Name: 인간 간질 환자에서 동시 눈 추적 및 단일 뉴런 기록 (동영상) | JoVE Journal
Uploaded: 2019-06-17T13:00:00.000+00:00
Duration: 7 min 43 s
Description: 학습하세요 인간 간질 환자에서 동시 눈 추적 및 단일 뉴런 기록 기법을 통해 시각 탐색 중 내측 측두엽 뉴런 활동을 분석하는 방법을. 이 기술은 뇌 기능 연구와 안구 운동 이상 관련 신경 질환 연구에 활용됩니다.

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우리는 그들의 참여에 대한 모든 환자에게 감사드립니다. 이 연구는 록펠러 신경 과학 연구소, 자폐증 과학 재단 및 다나 재단 (S.W.), NSF 커리어 상 (1554105 ~ U.R.), NIH (R01MH1110831 및 U01NS098961 U.R.R.)에 의해 지원되었습니다. 기금 모금자는 연구 설계, 데이터 수집 및 분석, 출판 결정 또는 원고 준비에 아무런 역할을 하지 않았습니다. 제임스 리, 에리카 콴, 시더스-시나이 시뮬레이션 센터 직원들이 데모 비디오 제작에 도움을 주신 것에 대해 감사드립니다.

1. 참가자
<ol><li>간질 발작을 국소화하기 위해 두개내 전극의 배치를 겪고있는 난치성 간질을 가진 신경 외과 환자를 모집하십시오.</li>
	<li>일반적으로 편도체, 해마, 전방 cingulate 피질 및 사전 보충 모터 영역의 하위 집합을 포함하는 모든 임상적으로 표시된 대상 위치에 내장 된 마이크로 와이어와 깊이 전극을 삽입합니다. 이전 프로토콜 2에서 이식에대한 세부 정보를 참조하십시오.</li>
	<li>환자가 간질 모니터링 장치로 돌아오면 매크로 및 마이크로 레코딩 모두에 대한 기록 장비를 연결합니다. 여기에는 헤드 스테이지가 포함된 헤드 랩을 신중하게 준비하는 것이 포함됩니다(자세한 내용은 이전 설명참조2). 그런 다음 환자가 수술에서 회복될 때까지 기다렸다가 환자가 완전히 깨어있을 때 테스트를 수행합니다 (일반적으로 수술 후 적어도 36 내지 48 시간).</li>
</ol>2. 실험 설정
<ol><li>그림1의 다이어그램 다음에 자극 컴퓨터를 전기 생리학 시스템과 아이 트래커에 연결합니다.</li>
	<li>원격 비침습적외선 아이트래킹 시스템을 사용합니다(재료 표참조). 아이트래킹 시스템을 견고한 모바일 카트에 놓습니다(그림1A,B). 동일한 카트에 LCD 디스플레이를 수납할 수 있는 유연한 암을 부착합니다. 원격 모드를 사용하여 환자의 머리와 눈을 추적할 수 있습니다.</li>
	<li>아이트래킹 카트에 완전히 충전된 무정전 전원 공급 장치(UPS)를 놓고 아이트래킹과 관련된 모든 장치(예: 환자 앞의 LCD, 아이 트래커 카메라 및 광원, 아이 트래커 호스트 컴퓨터)를 외부 전원이 아닌 UPS에 연결합니다. 소스.</li>
	<li>환자와 LCD 화면 사이의 거리를 60-70cm로 조정하고 LCD 화면의 각도를 조정하여 화면 표면이 환자의 얼굴과 거의 평행하도록 합니다. 아이 트래커의 카메라가 환자의 코 높이에 약되도록 환자의 머리를 기준으로 화면의 높이를 조정합니다.</li>
	<li>환자에게 단추 상자 또는 키보드를 제공합니다. 실험을 시작하기 전에 트리거(TTL) 및 버튼 누음이 제대로 기록되었는지 확인합니다.</li>
</ol>3. 단일 뉴런 기록
<ol><li>수집 소프트웨어를 시작합니다. 먼저 광대역(0.1Hz ~ 8kHz) 로컬 필드 전위를 시각적으로 검사하고 라인 노이즈에 의해 오염되지 않았는지 확인합니다. 그렇지 않으면 표준 절차를 수행하여 노이즈를 제거합니다(토론 참조).</li>
	<li>단일 뉴런을 식별하기 위해 밴드 패스는 신호를 필터링합니다(300Hz - 8KHz). 각 마이크로와이어 번들에 대한 참조로 8개의 마이크로와이어 중 하나를 선택합니다. 다른 참조를 테스트하고 (1) 다른 7 채널이 명확한 뉴런을 표시하고 , (2) 참조가 뉴런을 포함하지 않도록 참조를 조정합니다. 입력 범위를 ± 2,000 μV로 설정합니다.</li>
	<li>데이터를 기록하기 전에 데이터를 NRD 파일(즉, 후속 오프라인 스파이크 정렬에 사용할 광대역 원시 데이터 파일)으로 저장하도록 설정합니다. 샘플링 속도를 32kHz로 설정합니다.</li>
</ol>4. 아이 트래킹
<ol><li>아이트래킹 소프트웨어를 시작합니다. 헤드 고정 이외 시스템이므로, 아이 트래커가 머리 움직임에 맞게 조정할 수 있도록 환자의 이마에 스티커를 놓습니다.</li>
	<li>아이트래커와 환자 사이의 거리와 각도를 조절하여 표적 마커, 헤드 거리, 동공 및 각막 반사(CR)가 준비된 것으로 표시되도록(아이트래킹 소프트웨어에서 녹색으로 표시됨) 도 2는 좋은 예카메라 설정 화면을 나타낸다). 기록할 눈을 클릭하고 샘플링 속도를 500Hz로 설정합니다.</li>
	<li>동공 및 CR 임계값의 자동 조정을 사용합니다. 안경을 착용한 환자의 경우 조명과 카메라의 위치 및/또는 각도를 조정하여 유리의 반사가 동공 획득을 방해하지 않도록 합니다.</li>
	<li>각 블록의 시작 부분에 내장된 9포인트 그리드 방법으로 아이 트래커를 보정합니다. 눈 위치("+"로 표시)가 9포인트 그리드로 잘 등록되어 있는지 확인합니다. 그렇지 않으면 보정을 다시 재생합니다.</li>
	<li>교정을 수락하고 유효성 검사를 수행합니다. 최대 유효성 검사 오류가 < 2°이고 평균 유효성 검사 오류가 < 1°인 경우 유효성 검사를 수락합니다. 그렇지 않으면 유효성 검사를 다시 수행합니다.</li>
	<li>드리프트 보정을 하고 실제 실험을 진행합니다.</li>
</ol>5. 작업
<ol><li>이 시각적 검색 작업에서, 우리의 이전 연구에서 자극을 사용14 그리고8앞에 설명 된 대로 작업 절차를 따르십시오.</li>
