Name: 定位脳波を使用して、ディープ皮質の機能と下構造の調査：前帯状皮質からの教訓は、 (動画) | JoVE Journal
Uploaded: 2015-04-15T15:00:00.000+00:00
Duration: 9 min
Description: 学ぶ 定位脳波（SEEG）を用いて、前帯状皮質などの深部皮質構造からの電気生理学的信号を記録する方法です。認知課題中の局所電位活動を解析し、てんかんの病巣特定や認知神経科学研究への応用を示します。

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著者は全く確認応答や財務開示していません。

各患者は、調査研究のための適性について検討され、適切な患者は地元のIRBの手順に従って研究への参加のために同意しなければならないことを確認してください。 SEEGと研究のための1。患者の選択<ol><li> SEEGための患​​者の選択 注：てんかん患者が臨床的にてんかん専門医、神経心理学者や神経外科医からなる学際的なチームによって評価されなければならない。 <ol><li>患者が抗てんかん薬の少なくとも2適切な臨床試験に対応するための障害として定義され、医学的に難治性てんかんの焦点があることを確認してください。 </li><li>非侵襲的技術はてんかん焦点をローカライズするために失敗したことを確認してください。 </li><li>患者は唯一の硬膜下グリッド電極での調査に適していないことを学際的なチームで確認してください。 </li><li>深い発作発症ゾーンの臨床的疑いがあることを学際的なチームで確認してください。 </li></ol></li> &lt;LI&gt;研究課題のための患者の選択<ol><li>対象は、13と65歳の間にあることを確認してください。 </li><li>患者から（もし18歳未満の親の同意と一緒に）同意または同意を取得します。 </li><li>被験者がタスクに出席し、検査に協力することが可能であることを確認します。 </li></ol></li></ol> 2.準備と注入技術<ol><li>製造業者のプロトコルに従って、術前体積T2と造影容積のT1 MRIを行い、定位ナビゲーションソフトに画像を転送します。 <ol><li> MRIと発作病巣の臨床的疑いに基づいて深さ電極目標を計画します。 注：提供された例は、ブレインラボナビゲーションソフトウェアをベースにして、このシステムに固有のものですされている。しかし、任意の定位ナビゲーションソフトウェアは、深部電極軌道と配置を計画するために使用することができる。 </li><li>として関心の解剖学的領域を定義します定位ナビゲーションソフトウェアの「定位計画」機能内のターゲットポイント。 </li><li>例えば、目的のターゲットとしてDACCを使用しています。その軌道を押し定義するには、「新しい軌道を、「それから「ターゲット」を押し、DACCをクリックしてください。 （冠状とサジタル軸、）すべての3面にDACCを調べ、各平面におけるDACCの真ん中をクリックすることでDACCの途中で目標をセンター。 <ol><li>定位ナビゲーションソフトウェアの「定位計画」関数の中で、頭皮上のエントリポイントを定義します。 </li></ol></li><li>例えば、DACCへの最短経路であるように思われる頭皮上のポイントを選択します。を押し、「エントリ」とエントリーポイントを作るために頭皮上のポイントを選択します。 </li><li> 「目標」と「エントリー」ポイント皮質と皮質下血管構造を避けるために定義された軌道を修正するだけでなく、潜在的な雄弁CEをクリックしてドラッグrebral地域。 </li><li>すべての計画された深さ電極ターゲット（ 図1）について、この手順を繰り返します。 </li><li>手術の朝に患者を認め、手術室にもたらす、と全身麻酔の26,27の下に誘導する。 </li><li>頭蓋骨のネジで患者の頭部にコスマン·ロバーツ - ウェルズ（CRW）定位ヘッドフレームを取り付けます。 </li><li>所定の位置にヘッドフレームとの容積測定CTを取得します。 </li><li> 「ロードおよびインポート」機能を経由して定位ナビゲーションソフトに容積測定CTやMRIの画像をロードします。 </li><li>定位ナビゲーションソフトウェア内の「ローカリゼーション」機能をクリックします。 </li><li>ヘッドフレームを含む、次に「ローカライザーの割り当て」ボタンを押すように定位ナビゲーションソフトウェアによって定義されたすべての画像をクリックすることでCRWのヘッドフレームをローカライズ。 </li><li>定位ナビゲーションソフトウェア内「AC / PCローカリゼーション」機能をクリックします。 </li><li>イド彼らの解剖学的位置に基づいて、前方および後方交連をentify。 </li><li>定位ナビゲーションソフトウェア内の「AC / PCシステムの設定」機能を経由して前方および後方交連を指定します。 </li><li>定位ナビゲーションソフトウェア内の「画像融合」機能をクリックします。 </li><li>定位ナビゲーションソフトウェア28,29にMRI画像とCT画像をマージします。 「融合」タブの下にペア容積測定CTとMRI画像をクリックし、「自動フュージョン」をクリックします。 注：これは、定位フレーム座標内でMRIを配置します。 </li><li>定位ナビゲーションソフトウェア内の「定位計画」機能をクリックし、手順2.1.2から計画された軌道を確認 - 2.1.6を。 </li><li> 「定位機能」タブの下の定位を基準に、体積CTを選択してください。 </li><li> T内の「印刷」アイコンをクリックします各深さ電極軌道30,31のための最終的な定位座標を印刷するアイコンの彼縦の列。 </li></ol></li><li>移植技術<ol><li> CTスキャン、次の手術室に患者を返します。 </li><li>準備し、日常的に滅菌方法32,33を使用して手術野をドレープ。 </li><li>蛍光透視鏡は、手術室にあり、手術野の残りの部分と一緒に覆われていることを確認してください。 </li><li>ステップ2.1.20から印刷定位座標を用いて、ヘッドフレーム上の第1の深さの電極の座標を設定する。 定位座標は3面で与えられる：横方向（x）に、垂直（y）をし、前方 - 後方（z）を注意してください。例えば、右DACC内のターゲットのための印刷された座標は48.2ミリメートルAP、6.6ミリメートル、横方向および2.2ミリメートル垂直である。ヘッドフレームは、それに応じてそれらの座標に設定されています。 </li><li>皮膚までguideblockを拡張し、sにバーホールの位置をマークマーキングペンでCALP。定位座標に基づいて所定の位置にguideblockを修正し、そのように、何のランドマークは、切開をマークする必要はありません。 </li><li>マークされた切開にエピネフリン100,000希釈：1の0.5％ブピバカインの3ミリリットル - 2を注入。 </li><li>マークダウン切開に頭蓋骨にメスで頭皮にニックを作る。 </li><li>皮膚や皮下組織における血管からの出血を最小限にするために、コーティングされた栓子と監督モノポーラ焼灼を使用して、真皮および深部組織を焼灼。 </li><li>切開の途中で2.1ミリメートルツイストドリルビットを使用して、バーホールを開けます。 </li><li>剛性栓子プローブで硬膜を開きます。頭蓋骨にアンカーボルトをねじ込み。電極のためのトラックを作るためにアンカーボルトを介して、予め測定スタイプローブを配置します。 </li><li>慎重に事前に計算された深さに電極を進める。電極を固定するためにダウンアンカーボルトキャップを締めます。 </li><li>すべてに対してこのプロセスを繰り返し深さ電極。 </li><li> X線透視下に置き、すべての電極の適切な配置の軌道を確保するためにX線透視画像を得るためにAPと横方向平面の両方で患者の頭を取り囲む。 </li><li>適切なインピーダンスを確認するために、臨床EEGシステムに電極を接続します。 </li><li>回復室に​​麻酔および輸送から患者を目覚め、その後EMUへ。 </li><li> EMUには、発作のエレクトロ証拠のための臨床発作のための閉回路の監視を介してECOGを介して患者を監視します。 </li></ol></li></ol> 3.行動タスクとデータ収集<ol><li>行動タスク<ol><li>行動のソフトウェアを実行してのみに専念し、コンピュータに行動するソフトウェアを開きます。 MonkeyLogic、プレゼンテーションおよび時間的に正確な心理物理タスク34,35の実行のために設計されたMATLABのツールボックスに基づいているの指示にとSP、したがって、次のとおりです。注意してくださいその行動のソフトウェアプラットフォームにecific。このプログラムは、Matlabのバージョン2010A上で実行され、必要とされる「データ取得ツールボックス」が、視覚刺激を提示し、電気生理学的データを記録することが可能な任意の行動ソフトウェアプラットフォームを使用することができる。 </li><li>等しい周波数の4つのすべてのトライアルタイプを含めるようにMSITタスクを実行するように設計された条件ファイルを設定します。 注：MSITタスクは数字の2、「正解の選択肢」は、同じ一つの数は0と3の間の3つの数字、の合図で主題を提示するから成り、「ターゲット」は、異なっている。 <ol><li>ボタンボックスの対応するボタンを押すことで「ターゲット」を識別するための主題を指示します。 「1」はターゲットである場合は、左のボタンは正しい選択である。 &#39;2&#39;、中央のボタン、および「3」の場合、右ボタンの場合。 「0」が可能ボタンに対応していない（ 図2）。 </li&gt; </ol></li><li> 「条件設定」ボタンを押して、前のステップで設定された所望の条件ファイルを選択します。 注：意思決定プロセスの間の衝突を誘発認知干渉の2種類がある。正解の選択肢が可能である場合フランカー干渉試験が生じる（1、2、または3、ではなく0）ボタンの選択（ 例えば 、121）、ターゲット数の空間的位置は、応答位置と異なる場合、空間的干渉試験が発生しつつ（ 例えば、200 、ここで中央のボタンは、ターゲット番号）が左の位置にあるという事実にもかかわらず、正しい応答である。これら2つの干渉型の存在または非存在に基づいて、4つの試行タイプがある。 </li><li>表示ボックスに「テスト」をクリックすることで、行動ディスプレイモニタをテストします。 3秒 - ディスプレイモニタには、2のためのテスト視覚刺激を表示する必要があります。 </li><li>データ上のアナログ入力に対象インターフェイスデバイス（ボタンボックス）を接続しますコンピューター上で取得ボードは、3つの標準BNCケーブルを経由して電気生理学的データを記録に専念。 </li><li>電源にボタンボックスを接続します。 </li><li> 9リボンにリボンケーブルのスプリットを経由して512チャンネル神経信号プロセッサへのデータ収集ボードを接続します。 