方法論記事

認知の評価とヒトにおける感情的な関数の組み合わせ侵襲性皮質下および非侵襲性の面神経生理学レコーディング

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DOI：

10.3791/53466

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2016年5月19日

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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

この記事について

サマリー

現在のプロトコルは、局所的な電位と非侵襲的な脳皮質活動(EEG)の同時神経生理学的記録により、大脳基底核の認知感情機能を評価することを目的としています。この手順は、感情的な意味合いを持つ音声刺激を含むパラダイム、または認知制御を含むフランカー課題の使用によって例証されます。

要約

人間の脳のメカニズムについての重要な情報を抽出するための非侵襲的脳波（EEG）、磁気脳造影（MEG）と機能的磁気共鳴画像法（fMRI）を適用することの成功にもかかわらず、そのような方法は、生理学的な情報を提供するには不十分のままで皮質下レベルでの認知と感情的な機能を反映するプロセス。この点で、このような脳深部刺激（DBS）などのヒトでの近代的な侵襲的な臨床アプローチは、皮質下の脳活動を記録するために多大な可能性を提供し、ローカライズされた大脳基底核や視床の領域から神経アセンブリのコヒーレント活動を表すすなわち局所電場電位（LFPS） 。ヒトにおける侵襲的なアプローチが医療指示の後にのみ適用され、したがって、記録されたデータが変更された脳の回路に対応しているという事実にもかかわらず、貴重な洞察は、脳振動に関して無傷の脳機能の存在に関して得ることができます活動と実験認知パラダイムに応じて、障害の病態生理。この方向では、パーキンソン病（PD）患者におけるDBS研究が増えて運動機能だけでなく、感情、意思決定、注意、記憶や知覚などの、より高いレベルのプロセスだけでなく、ターゲットにしています。最近の臨床試験はまた、強迫性障害（OCD）から意識（DOC）の慢性疾患に至るまで神経精神障害における代替治療としてDBSの役割を強調する。その結果、我々は感情的な意味合いやパラダイムと例えば音声刺激（組み合わせ侵襲（LFP）の使用に焦点を当て、認知と感情的な処理トラフ実験パラダイムにおける皮質-皮質下構造の役割を評価する非侵襲的（EEG）は、ヒトの脳の録音このようなフランカータスクとして認知制御の）、DBS治療を受けている患者のために。

概要

ヒトにおける侵襲性の神経生理学的記録は、てんかん外科および腫瘍研究1中にelectrocorticographic皮質領域からの記録と小脳をターゲットと精液の研究に遡ります。このような記録手順の更なる発展への重要なマイルストーンは、人間の脳2の深部構造への安全で効率的なアクセスを提供する定位技術を導入しています。別に臨床治療から、ヒトでの脳の侵襲的アプローチは、特に患者における内および術後侵襲録音の場合は、脳深部刺激を受けて、外部刺激によって変調記録された活動パターンに関連して脳機能を研究するためのかなりユニークな機会を提供する（DBS ）手順。 DBSの適用可能性と有用性が強迫性障害（OCD）またはCHROなどの条件を強迫するパーキンソン病（PD）から様々な神経および精神神経疾患に対処されてきました意識（DOC）のNIC障害。

特に、DBSは、パーキンソン病3,4,5、本態性振戦6、プライマリ/一般分節性ジストニア7,8,9、ハンチントン病10,11、治療抵抗性うつ病12,13、ニコチンの治療に適用されてきましたそして、アルコール依存症14、アルツハイマー病15,16、トゥレット症候群17と意識（DOC）の慢性疾患18,19,20。

神経精神の範囲内で、DBSは、内部カプセル（ALIC）の前肢をターゲットと強迫性障害（OCD）のために承認された/ CEマークの付いた治療で、腹側カプセル/腹側線条体/腹尾状核（VCを/ターゲットに使用されていますVS）、側坐核（NAC）と視床下核（STN）21。 OCD 22でDBSについて、最近の研究では、強迫的なチェックの機構内にSTNの役割を強調しますメモリベースのパラダイム23,24,25を利用することでる。