	<li>참가자에게 작업 지침을 제공합니다. 참가자에게 검색 배열에서 대상 항목을 찾고 가능한 한 빨리 응답하도록 지시합니다. 대상을 찾은 경우 응답 상자의 왼쪽 단추(재료 표참조)를 누르라고 참가자에게 지시하고 대상이 없다고 생각되는 경우 오른쪽 단추를 찾습니다. 참가자들에게 대상 출석 및 대상 결석 시험이 있을 것임을 명시적으로 지시합니다.</li>
	<li>자극 프리젠 테이션 소프트웨어를 시작하고 (재료의 표참조) 작업을 실행 : 1 초에 대한 대상 큐를 제시하고 자극 프리젠 테이션 소프트웨어를 사용하여 검색 배열을 제시한다. 버튼을 누르고 평가판별 피드백(정정, 잘못된 또는 시간 시간 제외)을 참가자에게 제공합니다.</li>
</ol>6. 데이터 분석
<ol><li>수집 및 아이트래킹 시스템은 서로 다른 시계에서 실행되므로 행동 로그 파일을 사용하여 전기 생리학 기록 및 아이 트래킹을 위한 정렬 타임스탬프를 찾습니다. 추가 분석을 진행하기 전에 전기 생리학 기록 및 아이 트래킹의 트리거를 일치시면 됩니다. 전기 생리학 기록 및 아이 트래킹을 위해 타임스탬프 및 분석 창에 따라 데이터 세그먼트를 별도로 추출합니다.</li>
	<li>반자동 템플릿 매칭 알고리즘 Osort26을 사용하고2,26 앞에 설명된 단계를 수행하여 단일 뉴런을 식별합니다. 추가 분석 2로 이동하기 전에정렬 품질을 평가합니다.</li>
	<li>눈 의 움직임 데이터를 분석하려면 먼저 아이 트래커의 EDF 데이터를 ASCII 형식으로 변환합니다. 또한, 고정 및 saccades추출. 그런 다음 ASCII 파일을 가져오고 (1) 타임 스탬프, (2) 눈 좌표 (x, y), (3) 동공 크기 및 (4) 이벤트 타임 스탬프와 같은 정보를 MAT 파일에 저장합니다. 연속 레코딩을 각 평가판에 구문 분석합니다.</li>
	<li>앞에서 설명한 절차를 따라 스파이크와 동작간의 상관 관계를 분석합니다 8.</li>
</ol>

<ol><li>Fried, I., Rutishauser, U., Cerf, M., Kreiman, G. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aFried%2C+I+%22Single+Neuron+Studies+of+the+Human+Brain%3A+Probing+Cognition%22">Single Neuron Studies of the Human Brain: Probing Cognition</a>. , MIT Press. Boston. (2014).</li>
<li>Minxha, J., Mamelak, A. N., Rutishauser, U. Surgical and Electrophysiological Techniques for Single-Neuron Recordings in Human Epilepsy Patients. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aMinxha%2C+J+%22Extracellular+Recording+Approaches%22">Extracellular Recording Approaches</a>. Sillitoe, R. V. , Springer New York. New York, NY. 267-293 (2018).</li>
<li>Rutishauser, U., Mamelak, A. N., Schuman, E. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Single-Trial+Learning+of+Novel+Stimuli+by+Individual+Neurons+of+the+Human+Hippocampus-Amygdala+Complex%5BTitle%5D)+AND+%22Neuron%22%5BJournal%5D)">Single-Trial Learning of Novel Stimuli by Individual Neurons of the Human Hippocampus-Amygdala Complex.</a> Neuron. 49, 805-813 (2006).</li>
<li>Rutishauser, U., Ross, I. B., Mamelak, A. N., Schuman, E. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Human+memory+strength+is+predicted+by+theta-frequency+phase-locking+of+single+neurons%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Human memory strength is predicted by theta-frequency phase-locking of single neurons.</a> Nature. 464, 903-907 (2010).</li>
<li>Wang, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Neurons+in+the+human+amygdala+selective+for+perceived+emotion%5BTitle%5D)+AND+%22Proceedings+of+the+National+Academy+of+Sciences%22%5BJournal%5D)">Neurons in the human amygdala selective for perceived emotion.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences. 111, E3110-E3119 (2014).</li>