9 番目のリボンは、データ収集ボードのデジタルPFI部にポート0に接続されているデータ収集ボードのデジタルI / O部に7 -リボン8は、ポート0に接続されている。 注： - 神経信号プロセッサにとストローブパルス（ポート0、デジタルPFI）、リボンは、8ビットのデジタルマーカー（7、デジタルI / Oポート0）を送る。 </li><li>神経信号処理ソフトウェアで所望のサンプリングレートを設定する。 <ol><li>この例では、第二50,000サンプルに所望のサンプリングレートを設定するエイリアスダウンサンプルオンライン秒1,000サンプル。タスクの特定の目的に合わせてサンプルレートを調整する。ミリ秒以下の精度タイミング非常に高いサンプリングレートを必要とする。 </li></ol></li><li>光ファイバーケーブルを介して神経信号プロセッサにアンプを接続します。 </li><li>光ファイバーケーブルを介して神経データ収集コンピュータ内のデータストリーマと光PCIカードに神経信号プロセッサを接続します。 </li></ol></li><li>データ収集<ol><li>処理のための512チャンネル神経信号プロセッサを含む、深さ電極からデジタル化され、事前に増幅された電気信号をフィルタリングEMUの電気生理学のための研究リグを使用してください。 注： - 臨床目的のために置か20の電極加工用の512チャンネルがありますが、実際には、15以上を起こすことは決してありません。データサイズと空間分解能が問題になることはありませんしたがって、我々は、可能な限り多くの電極から記録することをお勧めします。 </li><li> 、患者の部屋にリグを輸送するポータブルテーブルの上に患者の前での行動モニターを配置し、行動制御コンピュータに接続する標準のDVIケーブルを使用しての行動ソフトウェアを実行している。 </li><li>できるだけ目立たないままにするために、患者のベッドの側の背後にあるかに記録リグを置きます。 </li><li>臨床システムからの研究記録を分離するスプリッタボックスに研究体制を接続します。 </li><li>神経信号プロセッサソフトウェア34,35を用いて制御記録パラメータ。 注：このシステムは、行動イ ​​ベント34,35オーバーミリ秒以下の制御が可能。神経および行動データ間の同期はタスクイベントやデジタルマーカーをコードするアナログパルスのいずれかを用いて達成することができる。両方の信号は、神経信号プロセッサのアナログまたはデジタル入力データ収集ボード上のデジタルまたはアナログの出力のいずれかを送信することができる。 </li><li>手受ける患者インターフェイス装置（ボタンボックス）及びタスク命令を与える。 </li><li>タスクを実行するために、「ファイル名を指定して実行」をクリックします。 </li><li>患者への許可150試験は各2ブロックを完了します。 </li></ol></li></ol> 4.データ解析<ol><li>電気生理学的データの可視化を可能にするオープンソフトウェアパッケージ。 注：以下に提供される指示は、MATLABのバージョン2010Aに固有のものですが、電気生理学的データの視覚化と操作を可能にする任意のソフトウェアを使用することができる。 </li><li>トライアルセッションから生の電気生理学的データを含む.edfファイルを開きます。 </li><li>てんかん様放電や運動アーチファクト（ 図3A）のような目に見える成果物がないことを確認するためにセッションからSEEG信号を可視化する。 </li><li>パルストライアル構造を描写する方法を説明するためにアナログ生LFPトレース（ 図3B）上の行動タスクからのタイミングパルスを重ねる。 </li><li>タイミングパルスを用いて、各試験（ 図3C）のためのキューの表示にSEEGトレースを合わせます。 </li><li>外れ値（&gt; 4標準偏差）を取り外しとアーティファクトトレース（ 図3D）。 </li><li>さらなる分析のためのマトリックス内のすべての整列試験を保存します（20試験は、図3Eに積み重ね示す）。 </li><li>試験全体の平均LFP活動は、与えられた刺激に関連していないノイズ、アーチファクト、またはEEG活動の影響を低減するために、目的の信号（ 図3F）を増大させる。 </li><li>マルチテーパースペクトル解析36-38を使用して生の、トライアル平均スペクトログラムを作成します。 注：時間 - 周波数解析は、単一または複数の試験にわたって特定の周波数·時間ダイナミクスを研究するために使用することができる。この方法は、時間をかけて、異なる周波数でのニューロンの振動の調査を可能にします。 </li><li>エッジ効果を避けるために2次の最大電力のゼロで、各試行からパッド信号を出力する。 </li><li>仕様を作成するための信号の持続時間5〜大手テーパーと800ミリ秒スライディングウィンドウと9 10ms毎の時間帯域幅積を適用しますtrogram（ 図4A）。 </li><li> 10によるスペクトログラムのログを乗算し、高周波数情報を表示するために正規化する。 注：スペクトログラムは理論頻度分布（負の第2乗を、それぞれの周波数値）（ 図4B）、いくつかのベースライン活性（ 図4C）の平均スペクトルにより、または平均値で除算し、減算することにより正規化することができる各周波数帯域の値の標準偏差（ 図4D）。この手順では、タスクに固有の変更についての経時的な両方の生の正規化形態の特定の周波数帯域の検査を可能にする。例えば、高ガンマ帯の活性化- 図3Eに示されている（70〜150ヘルツ）が、電極39,40の周囲の局所ニューロン集団の局所興奮性の活性を反映していると考えられる。 </li></ol>

