Name: 인간의 결합 침략 피질과인지의 평가를위한 비 침습적 표면 신경 생리학 녹음과 정서적 기능 (동영상) | JoVE Journal
Uploaded: 2016-05-19T13:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 25 s
Description: 배우세요 인간의 인지 및 정서 기능을 평가하는 비침습적 표면 신경생리학 기록 방법을. 플랭커 과제와 정서적 언어 자극을 사용하여 피질과 피질하 구조의 동시 신호를 분석합니다.

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이 작품은 ERA-NET 신경 세포 / BMBF 독일 (TYMON)에 의해 지원되었다. 출판 비용은 대학 병원 뒤셀도르프에서 보조금이 적용됩니다. 여기에 사용되는 측면 보루 작업은 처음 프로그램 교수 C. Beste에 의해 버전과 그의 그룹 47에서 수정되었습니다.

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저자는 더 경쟁 재정적 이해 관계가 없음을 선언합니다.

두피 EEG와 MEG 같은 비 침습적 뇌 기록 기술과 대조적으로, 제안 된 조합 침습 및 비 침습적 신경 생리 학적 기록 워크인지 감정적 태스크 관련 피질 및 피질 영역에서 정보를 추출하기 위해 새로운 기회를 제공한다. 그러한 정보 (44)를 작동하는 다중 주파수 대역 및 뇌와 관련 조직의 상이한 차원에서 뇌 활동 진동에 의해 반사된다. 우리의 기록 프레임 워크에 관련된 포함 두뇌 진동 패턴 피질 진동 활동 (LFPs), 특정 주파수 대역, 피질 위상 진폭 커플 링에 대뇌 피질의 활동 사이의 선형 상관 관계의 변화와 피질 영역을 나타내는 피질 - 피질 일관성의 변화 (PAC) 위상 결합 상 (PPC). 특히, PAC 및 PPC의 관련성은 서로 다른 주파수 대역의 진동과의 관계 및 상호 작용으로 강조뇌의 기능을 이해하는데 유용한 것으로 밝혀졌다. PAC의 경우, 저주파 진동의 위상은 따라서 느린 리듬의 위상과 빠른 리듬의 진폭 포락선의 동기 얻어진 고주파 발진 전원에 관한 것이다. PPC는 고주파 진동의 <e...

