정위 뇌파를 사용하여 깊은 피질의 기능 및 피질 하 구조 조사 : 전방에 cingulate 피질 수업

본 절차의 전반적인 목표는 뇌 심부에서 전기생리학적 신호를 기록하는 것입니다. 이는 먼저 관심 대상인 표적 영역에 전극을 배치함으로써 수행됩니다. 그 후 환자의 침상 옆에 데이터 수집 장치를 설치하며, 마지막 단계에서 환자에게 간단한 인지 과제를 수행하는 방법을 안내합니다.

환자가 과제를 수행하는 동안 전극을 통해 전기생리학적 신호를 기록합니다. 최종적으로, 다중 테이퍼 스펙트럼 분석(multi tapered spectral analysis)을 사용하여 인지 과제의 난이도에 따른 배측 전대상피질의 국소 전위 활동의 변동성을 입증합니다. 경막하 그리드 이식과 같은 다른 기록 기술에 비해 스테레오 뇌홀로그래피(stereo ence holography)가 갖는 장점은 스테레오 EEG를 통해 뇌 내부의 깊은 구조에 접근할 수 있다는 점입니다.

이는 발작이 이러한 심부 구조에서 발생할 수 있다고 생각할 때 임상적으로 유리하며, 기존에 접근할 수 없었던 뇌 영역에 접근할 수 있게 해준다는 점에서 연구 관점에서도 이점이 있습니다. 또한, 이 기술은 특히 심부 피질 및 피질하 구조에서 발생하는 발작의 국소화를 찾는 데 적합하기 때문에 환자 선택이 매우 중요합니다. 이러한 기록은 예를 들어 발작이 어디서 시작되는가와 같은 뇌전증 분야의 핵심 질문에 답하는 데 도움이 될 수 있습니다.

발작은 어디로 퍼지며, 이러한 영역을 어떻게 지도화할 수 있을까요? 표준 EEG 기술을 사용하여 이를 수행할 수 있습니다. 이 방법은 뇌전증과 발작의 기원에 대한 통찰력을 제공할 수 있으며, 인지, 기억 및 사회적 인식과 같은 신경과학의 다른 측면에도 적용할 수 있습니다. 일반적으로 이 방법에 익숙하지 않은 개인은 전기생리학적 신호를 획득하는 과정이 복잡하기 때문에 기술의 데이터 획득 단계에서 어려움을 겪을 수 있습니다.

CT 촬영 후 환자를 수술실로 이동시키고 일반적인 멸균법에 따라 수술 부위를 준비합니다. 다음으로, 촬영된 정위 좌표 출력물을 사용하여 헤드 프레임의 외측 수직면과 전후면에서 첫 번째 심부 전극의 좌표를 설정합니다. 보조 외과의가 좌표를 확인하고 필요 시 수정합니다. 수술실 내 컴퓨터 워크스테이션을 사용하여 가이드 블록으로 피부의 삽입 부위를 확인하고 마킹펜으로 이 위치를 표시합니다.

표시된 절개 부위에 국소 마취제 1~2 mL를 주입합니다. 그런 다음 11번 메스를 사용하여 표시된 절개 부위를 두개골까지 살짝 절개하고, 가이드 블록을 이용해 코팅된 팁이 달린 단극 소작기로 진피와 심부 조직을 소작합니다. 적절한 궤적을 유지하기 위해 2.1 mm 트위스트 드릴 비트와 휴대용 전동 드릴을 사용하여 천공(bur hole)을 만듭니다.

가이드 블록으로 궤적을 계속 안내하면서, 코팅된 리지드 오퍼레이터 프로브로 유도하여 단극 소작기로 경막을 절개합니다. 구멍에 앵커 볼트를 나사로 고정하고, 앵커 볼트를 통해 미리 측정된 스타일렛 프로브를 삽입하여 전극이 들어갈 경로를 만듭니다. 그런 다음 전극을 미리 계산된 깊이까지 조심스럽게 진전시키고, 전극이 제자리에 위치하면 앵커 볼트의 캡을 조여 전극을 고정합니다.

모든 전극의 적절한 배치 궤적을 확보하기 위해, 멸균 드레이프를 씌운 투시경을 수술 부위로 가져와 AP 투시 영상을 얻습니다. 그런 다음 전극을 임상 EEG 시스템에 연결하여 적절한 임피던스를 확인합니다. 드레싱을 부착합니다.

정위 고정 헤드 프레임을 제거하고, 환자의 마취를 깹니다. 행동 과제 설정을 위해 적절한 행동 소프트웨어를 실행하고, 다중 소스 간섭 과제를 수행하도록 설계된 조건 파일을 설정합니다. 동일한 빈도로 네 가지 모든 시행 유형을 포함시키려면, 조건 설정 버튼을 눌러 원하는 조건 파일을 선택하십시오.