注目すべきは、認知と感情的な意味合いを持つパラダイムの影響下での脳活動の変調は、DOC 26,27,28,29で強調されています。このように、DBSは慢性DOCのための有望な治療法としてだけでなく、中央の視床地域内および後からローカルフィールドポテンシャル（LFP）を記録することによって、皮質下活性の調節を研究する可能性を開く臨床​​手​​順としてだけでなく、強調表示されています動作可能。

DBSでは、電極の脳神経外科移植は、患者の刺激は術中インパルス刺激テストしてカスタマイズされている間、安全に、脳の解剖学的制約を占め定位技術に基づいています。術後LFPの記録は、DBS電極の初期の移植後とインパルス発生器の内部の前に可能です。特に、本プロトコルはcentereです術後のレコーディングにD。

LFPSとの組み合わせでは、皮質の脳活動の同時記録は、非侵襲的な脳波（EEG）や磁（MEG）30,31によって、インスタンスを達成することができます。これら二つの非侵襲的な方法は、その優れた時間分解能にサポートされています。 MEGは、頭蓋骨の効果32による脳波よりも影響を受けにくいですが、それが少ない金属製インプラントと頭部の動きに起因するアーチファクトの影響を受けている、それは患者のベッドサイド33で使用することができるので、EEGが有利表示されます。適用される感情の認知パラダイムに応答した皮質-皮質下の脳活動（LFPおよびEEG / MEG）の同時記録することにより、脳の振動と行動の間の異なる関係は、時間-周波数結合が34を分析に基づいて確立することができました。ターンでは、このようなパターンは、患者の個別の認知と感情の状態とoの将来のバイオマーカーにつながる可能性個別の設定を考慮した治療パラメータのptimization。

具体的には皮質と皮質下レベルでの認知と感情的な機能の評価のために、ヒトにおける侵襲性および非侵襲性の神経生理学的記録以下のプロトコルの目標、（EEGとLFPS）。

