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인간 참가자와 관련된 모든 절차는 인간 복지를 위한 제도적, 국가적, 국제적 지침에 따라 수행되었으며 지역 기관 검토 위원회의 검토를 거쳤습니다.
1. 실험적 패러다임 설계와 환자의 동의
참고: 실험 패러다임을 설계하거나 기존 실험 패러다임을 선택하여 관심있는 인지적/정서적 측면을 대상으로 합니다.
- DBS 치료를 받을 환자를 선택합니다. 환자가 연구의 포함 기준을 충족하는지 묻습니다. 그렇다면, 환자 및/또는 윤리 위원회(해당되는 경우)로부터 서명된 정보에 입각한 동의를 얻어 각각의 인지 패러다임에 대한 수술 후 기록 및 적용을 수행합니다.
메모: 수술 후 기록은 DBS 전극 이식을 위한 초기 DBS 수술이 수행된 후(특수 케이블을 통한 머리에서 해당 외재화와 함께) 다음 날과 DBS 전극 및 자극기의 영구 이식을 위한 두 번째 수술이 수행되기 전에 이루어집니다.
- 플랭커 작업(예 1)에서 운동 장애(예: 헌팅턴병 또는 파킨슨병)가 있는 환자로부터 수술 후 녹음을 수행하기 위해 서명된 정보에 입각한 동의를 얻습니다. 플랭커 실험의 목표는 오류 행동에 적응하는 환자의 능력을 테스트하고 그러한 적응이 피질 및 피질 하 수준에서 뇌 진동 활동에 어떻게 반영되는지 결정하는 것입니다.
참고: 환자의 선택은 다루어야 할 인지 메커니즘과 환자의 장애에 의해 결정됩니다. DBS-DOC 사례 예시(실시예 2)에서는 38세의 나이에 두부 손상을 입은 여성 DOC 환자를 선정하였다. 환자의 상태가 사전 동의를 제한하기 때문에 DBS 치료와 실험 참여는 지역 윤리 위원회에 의해서만 승인되었습니다. DOC 수술 후 기록의 주요 목표는 심각한 의식 장애를 앓고 있는 환자에서 인지적-정서적 처리와 관련된 뇌 기능이 여전히 손상되지 않았는지 확인하는 것이었습니다.
- 제시할 자극의 유형(청각, 시각) 중에서 선택합니다. 자극 제시 순서(블록 또는 혼합 설계)를 식별합니다. 자극 지속 시간, 자극 간 구간(ISI) 및 시행 횟수를 선택합니다.
- 한 가지 실용적인 예로, 플랭커 작업(예 1, 그림 1A)을 수행하여 응답 오류의 약속에 대한 응답으로 동작을 조정하는 능력을 검사합니다. 이 작업은 시각적 자극(측면, 화살촉, 수직으로 배열)으로 구성됩니다.
- 대상 자극(중앙에 있는 화살촉)을 동일한(호환 가능) 또는 반대(호환되지 않는) 방향을 가리키는 두 개의 인접한 화살표(대상 위 및 아래)로 측면에 배치합니다. 또한 시도 중지(가운데 원)를 고려하십시오.
- 대상을 왼쪽이나 오른쪽에 제시하고 참가자에게 왼쪽 또는 오른쪽 엄지 손가락으로 응답 버튼을 누르도록 요청합니다. 중지 시험에서 참가자에게 응답하지 않도록 지시합니다. 목표물보다 200msec 전에 측면을 배치하십시오. 300msec에 대한 목표를 표시하고 응답 자극 간격을 2,000msec로 설정합니다(경과 시간은 신호음으로 표시됨). 이 과제에서 각각 120개의 자극으로 구성된 총 4개의 블록을 제시합니다. 호환 가능(60%), 호환되지 않음(20%) 및 중지 시험(20%) 자극을 무작위로 제시합니다.
메모: 이 자극 구간 값은 운동 장애 환자를 고려할 때 많은 수의 임상시험을 놓치는 것을 피하기 위해 선택되었습니다. 측면 공격수와 목표물을 동시에 끄고, 환자들은 가능한 한 빨리 대응하도록 지시받았다.