著者らは、開示することは利害関係のない。

本論文ではSEEGは、ヒトにおける意思決定のタスクの実行中にDACC内のローカルニューロン集団の活動を調査するために使用された。以前の研究は、術中microelectode記録14を使用して、DACC、個々のニューロンの活性を調査し、DACC活性は以前の活性により変調されることを実証した。微小電極の研究では、個々のニューロンのスパイク活動の調査を可能にする。 SEEGは、ニューロンの大集団全体で合計さシナプス電位に関連するLFPSを測定する。 SEEGそのため、同時に複数の脳領域から人口ニューロンの活動を調査する機会を可能にする。 科学的問題を調査するようSEEGような臨床技術を使用する場合は、第1の動作と研究計画が位置合わせされることを保証するために重要である。解決すべき臨床的問題は、患者の発作開始領域とのWiを決定することを含む常に優先されちゃう。手術計画は臨床上の必要性によって決定されるので、必ずしもすべての場合と同じ研究の問題を調査することはできません。そこで、電極を尋問された領域に応じて、患者の手術計画に適合させることができる独立した科学的な質問に答...

てんかん、時間をかけて複数の再発性発作によって特徴づけられる一般的な神経学的障害は、病気1の世界的な負担の1％を占めています。患者2,3の30％ -抗てんかん薬は20に発作を制御することができない。これらの医学的に難治性の患者では、てんかん手術は、多くの場合、4,5が示されている。手術を続行するという決定は、発作焦点、手術計画を策定するための前提条件を見つける必要があります。最初に、非侵襲性の技術がlateralizeおよび発作焦点をローカライズするために使用される。脳波（EEG）は、例えば、対策皮質の電気的活動は、頭皮上に配置された電極から記録され、多くの場合、発作焦点の位置についての十分な情報を提供することができる。また、磁気共鳴イメージング（MRI）は、海馬硬化症、医学的に難治性てんかんの最も一般的な形態で見られる古典的な病理学、近心トンなどの個別の病変を示すことができるemporal葉てんかん（MTLE）。 しばしば、しかし、非侵襲的精密検査は、発作焦点を識別することができません。これらの場合には、脳内の電極と侵襲脳波（ECOG）がフォーカスをローカライズし、外科処置6を案内するために必要とされる。 ECOGは、脳と直接接触して配置された電極を用いて電気的活性を測定するために使用される神経生理学的技術である。表面の格子またはストリップ（硬膜）の電極は、脳の表面上開頭術（骨弁の除去）及び硬膜の大きな開口部を必要とするプロセスに配置される。これらの表面電極は、発作発症の推定上の領域（単数または複数）の上に配置することができる。電極の先端が皮膚の​​小さな開口部を介してトンネリングさてんかん監視ユニット（EMU）に記録装置に接続されている。 EMUでは、患者は、連続した映像とECOG記録を通じて臨床発作活動のために監視される。この技術のiS皮質表面の比較的大きな面積にわたって（数日から数週間）発作と発作の放電の録音を長期的に収集するための便利。これらの頭蓋内の録音が発作病巣と伝播を調査するための臨床的に非常に貴重であるが、彼らはまた、特別に設計された行動のタスクを受けているヒトでの認知機能と神経生理学を研究する機会を提供してくれる。 硬膜下グリッド電極を用いECOGは、感覚および言語処理を含む皮質機能の様々な側面を研究するために使用されてきた。多くの例の一つとして、ブシャールらは腹感覚運動皮質における話し言葉のための音節の形成における経口筋肉組織の一時的な協調、人間の音声感覚運動皮質7として同定された領域を示した。また、硬膜下グリッド配置にECOGはまた、ヒトをATTENすることができる機序を研究するために利用されている群衆の中の特定の声にD：いわゆる「カクテルパーティー効果」8,9。 ECOG記録は、動的に音声ストリームを追跡する二つの異なるニューロンのバンドが存在することが、低周波の位相と高ガンマ振幅変動の両方を示し、別個のプロセシング部位が存在すること - 両方のスピーカーを追跡するための1つの「変調」サイト、一「選択」出席したトーカ5を追跡サイト。 硬膜下電極配置とECOGの別の新たなアプリケーションは、外部出力を駆動するために神経活動を「デコード」ブレインコンピュータインタフェース（BCIは）で使用する可能性である。この技術は、重度の脳または脊髄傷害を有する患者は世界と通信し、補綴物10,11を操作することを可能にする可能性がある。 硬膜下グリッドの配置は、スーパーの理解に大きく貢献してきたがficial皮質領域及び皮質てんかん焦点の同定に有用であるが、この技術は、開頭術とそれに付随するリスクを必要とし、一般的に脳​​の外表面を研究に限られている。定位脳波（SEEG）が深いてんかん焦点12の評価を可能にする技術である。フランスとイタリアでの使用の長い歴史を持つ、それはまた、ますます米国13で使用されている。 SEEGは、複数の電極の配置を伴う（通常は10から16）深い小さな（数mm）ツイストドリルバリホールを通して脳の物質の中。硬膜下グリッド配置をSEEGの利点は、低侵襲性の性質、必要なときに両側性半球を調べることを容易に、かつ、発作伝搬の三次元マップを生成する能力を含む。さらに、これらの電極は、表面電極で識別することが以前に困難であった深いてんかん焦点の同定を可能にする。この手順は、提供します：ES直接ヒトに調査する以前に困難であったそのすべてがそのような大脳辺縁系の深皮質の構造、mesoparietal皮質、mesotemporal皮質、および眼窩前頭皮質の神経生理学と機能を調査する機会を。 本論文では、SEEGが背側前帯状皮質（DACC）の認知機能を調べるために利用することができる方法を示しています。 DACCは広く研究脳の領域であるが、それはまた最もよく​​わかっていないの一つです。人間の認知のための重要な地域と考えられ、それがDACCが継続的に環境14によって課される要求の変化との関連での意思決定の動的な神経処理の中心となる可能性がある。両方の霊長類15,16と17のヒトでの研究は、DACCは、特に複数の同時相反する要求18-21の状況では、特定のアクションの潜在的なリスクと報酬を統合し、そしてmことを示唆している以前の行動とその結果14,22,23のコンテキストでこれらの決定をodulates。 マルチソースの干渉課題（MSIT）、ストループのような行動のタスクは、頻繁にDACCの紛争処理を調査するために使用されます。 MSITタスクはDACC 24,25により規制処理の複数のドメインに関与ニューロンを補充することによってDACCを活性化させる。このタスクは、具体的な意思決定、目標検出、ノベルティ検出、エラー検出、応答選択、および刺激/応答の競争の機能をテストすることによってDACCを活性化させる。また、MSITタスクはSEEGを用いた同時相反する刺激にDACC神経応答を調査するために、本研究で利用されている認知干渉の複数の次元を、紹介します。