まず、本プロトコルを伴うビデオに示す神経生理学的記録のステップは、いわゆるフランカーのタスクを実行する運動障害（例1）で例の患者で記録に対応しています。

第二に、プロトコルの手順は、慢性DOC 26に発表されたDBSの例から採取し、分析し、サンプルの結果（実施例2）の方法論に着目して議論されています。

これらの2つの例は、異なる障害および様々な実験パラダイムとDBS治療患者に提案されたプロトコルの適用性を強調表示します。

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プロトコル

DBS手順および侵襲性の記録は大学クリニックデュッセルドルフ、ドイツの倫理委員会によって承認されました。

1.実験パラダイムデザインと患者の同意

注：実験パラダイムを設計したり、関心の認知/感情的な側面を標的とするために、既存の実験パラダイムを選択します。

  1. DBS-治療を受ける患者を選択します。 DBS-患者が研究の包含基準を満たしているかどうか確認して下さい。はい、それぞれの認知パラダイムの術後の記録とアプリケーションを実行するために、患者および/または倫理委員会（該当する場合）から署名されたインフォームドコンセントを取得した場合。
    注：術後の記録は、最初のDBSの手術は（一緒に特別なケーブルを用いて頭からそれに対応する外在付き）DBS電極移植のために行われた後、次の日に行われますし、第二の手術前に行わrを取りますDBS電極と刺激の永久的な移植をegarding。
    1. フランカータスク（例1）では、術後記録を行うために、運動障害（ 例えば 、ハンチントンまたはパーキンソン病）の患者から署名されたインフォームドコンセントを得ます。フランカー実験の目的は、動作をエラーにし、皮質と皮質下レベルで脳の振動の活動に反映されているか、そのような適応を決定するために適応するための患者の能力をテストすることです。
      注：患者の選択は、認知対処するためのメカニズムと、患者の障害によって決定されます。 DBS-DOCケース-例（実施例2）では、38歳の時に頭部外傷に苦しんで女性DOCの患者を選択しました。そのため、インフォームドコンセントを制限する患者の状態の、DBS治療と実験参加はもっぱら地域倫理委員会によって承認されました。 DOCの術後記録の主な目的は、かどうかを決定するました認知感情の処理に関連した脳機能は、まだ意識のような厳しい障害を有する患者において無傷でした。
  2. （聴覚、視覚）提示する刺激の種類の間で選択します。刺激提示（ブロックまたは混合設計）の順序を特定します。刺激の持続時間、相互刺激間隔（ISI）と試行回数を選択します。
    1. 実用的な一例として、応答エラーのコミットメントに応じて動作を適合させる能力を調べるために、フランカータスク（実施例1、 図1A）を行います。このタスクでは、視覚刺激（垂直に配置された隣接した矢じり）で構成されています。
    2. フランク同じ（互換）または反対（互換性のない）方向に向いて隣接する二つの矢印（ターゲット上および下）によって標的刺激（センター内の矢印）のいずれかが、さらに試験（中央の円）を停止することを検討してください。
    3. 左または右にターゲットを提示し、RESを押して参加者を頼みますその左または右の親指でponseボタン。ストップ試験では、応答しないように、参加者に指示します。 200ミリ秒ターゲットの前に存在フランカー。 300ミリ秒のターゲットを表示し、2000ミリ秒（経過時間がキュートーンによって示される）に応答刺激間隔を設定します。このタスクで120の刺激それぞれの4つのブロックの合計を提示します。現在、（60％）の互換性（20％）互換性がないと停止-試験（20％）の刺激をランダムに。
      注：刺激間隔のこの値は、モータ無効患者を考慮した場合逃し試行多数のを回避するために選択しました。フランカーとターゲットを同時にオフに切り替えました。患者はできるだけ迅速に応答するように指示しました。
      注：（実施例2、 図1B）DBS-DOCケース-例では、実験的なパラダイムは、中性非アドレッシングとおなじみのアドレッシング音声がブロックデザインに26を刺激から成っていました。刺激持続時間は（無作為化4 5秒間刺激間隔で）4秒にアップしました。 TOT条件につき80試行のアルは、このパラダイム（ 図1B）であると考えられました。
  3. 術後設定記録中に患者の物理的な制約やニーズを想定しています。患者が過剰舞踏病の動き（ハンチントン病）または振戦（パーキンソン病）の存在を考慮して、コンピュータのキーボードを利用することができる場合は具体的には、決定します。
    1. 患者がモニタを参照してください（局所麻酔またはDBSの手術中に適用される定位ヘッドフレームが顔にし、目の周りの腫れ起こしたことがあるように）、全実験期間中に快適に座ることができていることを確認してください。患者がこれらの条件を満たしていない場合は、実験を行わないでください。