메모: DBS-DOC 사례 예제(예제 2, 그림 1B)에서 실험 패러다임은 블록 설계에서 중립적인 비주소 지정 및 친숙한 주소 지정 음성 자극26으로 구성되었습니다. 자극 지속 시간은 4초로 설정되었습니다(무작위로 4-5초의 자극 간 간격 포함). 이 패러다임에서 조건당 총 80건의 임상시험이 고려되었습니다(그림 1B).
- 수술 후 환경 기록에서 환자의 신체적 제약과 요구 사항을 상상합니다. 구체적으로, 환자가 과도한 무도병(헌팅턴병) 또는 떨림(파킨슨병)의 존재를 고려하여 환자가 컴퓨터 키보드를 사용할 수 있는지 확인합니다.
- 환자가 모니터를 볼 수 있고(DBS 수술 중 적용된 국소 마취제 또는 정위 두부 프레임으로 인해 얼굴과 눈 주위가 부어올랐을 수 있으므로) 전체 실험이 진행되는 동안 편안하게 앉을 수 있는지 확인합니다. 환자가 이러한 조건을 충족하지 못하는 경우 실험을 수행하지 마십시오.
2. 수술 후 피질하(국소장전위(LFP) 및 표면(EEG) 기록 설정
- 실험이 수행될 방에 EEG 장비(보충 파일의 자료 참조)를 설치합니다. 녹음 컴퓨터를 EEG 시스템에 연결합니다. EEG 기록 소프트웨어를 시작합니다(보충 파일의 "재료" 참조).
- "파일"을 클릭한 다음 "새 작업 공간"을 클릭하여 EEG 기록 소프트웨어에서 작업 공간을 정의하려면 샘플링 주파수 5kHz, 낮은 차단 주파수(DC) 및 높은 차단 주파수(1,000Hz), 국제 10/20 시스템에 따른 EEG 채널(적어도: 전방-중심(Fz), 중심-중심(Cz), 전두-극 참조(Fpz) 및 접지(유양돌기) 및 패러다임에 따라 또한 parieto-central(Pz), 후두-중심(Oz), 측두(T3/T4), 전두-내측(F3/F4), 전두-외측(F7/F8) )(그림 2D) 및 LFP 채널(LFPL 0, LFPL1, LFPL2, LFPL3(좌반구, 그림 2C); LFPR0, LFPR1, LFPR2 및 LFPR3(우반구)). "모니터"를 클릭하여 지정된 채널이 이제 녹음을 위해 설정되었는지 확인합니다.
메모: 실험 시간을 최소화하고 녹화 구성의 예기치 않은 변경 사항을 감독할 수 있도록 작업 공간을 미리 준비해야 합니다. 이를 통해 가장 높은 시간 해상도, 올바른 필터 설정, 적절한 샘플링 속도 및 관심 채널의 적절한 선택이 보장됩니다.
- 병렬 포트를 EEG 시스템에 연결하여 자극 컴퓨터를 설정합니다. 경기 부양 소프트웨어를 시작합니다. "실행"을 클릭하여 컴퓨터의 모니터(시각적 자극) 및/또는 스피커(청각 자극, 소리 신호)에서 패러다임의 기능을 확인합니다. EEG 기록 소프트웨어에서 그 모양을 확인하여 자극이 제시되고 피험자의 반응이 나타나는 동안 자극 컴퓨터의 마커(트리거)가 기록 시스템으로 읽히는지 확인하십시오.
메모: 자극 장치의 트리거는 EEG 시스템에서 감지하려면 최소 200μsec의 지속 시간을 가져야 합니다(5kHz 샘플링 속도 포함). 트리거는 지정된 기간에 발생하는 이벤트 관련 이벤트 또는 유발 관련 활동의 마커이기 때문에 그 기능은 사후 데이터 분석에 매우 중요합니다. DBS-DOC 사례 예시(예시 2)에서 실험 패러다임(그림 1B)은 청각적 자극(익숙한 목소리와 낯선 목소리)으로 구성되었기 때문에 제시된 각 자극의 시작과 끝에 트리거가 설정되었습니다. 플랭커 작업(그림 1A)의 경우, 1) 측면 공격과 표적 자극이 나타나고, 2) 환자가 반응하고, 3) 환자에게 반응 시간이 경과했음을 알리는 신호음이 들리는 순간에 트리거가 설정되었습니다.