인간의 침략 신경 생리 학적 기록은 간질 수술과 종양 연구 1시 electrocorticographic 대뇌 피질의 영역에서 레코딩과 소뇌을 대상으로 독창적 인 연구로 거슬러 올라간다. 이러한 기록 절차의 발전에 중요한 이정표가 인간의 뇌 (2)의 깊은 구조 안전하고 효율적인 액세스를 제공하는 정위 기법을 도입하고있다. 이 외에 임상 치료에서, 인간의 뇌 침습적 방법은 (외부 자극, 뇌 심부 자극술을받은 환자에서 인트라 및 수술 침습 녹음 특히 경우에 의해 변조 기록 활동 패턴과 관련하여 DBS를 뇌 기능을 연구하는 다소 독특한 기회를 제공 ) 절차. DBS의 적용과 유용성은 강박 장애 (OCD) 또는 CHRO 등의 조건을 강박하는 파킨슨 병 (PD)에서 다양한 신경 및 신경 정신 질환에 해결 된의식 (DOC)의 NIC 장애. 특히, DBS는 파킨슨 병 3,4,5, 본 태성 진전 6 주 / 일반화 분절 근긴장 7,8,9, 헌팅턴병 10,11 치료 저항성 우울증 12,13 니코틴의 치료에 적용되어왔다 알코올 중독 (14), 알츠하이머 병 15, 16, 투렛 증후군 (17)과 의식 (DOC)의 만성 질환 18,19,20. 신경 정신과의 범위 내에서, DBS는 강박 장애 (OCD) 내부 캡슐 (ALIC)의 전방 사지를 대상으로하는 승인 / CE 마크 치료 및 (복부 캡슐 / 복부 선조체 / 복부 미상을 대상으로 사용 VC / 인 VS), 핵 중격 의지 (NAC)과 시상 핵 (STN) 21. OCD 22 DBS에 대해서는, 최근 연구 강박의 검사기구에 STN의 역할을 강조메모리 기반-패러다임 23,24,25를 이용하여 보내고. 인지 적, 정서적 내포와 패러다임의 영향으로 뇌 활동의 주목할만한, 변조 DOC 26,27,28,29 강조하고있다. 따라서, DBS는 만성 DOC에 대한 전향 적 치료로서뿐만 아니라, 중앙 시상 영역 인트라 및 포스트에서 로컬 필드 전위 (LFP)를 기록하여 피질 활동의 변조를 공부의 가능성을 열어 임상 절차로뿐만 아니라 강조 작동 가능. 환자의 자극 수술 중 임펄스 자극 시험을 정의하면서 DBS에서 전극 신경 외과 주입 안전하게 뇌의 해부학 적 제약 차지하는 정위 기술에 기초한다. 수술 후 LFP 녹음 DBS 전극의 초기 주입 후 임펄스 발생기의 내재화하기 전에 가능합니다. 특히, 본 프로토콜은 centere입니다수술 후 녹음에 라. LFPs와 조합 피질 뇌 활동의 동시 기록이 비 침습적 뇌파 (EEG) 또는 인 자기 (MEG) (30, 31)에 의해 달성 될 수있다. 이 두 비 침습적 방법은 우수한 시간 해상도로 인해 지원됩니다. MEG는 두개골 효과 (32)에 의해 EEG에 비해 영향을 적게받습니다하지만이 작은 금속 임플란트와 머리의 움직임에 의한 유물에 의해 영향을받는과가 환자의 침대 옆 33에서 사용할 수 있기 때문에, EEG는 유리 나타납니다. 적용 정서적인지 적 패러다임의 질문에 답변 피질 - 피질 뇌의 활동 (LFP 및 EEG / MEG)의 동시 녹음으로 뇌 진동과 행동 사이의 다양한 관계를 시간 - 주파수 결합에 기초하여 설정 될 수있다 (34)를 분석한다. 차례로, 이러한 패턴은 환자의 개별적인인지의 미래의 바이오 마커 및 감정 상태 및 O로 이어질 수개인화 설정을 고려하여 처리 파라미터 ptimization. 특히 대뇌 피질 및 피질 수준의인지 적, 정서적 기능의 평가를위한 인간의 침습적 및 비 침습적 신경 생리 학적 기록 다음 프로토콜 대상 (EEG 및 LFPs). 먼저, 본 프로토콜을 수반하는 동영상에 도시 된 신경 생리 학적 기록 단계는, 소위 우 측면에 작업을 수행하는 운동 장애 (예 1)과 예를 들어 환자와 기록에 대응한다. 둘째, 프로토콜의 단계는 만성 DOC (26)에 게시 된 DBS의 예에서 가져온 분석 및 시료 결과 (예 2)의 방법론에 초점을 맞춤으로써 설명합니다. 이 두 가지 예는 다른 질환과 다양한 실험 패러다임와 DBS 치료 환자에 제안 된 프로토콜의 적용을 강조 표시합니다.