術後皮質下（LFPS）と表面（EEG）録音2.セットアップ

  1. ワット部屋に（補足ファイル内のマテリアルを参照してください）EEG機器を設定しますここで実験を実施します。 EEGシステムに記録コンピュータを接続します。 （補足ファイルの「材料」を参照）脳波記録ソフトウェアを起動します。
  2. 指定することにより、脳波記録ソフトウェアでワークスペースを定義するには、「ファイル」、次に「新規ワークスペース」をクリックしてください：5 kHzの低域カットオフ（DC）と高いカットオフ周波数（千ヘルツ）、EEGチャンネルのサンプリング周波数を（国際10/20システムによれば、少なくとも：（Fzの）前頭中央、セントロ中央）のCz（、前頭極の基準（FPZ）とグランド（乳様突起）とパラダイムさらに頭頂中央に応じて（PZ） 、後頭中央（オズ）、時間（T3 / T4）、前頭内側（F3 / F4）、前頭側方（F7 / F8））（ 図2D）とLFPチャンネル（LFPL 0、LFPL1、LFPL2、LFPL3（左半球、 図2C）; LFPR0、LFPR1、LFPR2とLFPR3（右半球））。指定されたチャンネルは、今記録用に設定されていることを確認するために、「モニター」をクリックします。
    注：PRワークスペースの事前eparationは、実験時間を最小にし、記録の設定で予期しない変更を監督するために推奨されます。最高の時間分解能、正しいフィルタ設定、適切なサンプリングレートと金利のチャンネルの適切な選択を確保することをお勧めします。
  3. EEGシステムにパラレルポートを接続することにより、刺激のコンピュータをセットアップします。刺激ソフトウェアを起動します。コンピュータのモニタ上のパラダイムの機能（視覚刺激）および/またはスピーカ（聴覚刺激、音の合図）を確認するために「実行」をクリックしてください。刺激コンピュータから確認してくださいマーカー（トリガー）が刺激と脳波記録ソフトウェア上でその外観をチェックすることにより、対象の応答のプレゼンテーション中に記録システムに読み込まれます。
    注：（5 kHzのサンプリングレート）EEGシステムによって検出されるように、少なくとも200マイクロ秒の持続時間を持っている必要があります刺激装置からのトリガ。トリガーはイベント-RELAのマーカーであるので、テッド・イベントまたはそれらの機能は、事後データ分析のために重要である特定の期間に発生する誘発関連の活動。 DBS-DOCケース-例（実施例2）では、実験的なパラダイム（ 図1B）は、トリガが提示され、各刺激の最初と最後に設定したように、聴覚刺激（おなじみのなじみのない声）から構成されていました。 1）フランカーとターゲット刺激が2）患者が応答し、3）キュートーンは、応答時間ことを患者に知らせるために聞いた、登場時フランカータスクの場合には（ 図1A）トリガーが瞬間に設定しました経過しました。
  4. スキンマーカーペンを使用し、経験豊富な神経科医やEEGの専門家のアドバイスに従うことによってナジオンとイニオン間の中間点として、患者の頭の頂点をマークします。さらに、10月20日システムを使用して、選択された脳波電極の位置をマークします。最初isopropで選択した各場所を洗浄することにより、頭皮に脳波の表面電極を取り付けイルアルコールパッド及び研磨ペーストを使用した後。
    注：このようなアクションはDBS患者の頭に包帯を配置することによって拘束されています。しかし、経験豊富な神経科医は、各電極/チャネルに適した（おおよその）場所を定義することができるはずです。方法（該当する場合）のうち適切な接触移動髪を確保するために。外科手術用テープで固定した自己接着性電極の使用は、配置の容易さに使用されるかもしれません。
  5. 経皮的拡張に外部化DBS電極を接続します。外部ケーブルコネクタへの経皮的拡張を接続します。脳波記録のセットアップに応じて脳波コントロールボックスに外部ケーブルコネクタによって提供される各電極を接続します。第1の接地および基準を差し込むことにより、脳波コントロールボックスに脳波頭皮電極を接続します。
  6. 最初のイソプロピルアルコールパッドでエリアを清掃することにより、指定された筋肉でEMG電極（参照およびアクティブ電極）を取り付けます。脳波コントロールボックスにEMG電極を接続します。
    注：このステップはオプションと運動課題はパラダイムに考えた場合、または運動障害を有する患者の場合のように筋肉の活動を監視するために必要とされるときに主に行われています。
  7. データを視覚化するために「モニター」をクリックします。モニタに表示されたEEGおよびEMG信号は、ジッタの存在を検出することにより、アーチファクトフリーであり、高周波成分を重畳していることを確認します。あなたは、このような生理学的記録の中に存在する妨害の種類に慣れるまで、35および/ ​​または経験豊富な神経科医や神経科学から技術的なアドバイスを要求記録脳波信号に関連する成果物の種類やその他の要因についてのガイドラインを確認してください。
    注：このステップは、オフラインデータ分析のための高品質な信号を確保することが重要です。

3.術後の記録皮質下（LFPS）と表面（EEG）脳活動

  1. 患者に指示を与えます。 PAを確認してくださいtientは快適で、不快感のいずれかの時点で実験を停止するために彼/彼女を指示します。
  2. 患者がモニターにパラダイムを参照および/またはキュートーンやサウンドを聞くことができるように、刺激ソフトウェア上で「実行」をクリックしてください。彼/彼女はタスクと快適になるまで、患者とのトレーニングセッションを実行します。患者は実験タスクを実行しながら、皮質下（LFP）および皮質（EEG）脳活動の同時記録を開始します。
    注：（ 図1B）に記載のようにDBS-DOCの事例（実施例2）の場合にはパラダイムは、ブロック設計において聴覚刺激からなっていました。フランカータスク（ 図1A）の場合、3つの条件（（60％）の互換性互換性がない（20％）とストップ試験（20％））に対応する視覚刺激は、各ブロック（混合デザイン）内にランダムに提示されました各ブロックは、120の刺激からなり、パラダイムは、4つのブロックの合計で構成されていました。タスクが完成した後、データは、後でオフラインスクリーニング及び定量分析のための記録のコンピュータのハードディスク上に格納されています。