<table><tbody><tr><td>トリガーI/Oケーブル</td><td>Natus Medical Inc.</td><td>5029</td><td>PS2 - BNCケーブル</td></tr><tr><td>アナログパルス用BNCケーブルは</td><td></td><td></td><td>、ほとんどの家電量販店で注文できます。</td></tr><tr><td>サージ保護とバッテリーバックアップ付き電源タップ</td><td>Tripp Lite</td><td>SMART500RT1U UPC</td><td>電源とバックアップ</td></tr><tr><td>ナショナルインスツルメンツの多機能daqデータ収集ボックス NI PCIe-6382 DAQカード</td><td>ナショナルインスツルメンツ</td><td>PCIe-6382 BNC 2090A</td><td>動作制御インタフェース用PCIカード</td></tr><tr><td>カスタムメイドボタンボックス - ヒューマンインタフェースデバイス</td><td></td><td></td><td>3つのボタンを備えた任意のヒューマンインターフェースデバイスを使用できます。または、3つのキーボードボタンを使用することもできます。</td></tr><tr><td>Xltek 128チャンネル臨床頭蓋内脳波モニタリングシステム EMU128FS</td><td>Natus Medical Inc.</td><td>002047c</td><td>臨床記録システム</td></tr><tr><td>視覚刺激提示用の被験者モニターおよび関連ケーブル</td><td>Dell</td><td>U2212HMc</td><td>ここではほとんどのモニターで十分です。</td></tr><tr><td>DAQカードをインストールした行動ソフトウェアを実行するパーソナルコンプチュアー</td><td>Superlogics</td><td>SL-2U-PD-Q87SLQ-BA</td><td>神経データを記録するためのコンピュータ</td></tr><tr><td>モニター</td><td></td><td></td>用主電源ケーブル <td>通常、モニターに付属しており、どの家電量販店でも購入できます。</td></tr><tr><td>MonkeyLogicのウェブサイトから無料の</td><td>Matlab 2010A</td><td></td><td></td>で動作するMonkey Logicソフトウェア</tr><tr><td>データ収集ツールボックスMathworks</td><td></td><td></td><td>Matlabソフトウェア</td></tr><tr><td>sEEG電極AD TECHまたはPMT</td><td>AD TECH</td><td>2102-##-101</td>プラチナ<td>チップ、直径(0.89 mm、1 mm、1.1 mm)、非絶縁長さ2.3 mm;カタログ番号の##は、電極(08、10、12、または16)上の接点の数を示しますカ</td></tr><tr><td>ブリオコネクタ</td><td>PMT2125-##-01</td><td></td>カタログ<td>番号の##は、電極(08、10、12、または16)上の接点の数を示します(08、10、12、または16)</td></tr><tr><td>タッカー・デイビス・テクノロジーズ・アンプ</td><td>タッカー・ダブス・テクノロジー</td><td>ズPZ5</td><td>ニューラルデータ用プリアンプ</td></tr><tr><td>タッカー・デイビス・テクノロジーズ・プロセッサ</td><td>タッカー・ダヴス・テクノロジーズ</td><td>RZ2</td><td>ニューラルデータ用ニューラルシグナルプロセッサ</td></tr><tr><td>タッカーデイビステクノロジーズのデータストリーマー</td><td>タッカーダブステクノロジー</td><td>ズ RS4</td><td>データストリーマーとストレージ</td></tr><tr><td>TDTシステムを接続するための光ファイバーケーブル</td><td>タッカーダブステクノロジー</td><td>ズ F05</td><td>タッカーデイビステクノロジーズの製品を接続するための光ファイバーケーブル。</td></tr><tr>デジタルマーカー<td></td><td></td><td>用リボンケーブルとスナップシリアルコネクタ</td><td>OST電器店から注文できます。</td></tr><tr><td>TDT RPvdsExおよびOpenExソフトウェアを実行しているパーソナルコンピュータ</td><td>Superlogics</td><td>SL-2U-PD-Q87SLQ-BA</td><td>行動制御用コンピュータ</td></tr><tr><td>キャスター付き中部大西洋岸サーバーキャビネット</td><td>中部大西洋製品</td><td>PTRK-21</td><td>すべての研究アイテムを収納するサーバーケース</td></tr><tr><td>タッカー・デイビス・テクノロジーズ 臨床および研究の修復を分割するスプリッターボックス</td><td>タッカー・ダヴス・テクノロジー</td><td></td><td>ズこのスプリッターボックスはセミカスタムデバイスです。研究者は、臨床ケアを妨げない方法で研究と臨床記録を分割することについて、担当の神経科医に相談する必要があります。</td></tr><tr><td>必要なケーブルを備えた研究者モニター</td><td>Dell</td><td>U2212HMc</td><td>ここでは、ほとんどのモニターで十分です。</td></tr><tr><td>ボタンボックス電源 - 5ボルト、2アンペア</td><td></td><td></td><td>どの家電量販店でも購入できます。</td></tr><tr><td>TDT光インターフェースPCIカード</td><td>Tucker Davs Technologies</td><td>P05</td><td></td></tr></tbody></table>

定位脳波を使用して、ディープ皮質の機能と下構造の調査：前帯状皮質からの教訓は、

Investigating the Function of Deep Cortical and Subcortical Structures Using Stereotactic Electroencephalography: Lessons from the Anterior Cingulate Cortex