그런 다음 디스플레이 박스의 test를 클릭하여 행동 디스플레이 모니터를 테스트합니다. 테스트 시각 자극이 2~3초 동안 나타나야 합니다. 다음으로, 버튼 박스를 데이터 수집 보드의 아날로그 입력단과 전원에 연결합니다.

9개로 분리된 리본 케이블을 사용하여 8개의 리본을 데이터 수집 보드의 디지털 IO 섹션 내 0번부터 7번 포트에 연결하십시오. 나머지 9번째 리본은 보드의 디지털 PFI 섹션 내 0번 포트에 연결합니다. 그 다음 신경 신호 처리 소프트웨어에서 원하는 샘플링 속도를 설정하십시오.

예를 들어, 여기서는 원하는 샘플링 속도를 초당 50,000 샘플로 설정하고, 온라인 앨리어싱 및 다운샘플링을 초당 1,000 샘플로 설정합니다. 광섬유 케이블을 통해 증폭기를 신경 신호 프로세서에 연결하고, 다시 신경 신호 프로세서를 데이터 스트리머 및 신경 데이터 수집 컴퓨터의 광 PCI 카드에 광섬유 케이블로 연결하여 설정을 완료합니다. 성공적인 데이터 수집을 보장하는 핵심은 환자의 방에 들어가기 전에 신호 처리 설정을 테스트하여 기록이 원활하게 진행될 수 있도록 하는 것입니다.

행동 모니터가 준비되면, 연구 장비를 환자의 방으로 옮겨 이동식 테이블 위에 모니터를 환자 정면에 배치합니다. 표준 DVI 케이블을 사용하여 모니터를 행동 제어 컴퓨터에 연결하고, 녹화 장비를 눈에 띄지 않는 위치에 배치합니다.

다음으로, 연구 기록 장치와 임상 시스템을 분리하는 스플리터 박스에 연구 시스템을 연결합니다. 그런 다음 버튼 박스를 환자에게 전달하고, 해당 버튼을 눌러 타겟을 식별하도록 안내합니다. 마지막으로, 실행(run)을 클릭하여 과제를 시작하고, 신경 신호 처리 소프트웨어를 사용하여 기록 파라미터를 제어하면서 환자가 150회 시행으로 구성된 두 개의 블록을 완료하도록 합니다.

정위 뇌전도(EEG) 전극 삽입 대상 환자가 선정되면, T2 및 T1 조영 증강 volumetric MRI를 촬영합니다. 이후 volumetric MRI 시퀀스의 정위 내비게이션을 사용하여 정위 뇌전도 전극의 궤적을 계획합니다. 이 기술을 통해 여기에서 보여주는 등측 전대상피질과 같이 일반적인 표면 전극 배치로는 불가능한 피질 깊숙한 곳의 구조물로부터 국소 전위(local field potentials)를 수집할 수 있습니다.

충분한 횟수의 다중 소스 간섭 과제 시행 후, 등쪽 전대상피질의 정위 뇌파(sEEG) 전극에서 얻은 국소 전위(local field potential) 데이터를 전처리하여, 이후의 하위 분석을 위해 국소 전위 데이터를 Q 제시 시점에 맞게 정렬합니다. 또한, 정렬된 국소 전위 데이터는 평균화하여 시행 유형 간의 평균 전기생리학적 반응 변화를 조사할 수 있습니다. 이어서, 시간에 따른 주파수 대역의 변화를 조사하기 위해 멀티 테이퍼 스펙트로그램(multi taper spectrogram)을 작성합니다.

실제로 두피 EEG 연구들은 등쪽 전대상피질에서 관찰되는 활동과 서로 다른 주파수 대역이 연관되어 있음을 시사해 왔습니다. 시간-주파수 분석은 등쪽 전대상피질에서 관찰되는 전기생리학적 변화를 그에 상응하는 적절한 행동과 연결 짓는 중요한 방법입니다. 숙련되고 나면 큰 어려움 없이 약 2~3시간 정도 소요됩니다.

이 절차를 수행할 때는 기록하려는 피질 또는 피질하 영역에 맞게 인지 과제를 조정하는 것이 중요합니다. 이 절차 이후에는 시간-주파수 분석과 같은 다른 데이터 분석 방법을 적용할 수 있습니다. 이를 통해 서로 다른 시간대에 나타나는 다양한 유형의 신경 진동 효과를 구분하여 분석할 수 있습니다.

이 영상을 시청하고 나면, 정위 고정 전극과 데이터 수집 장치를 사용하여 뇌 심부에서 전기생리학적 신호를 기록하는 방법에 대해 충분히 이해하게 될 것입니다.