4.データ解析

注：脳波解析ソフトウェアを使用して、ステップ：

  1. （補足ファイルの「材料」を参照）脳波解析ソフトウェアを開き、フォルダパス（生、歴史やエクスポート）とデータの名前を指定することによって記録されたデータを可視化するために「新規作成」をクリックします。興味のあるチャンネルを選択し、「編集チャンネル」をクリックしてください。必要に応じてチャンネルの名前を変更します。
  2. 隣接するDBSの連絡先を参照し直すため、左右の半球のための仮想バイポーラ連絡先を作成する「チャンネルプリプロセス」とし、「新規の参照」をクリックしてください。 EEGチャネルのための仮想モンタージュを作成するには、このプロセスを繰り返します。
    注：バイポーラ再参照モンタージュは、体積伝導の影響を最小限にし、記録された信号の空間的な信頼性を向上させることが重要です。 DBS-DOC cの場合にはASE例（例2）は、以下のバイポーラチャネルがセットアップされたDBS：LFPL01、LFPL12、LFPL23、LFPR01、LFPR12、LFPR23およびEEG：Czを/ Fzを、装甲/ Czに、オズ/ Pzの、T3 / Czに及びT4 / Czを。 MEGは、信号が基準フリーで記録しながら、EEG信号が共通の枠組みの中で、真の非任意のゼロ値信号を設定するために参照する必要があることを強調するために価値があります。既存の脳波参照系は、次のとおりのCzやFPZ参照、両耳上の電極間の平均、平均基準（チャンネルのすべてを考慮して）、二次元またはシングル乳様突起の基準と雑音基準を。データ解析のために、異なる再参照の配置を利用することができるDBS及びEEG信号の時間 - 周波数結合分析をターゲットとする場合、例えば、双極接点が適切です。
  3. モータジッタや機器障害に重点を置いた生理​​や機器関連成果物のデータをスクリーニングするために、「生データの検査」をクリックしてください。アーティファクトが存在するマークセグメント。
    NOTE：DBS外部化、リードを介して頭皮の活動と同時に皮質下の活動を記録すると、EEGは、現在の努力は信号対雑音比を向上させることに向けられているいるようなMEGなどの手法よりもノイズアーティファクトをより強固な表示されます。運動障害を有する患者は、舞踏病などの不随意運動に苦しむと記録された信号でモータジッタリングアーチファクトの出現を振戦ことにより会計処理される必要があります。その他の外乱はまばたきや機器関連の成果物に起因するものです。 DBS-DOCケース例（例2）に着目し、アーティファクトの検査は目視検査によって行われたとアーティファクトを手動でマークしました。いくつかの成果物が指定された基準で認識されないことがあり、自動アーティファクト検査モードの唯一のアプリケーションが推奨されていません。
  4. ノッチフィルタを指定するには、「データのフィルタリング」とし、「IIRフィルタ」をクリックしてください：具体により50Hzの（電力線アーティファクトを扱う）とバターワースゼロ位相フィルタLowとHighカットオフパラメータをfying。指定された周波数に記録された信号をダウンサンプリングし、また、補間タイプを指定するには、「変更サンプリングレート」をクリックしてください。
    1. DBS-DOCの例では、低カットオフを設定：1.0000 Hzの、時定数：0.1592s、スロープ：48デシベル/ 10月。高いカットオフ：80.0000 Hzで、時定数：0.1592秒、48デシベル/ 10月とスプライン補間を使用して、512 Hzまでの周波数をダウンサンプリング。
      注：必要に応じて、カスタマイズされたスクリプトによってフィルタリングを行うに基づいてよく知られているオープンソースのスイート：Fieltrip（http://www.fieldtriptoolbox.org/）、EEGLab（http://sccn.ucsd.edu/eeglab/）とSPM8（ http://www.fil.ion.ucl.ac.uk/spm/software/spm8/）。第一の場合には、サンプルスクリプトは、（http://www.fieldtriptoolbox.org/tutorial/preprocessing）に設けられています。他のスイートには、このステップを実行するための詳細なドキュメントを提供しています。
      注：任意の時点でダウンサンプリングはナイキストの定理によれば、さらなる分析のために利用可能である周波数空間が制限されます。 80ヘルツまでの周波数帯域を考慮するとDBS-DOCのケースの例を考えると、512ヘルツの選択されたサンプリング周波数が適切です。
      注：別の方法として、カスタマイズされたスクリプトによってダウンサンプリングを行うに基づいてよく知られているオープンソースのスイート：遠足（http://www.fieldtripbox.org）、EEGLab（http://sccn.ucsd.edu/eeglab）とSPM8（ http://www.fil.ion.ucl.ac.uk/spm/software/spm8/）。第一の場合には、スクリプトの例は、（http://www.fieldtriptoolbox.org/tutorial/preprocessing）が設けられています。他のスイートには、このステップを実行するための資料を提供しています。
  5. その後、「エクスポート」と「汎用データ」をクリックして、目的のエクスポートバイポーラチャンネル。 [エクスポートデータの「エクスポート」をクリックしてマーカー（トリガー）と「マーカー」。 「TXT」形式を選択することで、エクスポートするファイルに名前を付けます。
    注：ファイル（.txt）の多重化形式でチャンネルをエクスポートしても、お勧めすることが示唆されている次のステップに遠足のツールボックスを使用するにはedはエクスポートされたチャネルに関する情報を含む「vmrk」ファイルを含めます。また、ステップ4で選択した悪い間隔に対応するマーカーをスキップするオプション）が提供されている間、エクスポートマーカーのためのファイル（.txt）形式を使用することが提案されています。