定位脳波（SEEG）は医学的に難治性てんかんの患者で発作病巣をローカライズするために使用される技術である。この手順では、硬膜下グリッド電極の配置を介して、典型的にはアクセス不可能な脳の領域に複数の深さの電極の慢性的配置を含む。 SEEGは、このように脳機能を研究するユニークな機会を提供します。本論文では、SEEG、認知制御で背側前帯状皮質（DACC）の役割を調査するために使用することができる方法を示します。我々は、電極の外科配置を実証し、SEEG手順の説明が含まれています。我々は、彼らが行動のタスクに従事している間に被写体を同意からローカルフィールドポテンシャル（LFP）のデータを記録するために必要なコンポーネントとプロセスについて説明します。提供された例では、エリア、被験者は認知干渉課題を果たし、我々は、信号が背側前帯状皮質内の電極から記録され、分析される方法を示しintimately意思決定に関与。我々は、この方法は、人間の認知プロセスを調査するために使用できる方法の更なる提案を結論付ける。

患者がSEEG電極配置のために選択されると、彼/彼女はMRI増強体積T2とT1コントラストを受ける。 SEEG電極の軌跡は、その後、容積MRIシーケンス（ 図1）の定位ナビゲーションを使用して計画されている。この技術は、典型的な表面電極配置では不可能背側前帯状皮質（淡橙色の軌跡、 図1）の深皮質内の構造から局所電場電位の収集を可能にする。術後にEMUで、患者がDACCニューロンを活性化するように設計マルチソース干渉課題（ 図2）、実行します。試験の適切な数の後に、DACCでSEEG電極からの局所電場電位データは、その後、意味解析（ 図3）のためのキューの表示にLFPデータを整列させるために前処理される。また、いったん整列、LFPデータは茶を調べるために平均化することができるトライアルの種類（ 図3F）との間で平均した電気生理学的応答でNGES。続いて、マルチテーパスペクトログラムは、時間とともに周波数帯域の変化（ 図4）を調査するために...

定位脳波（SEEG）は発作病巣をローカライズを助けるためにてんかん手術で使用手術技法である。また、脳機能を研究するユニークな機会を与える。ここでは、SEEGはヒト対象における認知プロセスを調査するために使用することができる方法について説明します。

Stereotactic Electroencephalography (SEEG) is a technique used to localize seizure foci in patients with medically intractable epilepsy. This procedure ...