- 피부 마커 펜을 사용하여 환자의 머리 꼭지점을 나시온과 이니온 사이의 중간 지점으로 표시하고 숙련된 신경과 전문의 또는 EEG 전문가의 조언을 따릅니다. 또한 10-20 시스템을 사용하여 선택한 EEG 전극 위치를 표시합니다. 먼저 이소프로필 알코올 패드로 선택한 각 위치를 청소한 다음 연마 페이스트를 사용하여 EEG 표면 전극을 두피에 부착합니다.
메모: 이러한 조치는 DBS 환자의 머리에 붕대를 감는 것으로 제한됩니다. 그러나 숙련된 신경과 전문의는 각 전극/채널에 대해 적절한(대략적인) 위치를 정의할 수 있어야 합니다. 적절한 접촉을 위해 머리카락을 방해가 되지 않게 치우십시오(해당되는 경우). 배치가 쉽기 때문에 수술용 테이프로 고정된 접착식 전극을 사용할 수 있습니다.
- 외부화된 DBS 전극을 경피 확장에 연결합니다. 경피 연장을 외부 케이블 커넥터에 연결합니다. EEG 기록 설정에 따라 외부 케이블 커넥터에서 제공하는 각 전극을 EEG 컨트롤 박스에 연결합니다. EEG 두피 전극을 EEG 컨트롤 박스에 먼저 연결하여 접지와 참조를 연결합니다.
- 먼저 이소프로필 알코올 패드로 해당 부위를 청소하여 지정된 근육에 EMG 전극(기준 및 활성 전극)을 부착합니다. 그런 다음 EMG 전극을 EEG 컨트롤 박스에 연결합니다.
메모: 이 단계는 선택 사항이며 주로 운동 장애가 있는 환자의 경우와 같이 운동 작업이 패러다임에서 고려되거나 근육 활동을 모니터링해야 할 때 수행됩니다.
- "Monitor(모니터링)"를 클릭하여 데이터를 시각화합니다. 모니터에 표시되는 EEG 및 EMG 신호에 지터링 및 중첩된 고주파 구성 요소의 존재를 감지하여 아티팩트가 없는지 확인합니다. 뇌파 신호 기록과 관련된 인공물 유형 및 기타 요인에 대한 지침을 확인하거나35 이러한 생리학적 기록에 존재하는 장애 유형에 익숙해질 때까지 숙련된 신경학자 또는 신경과학자에게 기술 자문을 요청하십시오.
메모: 이 단계는 오프라인 데이터 분석을 위한 고품질 신호를 보장하는 데 중요합니다.
>3. 수술 후 피질하부(LFP) 및 표면(EEG) 뇌 활동 기록
- 환자에게 지침을 제공합니다. 환자가 편안한지 확인하고 불편할 때 언제든지 실험을 중단하도록 지시합니다.
- 자극 소프트웨어에서 "실행"을 클릭하면 환자가 모니터에서 패러다임을 보거나 큐 톤과 소리를 들을 수 있습니다. 환자가 작업에 익숙해질 때까지 환자와 함께 교육 세션을 수행합니다. 환자가 실험 과제를 수행하는 동안 피질하부(LFP) 및 피질(EEG) 뇌 활동을 동시에 기록하기 시작합니다.
메모: DBS-DOC 사례 예제(예 2)의 경우, 패러다임은 (그림 1B)에 설명된 바와 같이 블록 설계에서 청각 자극으로 구성되었습니다. 플랭커 작업(그림 1A)의 경우, 세 가지 조건(호환 가능(60%), 호환되지 않음(20%), 정지 시험(20%))에 해당하는 시각적 자극이 각 블록(혼합 설계) 내에서 무작위로 제시되었으며, 각 블록은 120개의 자극으로 구성되었으며 패러다임은 총 4개의 블록으로 구성되었습니다. 작업이 완료된 후 데이터는 나중에 오프라인 스크리닝 및 정량 분석을 위해 녹음 컴퓨터의 하드 디스크에 저장됩니다.