注：遠足を使用して、ステップ：

  1. MATLABを起動し、それがデフォルトで実行されていない場合には遠足フォルダのパスを追加する」に設定したパス」をクリックしてください。
  2. （実行して、遠足内の機能と互換性のあるセル・アレイ構造に以前に前処理データおよびマーカーを入れてスクリプト1-補足ファイルを指定するために逃すことなく）：ステップ7からのEEGとLFPファイルを含むディレクトリ、チャンネル名、サンプリング周波数、サンプル時間、試験。 （必要に応じて）「コメントを解除」によって示されたコードをアーティファクト拒絶反応を実行します。このスクリプトはNEXで使用される、指定したファイルにデータを保存しますtステップ。
  3. 実行して（目的のチャンネルのためのLFPのスペクトルパワーを計算するスクリプト2-補足ファイルを指定するために逃すことなく）：によって生成されたファイルを含むディレクトリ（スクリプト1）、方法（ウェーブレットまたはmtmconvol）、ウィンドウの幅を、対象となる周波数（FOI）、関心のある時間の期間（TOI）、および周波数ベースライン補正（オプション）。統計分析し、所望のp値のタイプを定義します。
    注：DBS-DOCのケース例（実施例2）では、電力解析は、刺激ロックウェーブレット時間周波数分析を考慮して行った（モレットウェーブレット（幅= 5））ハニングテーパー、4-80ヘルツの周波数範囲-1 4秒の間の時間期間。ウェーブレットは、時間と周波数に可変解像度を持っていることによるもの。ウェーブレットを選択した場合、我々は時間的およびスペクトル分解能の間のトレードオフを決定します。具体的には、モレットウェーブレットは、正弦波形状の重みを持っています時系列における局所振動成分を捕捉可能ガウシアンカーネル編。小さい幅のパラメータを作ることは周波数分解能とその逆を犠牲にして時間分解能が向上します。ウェーブレット持続時間が= 40 F用の幅/ F /π（に等しいながら与えられた周波数Fにおけるスペクトル帯域幅は、x 2、F /幅（F = 40 Hzで、幅= 5のためのスペクトル帯域幅は16 Hzで）に等しいです。 Hzで、幅= 5ウェーブレット持続時間は39.8ミリ秒です）。クラスタベースの（時間および周波数変数）ランダム化アプローチは条件（両側検定で0.05のpレベル）39との間に統計的分析に使用しました。このステップを実行することによって得られた出力の例としては、図4Aおよび図4Dを見て下さい。時間 - 周波数応答解析は、オープンソースソフトウェアの遠足（http://www.fieldtriptoolbox.org/）に基づいてカスタマイズされたスクリプトによって行われました。このステップ缶を達成するためにスクリプトをカスタマイズする方法についての具体的な詳細http://www.fieldtriptoolbox.org/reference/ft_freqanalysisで見つけること。
  4. （実行して、皮質下と皮質信号間のコヒーレンスを計算するスクリプト3-補足ファイルを指定するには、忘れずに）：セグメントの長さ、割合をオーバーラップし、対象となる周波数。統計分析のためのように分析し、所望のp値のタイプを指定します。
    注意：Coherenceの分析は、振幅40の一定の比率で2つの時系列間の線形関係を測定します。 DBS-DOCのケース例（実施例2）においては、50％のオーバーラップで1秒のセグメントは、1と25ヘルツの間の周波数間隔を中心にコヒーレンスを計算するために使用しました。クラスタベースの（時間および周波数変数）ランダム化手法はコヒーレンス（両側検定で0.05のpレベル）41の中に、対象分析のために使用しました。さらに、コヒーレンスの虚数部は42を算出しました。