本手順の全体的な目的は、脳深部から電気生理学的信号を記録することです。まず、目的とする標的領域に電極を留置します。次に、患者のベッドサイドにデータ収集装置を設置し、最後に患者に対して簡単な認知タスクの遂行方法を指示します。患者がタスクを遂行している間に、電極を通じて電気生理学的信号を記録します。最終的に、マルチテーパースペクトル解析を用いて、認知タスクの困難度に応じた背側前帯状皮質における局所フィールド電位活動の変動を実証します。硬膜下グリッド植込みなどの他の記録手法に対するステレオ脳波検査（stereo EEG）の利点は、脳内の深部構造にアクセスできることです。これは、てんかん発作がこれらの深部構造から生じていると考えられる場合の臨床的な利点となるだけでなく、通常は到達できない脳領域へのアクセスが可能になるため、研究の観点からも有用です。また、本手法は特に皮質深部や皮質下構造から発生する発作の局在診断に適しているため、患者の選定が極めて重要になります。このような記録は、例えば「発作はどこから始まるのか」といった、てんかん分野における重要な疑問への回答を得るのに役立ちます。てんかん発作はどこに広がり、それらの領域をどのようにマッピングすればよいのでしょうか。標準的なEEG（脳波）技術を用いてこれを行います。この手法はてんかんや発作の発生源に関する知見を提供できるだけでなく、認知、記憶、社会的認識といった神経科学の他の側面にも応用可能です。一般的に、この手法に不慣れな人は、電気生理学的信号の取得が複雑であるため、データ収集の段階で困難に直面することがあります。CTスキャン後、患者を手術室に戻し、通常の滅菌法に従って術野を準備します。次に、スキャンから得られたプリントアウト済みの定位座標を用いて、側方垂直面および前後面における最初の深部電極の座標をヘッドフレームに設定します。これらの座標は共同執刀医によって確認され、必要に応じて修正されます。手術室のコンピュータワークステーションを使用し、ガイドブロックを用いて皮膚上の挿入部位を特定し、マーキングペンでこの位置をマークします。マーキングした切開線に局所麻酔薬を1〜2 mL注入します。次に、11番メスを用いて、マーキングした切開線に沿って頭蓋骨まで切開し、コーティングされたオペレーターで方向を制御したモノポーラ焼灼器を使い、ガイドブロックを用いて真皮および深部組織を焼灼します。適切な軌道を維持するため、2.1 mmのツイストドリルビットとハンドヘルド電動ドリルを用いてバーホールを作成します。ガイドブロックで軌道を案内しながら、コーティング済みのリジッドオペレータープローブで誘導し、モノポーラ電気焼灼器を用いて硬膜を開きます。穴にアンカーボルトをねじ込み、アンカーボルトを通してあらかじめ測定したスタイレットプローブを挿入し、電極用の経路を作成します。その後、電極を慎重に計算済みの深さまで進め、電極が定位置に到達したら、アンカーボルトにキャップを締めて電極を固定します。すべての電極に対して適切な留置軌道を確保するため、滅菌ドレープをかけた透視装置を術野に導入し、AP透視像を取得します。次に、電極を臨床用EEGシステムに接続し、インピーダンスが適切であることを確認します。最後に、ドレッシングを貼付します。定位固定ヘッドフレームを取り外し、患者を麻酔から覚醒させます。行動タスクのセットアップのために、適切な行動解析ソフトウェアを開き、マルチソース干渉タスクを実行するように設計された条件ファイルを設定します。4種類の試行をすべて同頻度で含めるには、「条件設定」ボタンを押し、目的の条件ファイルを選択してください。次に、ディスプレイボックスの「test」をクリックして、行動表示モニターをテストします。テスト用の視覚刺激が2〜3秒間表示されるはずです。続いて、ボタンボックスをデータ収集ボードのアナログ入力および電源に接続します。9本に分かれたリボンケーブルを使用し、そのうち8本をデータ収集ボードのデジタルIOセクションのポート0から7に接続します。9本目のリボンは、ボードのデジタルPFIセクションのポート0に接続してください。