<table><tbody><tr><td>BrainAmp Amplifier</td><td>Brain Products GmbH, Gilching Germany</td><td></td><td>수량: 2</td></tr><tr><td>BrainVision Recorder Software</td><td>Brain Products GmbH, Gilching Germany</td><td></td><td>1 라이센스&nbsp;</td></tr><tr><td>BrainVision 분석기 소프트웨어&nbsp;</td><td>Brain Products GmbH, Gilching 독일</td><td></td><td>1 라이센스&nbsp;</td></tr><tr><td>광섬유 케이블 및 USB 커넥터</td><td>Brain Products GmbH, Gilching Germany</td><td></td><td>이것들은 위에 나열된 장비와 함께 제공됩니다</td></tr><tr><td>. 전극 입력 상자 (64 채널)</td><td>Brain Products GmbH, Gilching Germany</td><td></td><td>수량: 1</td></tr><tr><td>EEG gel&nbsp;</td><td>Natus Inc</td><td></td><td>수량 : 1</td></tr><tr><td>이소 프로필 알코올</td><td>Sch &uuml; LKE & Mayr GmbH, 독일</td><td></td><td>수량: 1</td></tr><tr><td>스킨 준비 젤</td><td>Weaver and Co, 미국</td><td></td><td>수량: 1</td></tr><tr><td>MATLAB&nbsp; &nbsp;</td><td>Math-Works, Natick, Massachusetts, USA</td><td></td><td>1 라이선스</td></tr><tr><td>FieldTrip 도구 상자</td><td>http://www.fieldtriptoolbox.org/</td><td></td> <td>오픈 소스</td></tr><tr><td>매크로전극 (모델 3387 사중극 DBS 리드)</td><td>Medtronic Inc., Minneapolis, MN, USA</td><td></td><td>수량: 2</td></tr><tr><td>멸균 경피 연장 와이어 (모델 3550-05)&nbsp;</td><td>Medtronic Inc., Minneapolis, MN, USA</td><td></td><td>수량: 2</td></tr><tr><td>트위스트 락 케이블 (모델 3550-03)&nbsp;</td><td>Medtronic Inc., Minneapolis, MN, USA</td><td></td><td>수량: 2</td></tr>개의 <tr><td>맞춤형 커넥터, DIN 428092 터치 프루프 커넥터</td><td></td><td></td><td>수량: 2</td></tr>개의 <tr><td>Vercise Lead kit DB -2201&nbsp;</td><td>Boston Scientific</td><td></td><td>수량: 2</td></tr><tr><td>연락처 확장 키트 NM-3138&nbsp;</td><td>Boston Scientific</td><td></td><td>수량: 2</td></tr><tr><td>O.R. cabel & extension SC-4100 A&nbsp;</td><td>Boston Scientific</td><td></td><td>수량: 2</td></tr><tr><td>커넥터&nbsp; 터치 프루프로&nbsp;</td><td>Twente 의료 시스템 국제 변환기</td><td></td><td>수량 : 2</td></tr><tr><td>CT 스캐너 모델 PQ2000 (수술 후 CT 스캔)</td><td>Philips Healthcare GmbH Hamburg</td><td></td><td>수량 : 1</td></tr><tr><td>프리젠 테이션 소프트웨어 (플랭커 작업)</td><td>Neurobehavioral systems Inc.</td><td></td><td>라이센스 1개&nbsp;</td></tr><tr><td>MEG 시스템</td><td>Elekta Neuromag Inc</td><td></td><td>대안</td></tr><tr><td>고밀도 EEG 센서 네트 (128 또는 256 채널)</td><td>Electrical Geodesics Inc (EGI), 미국</td><td></td><td>대안</td></tr></tbody></table>

인간의 결합 침략 피질과인지의 평가를위한 비 침습적 표면 신경 생리학 녹음과 정서적 기능

Combined Invasive Subcortical and Non-invasive Surface Neurophysiological Recordings for the Assessment of Cognitive and Emotional Functions in Humans