    バシコヒーレンス解析のためにスクリプトをカスタマイズするには、cの手順は（http://www.fieldtriptoolbox.org/tutorial/coherence）に記載されています。このステップを実行することによって得られた出力の例としては、図4（b）をご覧ください。
  5. 参照43で補助的なファイルとして入手可能なソフトウェア実装を実行して、クロス周波数位相振幅カップリング（PAC）を計算します。
    注：DBS-DOCの事例（実施例2）では、クロス周波数解析PACバイポーラチャネルの異なる組み合わせに対して記録全体フリーアーティファクトを用いて計算しました。非有意カップリング（：0.1 P-レベル）をゼロにアップを設定しながら、それは別の統計的なレベルで重要なカップリングの決意を有効にするので、特に、正規化された直接のPAC（ndPAC）43が好まれました。結果として、位相と振幅の結合のための周波数範囲は、それらの重要性に基づいて選択することができます。 DBS-DOCの事例では、位相周波数範囲WAと考え振幅周波数範囲は35から80 Hzに設定している間に3-22 Hzのです。 PAC分析のために選択しLFP-EEGチャンネルは、ステップ5.5で行わコヒーレンス解析に基づいてLFPR23とEEGFzPzました。このステップを実行することによって得られた出力の例としては、図4Cをご覧ください。

figure-protocol-1
図1：（非互換）のいずれか標的刺激（センター内の矢印）（ターゲットの上下に）隣接する二つの矢印が隣接している同じ（互換）、または反対に向い：フランカータスクは（実施例1）（A） 実験パラダイムのサンプル方向は、停止試験（中央の円）も考慮されました。ターゲットが左または右に指摘されると、参加者はそれぞれ自分の左または右の親指で応答ボタンを押す必要があり、ストップ試験で参加者が応答しないように指示されています。フロリダ州ここで使用nkerタスクは、教授C. Besteと彼のグループ（謝辞を参照してください）​​によって最初にプログラムされたバージョンから変更されました。 DBS-DOCケース-例で使用されている（B）（実施例2）感情的な認知音声パラダイム。 この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。

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結果

DBS-DOCケース（例2）については、我々は今、DBS注入にターゲットローカリゼーションに関するデータを提供し、LFP電極およびEEGの模式図は、EEGとLFP活動（生データ）と、代表的な分析結果の代表的な録音を設定します。

図2Aは、解剖学的ア ​​トラス36に投影された計画軌道（黒線）、セクション30、冠状動脈を示し、前交連（AC）（赤線：AC-PC平面）の背後に10.7ミリメートル。 = IML内部髄質ラミナ視床およびRT =網状視床核を持つ：レッド円は、最下層の15ミリメートル（10ミリメートルアトラスグリッドサイズ）の対象地域をマーク。 VA = ventroanterior視床核、AV =前腹側視床核、AM =前内側視床核、ファ= fasciculosus核、IthA =視床間の接着。