<li>Wang, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+human+amygdala+parametrically+encodes+the+intensity+of+specific+facial+emotions+and+their+categorical+ambiguity%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Communications%22%5BJournal%5D)">The human amygdala parametrically encodes the intensity of specific facial emotions and their categorical ambiguity.</a> Nature Communications. 8, 14821(2017).</li>
<li>Minxha, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fixations+Gate+Species-Specific+Responses+to+Free+Viewing+of+Faces+in+the+Human+and+Macaque+Amygdala%5BTitle%5D)+AND+%22Cell+Reports%22%5BJournal%5D)">Fixations Gate Species-Specific Responses to Free Viewing of Faces in the Human and Macaque Amygdala.</a> Cell Reports. 18, 878-891 (2017).</li>
<li>Wang, S., Mamelak, A. N., Adolphs, R., Rutishauser, U. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Encoding+of+Target+Detection+during+Visual+Search+by+Single+Neurons+in+the+Human+Brain%5BTitle%5D)+AND+%22Current+Biology%22%5BJournal%5D)">Encoding of Target Detection during Visual Search by Single Neurons in the Human Brain.</a> Current Biology. 28, 2058-2069 (2018).</li>
<li>Holmqvist, K., et al. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aHolmqvist%2C+K+%22Eye+tracking%3A+A+comprehensive+guide+to+methods+and+measures%22">Eye tracking: A comprehensive guide to methods and measures</a>. , Oxford University Press. Oxford, UK. (2011).</li>
<li>Liversedge, S. P., Findlay, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Saccadic+eye+movements+and+cognition%5BTitle%5D)+AND+%22Trends+in+Cognitive+Sciences%22%5BJournal%5D)">Saccadic eye movements and cognition.</a> Trends in Cognitive Sciences. 4, 6-14 (2000).</li>
<li>Rehder, B., Hoffman, A. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Eyetracking+and+selective+attention+in+category+learning%5BTitle%5D)+AND+%22Cognitive+Psychology%22%5BJournal%5D)">Eyetracking and selective attention in category learning.</a> Cognitive Psychology. 51, 1-41 (2005).</li>
<li>Blair, M. R., Watson, M. R., Walshe, R. C., Maj, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Extremely+selective+attention%3A+Eye-tracking+studies+of+the+dynamic+allocation+of+attention+to+stimulus+features+in+categorization%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Experimental+Psychology%3A+Learning%2C+Memory%2C+and+Cognition%22%5BJournal%5D)">Extremely selective attention: Eye-tracking studies of the dynamic allocation of attention to stimulus features in categorization.</a> Journal of Experimental Psychology: Learning, Memory, and Cognition. 35, 1196(2009).</li>
<li>Rutishauser, U., Koch, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Probabilistic+modeling+of+eye+movement+data+during+conjunction+search+via+feature-based+attention%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Vision%22%5BJournal%5D)">Probabilistic modeling of eye movement data during conjunction search via feature-based attention.</a> Journal of Vision. 7, (2007).</li>