인간의 뇌의 메커니즘에 대해 중요한 정보를 추출하는 비 침습적 뇌파 (EEG), 자기 뇌파 (MEG), 기능적 자기 공명 영상 (fMRI)인가의 성공에도 불구하고, 이러한 방법은 생리 정보를 제공하기에 불충분 남아 피질 수준의인지 적, 정서적 기능을 반영하는 프로세스. 이러한 관점에서, 이러한 깊은 뇌 자극 (DBS)와 같은 인체에 현대 침습 임상 적 접근은, 피질 하 뇌 활동 국소 기저핵 또는 시상 영역에서 신경 어셈블리의 간섭 활성을 나타내는, 즉 로컬 필드 전위 (LFPs)를 기록하는 데 엄청난 가능성을 제공 . 인간 침습적 방법은 의사 표시 이후에만 적용되므로, 기록 된 데이터를 변경 뇌 회로에 대응한다는 사실에도 불구하고, 유용한 통찰 뇌 진동 관련 손상 뇌 기능의 존재에 대하여 얻을 수있다활동과 실험인지 패러다임의 질문에 답변 질환의 병태 생리. 이 방향에서, 파킨슨 병 (PD) 환자에서 DBS 연구의 증가는 모터의 기능뿐만 아니라, 감정, 의사 결정,주의, 메모리 및 감각적 지각과 같은 상위 레벨 프로세스뿐만 아니라 타겟팅. 최근 임상 시험은 의식 (DOC)의 만성 질환에 대한 강박 장애 (OCD)에 이르기까지 신경 정신 장애에 대한 대안 치료로 DBS의 역할을 강조한다. 따라서, 우리는 (인지 적, 정서적 처리 통 실험 패러다임에 피질 - 피질 하 구조의 역할을 평가하는 결합 침략 (LFP) 및 비 침습적 (EEG) 인간의 두뇌 녹음의 사용에 초점을 예. 정신적 내포 또는 패러다임과 음성 자극 DBS 치료를 받고 환자에 대한 측면 보루 작업 등인지 제어),의.

DBS-DOC의 경우 (예 2)의 경우, 우리가 지금 DBS 주입 대상 현지화에 데이터를 제공, LFP 전극과 EEG의 개략도는 설정, EEG 및 LFP 활동 (원시 데이터) 대표 분석 결과의 예시 녹음 : 도 2a는 해부학 아틀라스 (36)에 투사 계획 궤적 (검은 선), 부 (30), 관상 동맥을 보여줍니다, 전방 접합면 (AC) (레드 라인 : AC-PC면) 뒤에 10.7 mm. (: 10mm 아틀라스 격자 크기) 내부 = IML 수질 라미 thalami 및 RT = 망상 시상 핵 레드 원은 최하 15mm의 영역 목표로 표시 한. VA = ventroanterior 시상 핵, AV = anteroventral 시상 핵, AM = 전내 시상 핵, 빠 = fasciculosus 핵, IthA는 = intert...

본 프로토콜은 국소장전위와 비침습적 뇌피질 활동(EEG)의 신경생리학적 기록을 동시에 통해 기저핵의 인지적-정서적 기능을 평가하는 것을 목표로 합니다. 이 절차는 감정적 의미를 지닌 언어 자극을 포함하는 패러다임 또는 인지 통제를 포함하는 플랭커 작업(Flanker task)의 사용에 의해 예시됩니다.

In spite of the success in applying non-invasive electroencephalography (EEG), magneto-encephalography (MEG) and functional magnetic resonance imaging ...