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ディスカッション

頭皮EEGおよびMEGのような非侵襲的脳記録技術とは対照的に、提案された組み合わせの侵襲性及び非侵襲性の神経生理学的記録のフレームワークは、認知、感情的なタスクに関連する皮質および皮質下の領域から情報を抽出する顕著な機会を提供します。そのような情報は、44の機能する複数の周波数帯域および脳に関連する組織のさまざまなレベルで脳の振動活動によって反射されます。私たちの記録フレームワークに関連する脳の振動パターンは、次のとおりです。皮質下の振動活動（LFPS）、特定の周波数帯域上の皮質と皮質下の地域での活動との間に直線的な相関関係の変化を示す皮質 - 皮質下コヒーレンスの変化、皮質下の位相・振幅のカップリング（PAC）を位相相結合（PPC）。具体的には、PAC及びPPCの関連性は、異なる周波数帯域の振動との間の関係と相互作用のように強調されています脳機能を理解するのに有用であることが示されています。 PACの場合、低周波振動の位相は、従って、より遅いリズムの位相の速いリズムの振幅エンベロープの同期生じる高周波振動の力に関連しています。 PPCは、低周波1 45の高周波発振およびmサ...

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開示事項

著者は、彼らが競合する金融利害関係を持たないことを宣言します。

謝辞

この作品は、ERA-NET NEURON / BMBFドイツ（タイモ​​ン）によってサポートされていました。出版料は大学病院デュッセルドルフからの助成金で覆われています。ここで使用フランカータスクは、教授C. Besteと彼のグループ47によって最初にプログラムされたバージョンから変更されました。

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材料

この記事で使用された材料の一覧
名前会社カタログ番号コメント
BrainAmp AmplifierBrain Products GmbH, Gilching Germany数量: 2
BrainVision Recorder SoftwareBrain Products GmbH, Gilching Germany1 ライセンス 
BrainVisionアナライザーソフトウェア Brain Products GmbH, Gilching Germany1ライセンス 
光ファイバーケーブルとUSBコネクタBrain Products GmbH、ギルヒングドイツこれらは上記の機器が付属しています
電極入力ボックス(64チャンネル)Brain Products GmbH、ギルヒングドイツ数量:1
EEGゲル Natus Inc数量: 1
イソプロピルアルコールSchülke &Mayr GmbH, Germany数量: 1
Skin preparation gelWeaver and Co, USA数量: 1
MATLAB  Math-Works, Natick, Massachusetts, USA1 ライセンス
FieldTrip ツールボックスhttp://www.fieldtriptoolbox.org/オープンソース
マクロ電極 (モデル 3387 四極 DBS リード)Medtronic Inc., ミネソタ州ミネアポリス, 米国数量: 滅菌
経皮延長ワイヤー 2 本 (モデル 3550-05) Medtronic Inc.、ミネソタ州ミネアポリス、米国数量:2
ツイストロックケーブル(モデル3550-03) Medtronic Inc.、ミネソタ州ミネアポリス、米国数量:
DINへのカスタムメイドコネクタ2個 428092タッチプルーフコネクタ数量:2
VerciseリードキットDB -2201 ボストンサイエンティフィック数量:2
コンタクト延長キット NM-3138 ボストンサイエンティフィック数量:2
O.R.キャベル&エクステンションSC-4100 A Boston ScientificQuantity: コネクタ
2個 タッチプルーフ トゥエンテ・メディカル・システムズ・インターナショナル B.V.数量:2
CTスキャナーModell PQ2000(術後CTスキャン)Philips Healthcare GmbH ハンブルク数量:1
プレゼンテーションソフトウェア(フランカータスク)Neurobehavioral systems Inc.1 ライセンス 
MEGシステムElekta Neuromag Incあるいは
高密度脳波センサーネット (128または256チャンネル)Electrical Geodesics Inc (EGI), USAあるいは

参考文献

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