio capelluto.

In alternativa, a seconda delle restrizioni di spazio, è possibile utilizzare una rete EEG multicanale. Un altro metodo di fascia alta per valutare l'attività cerebrale superficiale sarebbe l'uso della magnetoencefalografia, o MEG. Collegare il cavo di prolunga percutaneo degli elettrodi di stimolazione cerebrale profonda, o DBS, a un connettore del cavo esterno.

Collegare ciascun elettrodo fornito dal connettore del cavo esterno alla scatola di controllo EEG, in base alla configurazione della registrazione EEG. Collegare gli elettrodi del cuoio capelluto EEG alla scatola di controllo EEG. Successivamente, fornisci al paziente le istruzioni sull'attività di fiancheggiamento.

Assicurarsi che il paziente sia a proprio agio e istruirlo a interrompere l'esperimento in qualsiasi momento per disagio. Fare clic su Esegui sul software di stimolo in modo che il paziente sia in grado di vedere il paradigma sul monitor. Eseguire una sessione di allenamento con il paziente fino a quando non si sente a proprio agio con l'attività.

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

Fai clic su Modifica canali per selezionare i canali di interesse. Quindi, fare clic su Pre-elaborazione canale, quindi su Nuovo riferimento per rifare riferimento ai 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 relativi alle apparecchiature, con particolare attenzione al jittering del motore e ai disturbi delle apparecchiature.

Contrassegna i segmenti in cui sono presenti artefatti. Quindi, fare clic su Filtro dati, quindi su Filtri IIR per specificare un filtro notch e scegliere Filtri a fase zero Butterworth specificando i parametri di cut-off basso e alto. Fare clic su Modifica frequenza di campionamento per sottocampionare i segnali di registrazione a una frequenza specificata e specificare il tipo di interpolazione.

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

Successivamente, avvia MAT lab e fai clic su Imposta percorso per aggiungere il percorso delle cartelle di gita. Calcolare la potenza spettrale LFP per i canali di interesse specificando prima, 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 dell'analisi spettrale, come il metodo spettrale, la frequenza, l'intervallo di tempo di interesse e la correzione della linea di base, e i parametri statistici, come il tipo di analisi e il valore P.

Quindi, calcola la coerenza tra i segnali cerebrali sottocorticali e corticali eseguendo lo script tre, non prima di aver specificato la lunghezza del segmento, la percentuale di sovrapposizione, la frequenza degli interessi e il tipo di analisi. Infine, calcolare l'accoppiamento di ampiezza di fase a frequenza incrociata eseguendo l'implementazione del software disponibile come file supplementare nel riferimento visto qui. Questo protocollo ha valutato le funzioni cognitive emotive nel talamo durante il paradigma mostrato qui.

Con stimoli di discorso neutro non rivolto e discorso familiare. Qui, la modulazione bloccata dallo stimolo dell'attività oscillatoria all'interno del talamo centrale, ha rivelato un aumento del lato destro della potenza beta entro il primo secondo quando si confrontano le condizioni di indirizzamento neutro con quelle di indirizzamento familiare. L'analisi della variazione di potenza corrispondente all'LFP due tre, ha rivelato un aumento beta precoce entro il primo secondo, nonché una modulazione tardiva dei dati.

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

Dopo aver visto 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.