본 절차의 전반적인 목표는 심부 및 표면 신경원으로부터의 동시 기록을 통해 상호 작용하는 뇌 구조의 인지 및 정서 기능을 평가하는 것입니다. 이 방법은 인간 신경생리학의 핵심 질문에 답하는 데 도움이 될 수 있습니다. 예를 들어, 뇌 활동 패턴과 뇌 기능 사이의 관계, 특히 접근이 매우 어려운 심부 뇌 영역과 관련된 관계 등을 밝힐 수 있습니다.이 기술의 주요 장점은 뇌심부 자극술(deep brain stimulation)을 받는 환자의 프레임워크를 사용하여 인지 및 정서 과제 수행 중 인간의 피질 및 피질하 구조에 대한 실시간 정보를 추출할 수 있다는 점입니다. 본 섹션의 기록 단계에서는 플랭커 과제(flanker task)를 수행하는 운동 장애 환자에 집중합니다. 그러나 다음 섹션의 분석 단계에서는 인지 및 정서적 언어 패러다임을 듣는 만성 의식 장애 환자에 집중합니다.먼저 테스트 룸에 뇌전도(electroencephalography) 또는 EEG 장비를 설치합니다. 기록용 컴퓨터를 EEG 시스템에 연결하고 EEG 기록 소프트웨어를 실행합니다. 파일(File)을 클릭한 다음 새 작업 영역(New Workspace)을 선택하여, 샘플링 주파수를 5 kHz로 설정하고, 저역 차단 및 고역 차단 주파수, 국제 10-20 시스템에 따른 EEG 채널, 그리고 국소 전위(local field potential) 또는 LFP 채널을 지정하여 EEG 기록 소프트웨어의 작업 영역을 정의합니다.Monitor를 클릭하여 지정된 채널이 기록을 위해 설정되었는지 확인하십시오. 다음으로, 자극 컴퓨터를 설정하고 EEG 시스템의 병렬 포트 연결 상태를 점검하십시오. 자극 소프트웨어를 실행하십시오.컴퓨터 모니터에서 패러다임의 기능이 제대로 작동하는지 확인하려면 Run을 클릭하십시오. 자극 제시 중 및 피험자의 반응 중에 EEG 기록 소프트웨어에서 트리거가 나타나는지 확인함으로써, 자극 컴퓨터의 트리거가 기록 시스템으로 전송되는지 확인하십시오. 피부 마커 펜을 사용하여 나시온(nasion)과 이니온(inion)의 중간 지점을 환자 머리의 정점으로 표시하십시오.그 다음, 10-20 시스템에 따라 선택한 EEG 전극 위치를 표시합니다. 선택된 각 부위를 이소프로필 알코올 패드와 연마 페이스트로 세척합니다. 그런 다음, EEG 표면 전극을 두피에 부착합니다.또는 공간 제약에 따라 다채널 EEG 넷을 사용할 수 있습니다. 표면 뇌 활동을 평가하

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Research

연구

JoVE Journal

Behavior

행동

우리는 침략적 간질 모니터링을 진행하고 인간에서 연구 목적으로 electrocorticographic 신호를 수집하기위한 방법을 제시한다. 우리는 데이터 수집, 신호 처리 및 자극 프레 젠 테이션을 위해 BCI2000 소프트웨어 플랫폼을 사용하는 방법을 보여줍니다. 특히, 우리는 SIGFRIED, 실시간 기능적 뇌 맵핑을위한 BCI2000 기반 도구를 보여줍니다.

Neuroscientific 연구 및 실시간 기능성 두피 매핑을위한 인적 Electrocorticographic (ECoG) 신호를 녹음하기

이 비디오는 주의력 기반 시각 자극 테스트 중에 뇌파검사(EEG) 및 뇌심부 자극(DBS) 전극을 사용하여 피질 및 피질하 신경 활동을 기록하는 과정을 보여줍니다.

전극 시스템을 사용하여 피질 및 피질하 신경 활동을 기록하다

두개의 전극 이식 환자는 환자가 행동 작업을 수행하는 동안 뇌의 여러 영역에서 신경 학적 데이터를 기록 할 수있는 독특한 기회를 제공한다. 여기서, 우리는이 환자 집단에 대한 액세스, 다른 기관에서 재현 할 수 이식 환자에서의 기록 방법을 제시한다.

두개 내 전극 피사체에 행동 작업 수행

정위 뇌파 (SEEG)은 발작 초점을 현지화하기 위해 간질 수술에 사용되는 수술 방법이다. 또한 뇌 기능을 연구 할 수있는 독특한 기회를 제공한다. 여기에서 우리는 SEEG 인간을 대상으로인지 과정을 조사하는 데 사용할 수있는 방법에 대해 설명합니다.