その後、ニューラル信号プロセッサソフトウェアで希望のサンプリングレートを設定します。例えばここでは、目的のサンプリングレートを50,000 samples per secondに設定し、エイリアシングおよびオンラインダウンサンプリングを1000 samples per secondに設定します。アンプを光ファイバーケーブルで神経信号プロセッサに接続し、さらに神経信号プロセッサを光ファイバーケーブルでデータストリーマーおよび神経データ収集コンピュータの光PCIカードに接続して、セットアップを完了させます。データ収集を確実に成功させるためのポイントは、記録をスムーズに進められるよう、患者の部屋に入る前に信号処理セットアップのテストを行うことです。行動モニターの準備が整ったら、研究用リグを患者の部屋に運び、ポータブルテーブルを用いて患者の正面にモニターを設置します。標準的なDVIケーブルでモニターを行動制御用コンピューターに接続し、録画用リグを邪魔にならない場所に配置します。次に、研究録画用と臨床システム用を分離するスプリッターボックスに研究システムを接続します。その後、ボタンボックスを患者に渡し、対応するボタンを押してターゲットを特定するように指示します。最後に、「run」をクリックしてタスクを開始し、ニューラル信号プロセッサソフトウェアを用いて記録パラメータを制御しながら、患者に150試行を1ブロックとする計2ブロックを完了させます。立体視EEG電極留置の対象となる患者が選定されると、T2強調およびT1コントラスト強調のボリュームMRI撮影が行われます。その後、ボリュームMRIシーケンスの立体定位ナビゲーションを用いて、立体視EEG電極の刺入経路が計画されます。この手法により、ここに示す背側前帯状皮質のような皮質深部の構造から局所電位を収集することが可能となり、これは一般的な表面電極留置では不可能なことです。十分な回数のマルチソース干渉タスク試行の後、背側前帯状皮質の立体視EEG電極から得られた局所フィールド電位データを前処理し、以降の下流解析に向けて、局所フィールド電位データをQ提示に合わせます。さらに、局所フィールド電位データの位置合わせが完了すると、これらを平均化して、試行タイプ間における平均電気生理学的反応の変化を検討することができます。その後、マルチテーパースペクトログラムを作成し、周波数帯域の経時的な変化を調査します。実際に、頭皮EEG研究では、背側前帯状皮質で観察される活動に異なる周波数帯域が関与していることが示唆されています。時間周波数解析は、背側前帯状皮質で観察される電気生理学的変化を、対応する適切な行動と結びつけるための重要な手法です。習得すれば、大きな問題なく約2〜3時間で完了します。この手順を行う際は、記録対象となる皮質または皮質下領域に合わせて認知タスクを調整することが重要です。本手順の後には、時間周波数解析などの他のデータ解析手法を適用することができます。これにより、異なる時間帯におけるさまざまな種類の神経振動の影響を解明することが可能になります。このビデオを視聴することで、定位的に配置した電極とデータ収集装置を用いて、脳深部から電気生理学的信号を記録する方法について十分に理解できるはずです。

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Research

JoVE Journal

Neuroscience

神経科学

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げっ歯類における層流ポリトロードと光遺伝学とマイクロ皮質電図法の統合による皮質処理のマルチスケール研究

学ぶ 定位脳波（SEEG）を用いて、前帯状皮質などの深部皮質構造からの電気生理学的信号を記録する方法です。認知課題中の局所電位活動を解析し、てんかんの病巣特定や認知神経科学研究への応用を示します。

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