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

이 연구에서 방법론은 우레탄 마취하에 hyperdirect 통로에서 다중 부위 생체 내 생리 학적 기록을 수행하는 방법에 대해 제시됩니다.

심각한<em&gt; In Vivo</em&gt; 마취 된 래트에서의 Hyperdirect 경로로부터의 국소 장 전위 및 다중 단위 활성의 전기 생리 학적 기록

이미징 방법, 방법, 이미징 spatiotemporal fMRI 제한 된 뇌 파 소스 라고 하는 뇌 파 fMRI multimodal 여기 설명 되어 있습니다. 제시 방법 고용 조건에 따라 활성 fMRI 하위 지도, 또는 priors, 공간 특이성을 향상 하 고 잘못 된 결과 제한 하는 방식으로 뇌 파 소스 지역화 가이드.

동시 뇌 파와 기능적 MRI 기록과 동적 대뇌 피 질의 활동 영상에 대 한 통합 분석

우리는 비-침략 적, 변형, 그리고 재사용 가능한 드라이 타입 16 채널 EEG 센서를 설계. 이 종이 생산 신호 비주얼 갖는 잠재력 (VEP)의 처리를 제안 된 뇌 파 전극 건조 비-침략 적 다중 채널 EEG 센서를 사용 하 여 마우스 두 피 측정 신호 전체 프로세스를 설명 합니다.

드라이 비-침략 적 멀티 채널을 사용 하 여 마우스에 비주얼 갖는 잠재적인 녹음 두 피 뇌 파 센서

이 연구는 두뇌, 심전도, 근, 로컬 필드 전위의 동시 녹음 하 고 자유롭게 움직이는 쥐의 신호를 호흡 하는 방법을 소개 합니다. 이 기법을 실험 비용 절감 및 데이터 분석을 단순화, 뇌 및 말 초 기관 간의 상호 작용의 이해에 기여할 것입니다.

대뇌 피 질의 로컬 필드 전위, 심전도, 치십시오, 그리고 자유롭게 움직이는 쥐에서 리듬 호흡의 동시 녹음

여기에서는 수술 방법 및 도구, 수술 후 자기 공명 영상, 청각 피질의 전기 생리학, 임플란트의 전기 화학적 특성 및 사후 면역 화학을 설명하는 minipig 모델에서 연질 경막하 전극 어레이의 장기 성능 및 안전성 평가 방법을 제시합니다.

경막하 연피질검사(ECoG) 어레이 이식 및 Minipig의 장기 피질 기록

이 연구는 돼지 모델에서 반복되는 만성 피질 기록에 대한 확장 가능하고 신뢰할 수 있으며 재현 가능한 방법을 제시합니다. 이 방법은 통증 연구 및 신경 질환 진단을 포함한 다양한 신경 과학 분야에 응용되고 있습니다.

돼지의 마취 중 반복적인 피질 기록을 위한 만성 두개골 창 기술

여기에서는 쥐와 생쥐의 고밀도 마이크로 전기 피질 검사(μEcoG) 기록을 위한 수술, 이식 및 기록 방법을 포함한 두 가지 프로토콜을 제시합니다. μECoG 기록은 쥐의 청각 피질에서 층류 다원(laminar polytrode) 기록 또는 쥐의 체성 감각 피질(somatosensory cortex)에서 신경 활동의 광유전학적 조작과 함께 수행됩니다.

설치류의 미세 전기 피질 조영술과 층류 폴리트로드 및 광유전학을 통합하여 피질 처리의 멀티스케일 조사

배우세요 인간의 인지 및 정서 기능을 평가하는 비침습적 표면 신경생리학 기록 방법을. 플랭커 과제와 정서적 언어 자극을 사용하여 피질과 피질하 구조의 동시 신호를 분석합니다.

인간의 결합 침략 피질과인지의 평가를위한 비 침습적 표면 신경 생리학 녹음과 정서적 기능

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