<li>Wang, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Autism+spectrum+disorder%2C+but+not+amygdala+lesions%2C+impairs+social+attention+in+visual+search%5BTitle%5D)+AND+%22Neuropsychologia%22%5BJournal%5D)">Autism spectrum disorder, but not amygdala lesions, impairs social attention in visual search.</a> Neuropsychologia. 63, 259-274 (2014).</li>
<li>Wang, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Atypical+Visual+Saliency+in+Autism+Spectrum+Disorder+Quantified+through+Model-Based+Eye+Tracking%5BTitle%5D)+AND+%22Neuron%22%5BJournal%5D)">Atypical Visual Saliency in Autism Spectrum Disorder Quantified through Model-Based Eye Tracking.</a> Neuron. 88, 604-616 (2015).</li>
<li>Wang, S., Tsuchiya, N., New, J., Hurlemann, R., Adolphs, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Preferential+attention+to+animals+and+people+is+independent+of+the+amygdala%5BTitle%5D)+AND+%22Social+Cognitive+and+Affective+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Preferential attention to animals and people is independent of the amygdala.</a> Social Cognitive and Affective Neuroscience. 10, 371-380 (2015).</li>
<li>Fried, I., MacDonald, K. A., Wilson, C. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Single+Neuron+Activity+in+Human+Hippocampus+and+Amygdala+during+Recognition+of+Faces+and+Objects%5BTitle%5D)+AND+%22Neuron%22%5BJournal%5D)">Single Neuron Activity in Human Hippocampus and Amygdala during Recognition of Faces and Objects.</a> Neuron. 18, 753-765 (1997).</li>
<li>Kreiman, G., Koch, C., Fried, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Category-specific+visual+responses+of+single+neurons+in+the+human+medial+temporal+lobe%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Category-specific visual responses of single neurons in the human medial temporal lobe.</a> Nature Neuroscience. 3, 946-953 (2000).</li>
<li>Squire, L. R., Stark, C. E. L., Clark, R. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+Medial+Temporal+Lobe%5BTitle%5D)+AND+%22Annual+Review+of+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">The Medial Temporal Lobe.</a> Annual Review of Neuroscience. 27, 279-306 (2004).</li>
<li>Chelazzi, L., Miller, E. K., Duncan, J., Desimone, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+neural+basis+for+visual+search+in+inferior+temporal+cortex%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">A neural basis for visual search in inferior temporal cortex.</a> Nature. 363, 345-347 (1993).</li>
<li>Schall, J. D., Hanes, D. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Neural+basis+of+saccade+target+selection+in+frontal+eye+field+during+visual+search%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Neural basis of saccade target selection in frontal eye field during visual search.</a> Nature. 366, 467-469 (1993).</li>
<li>Wolfe, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((What+Can+1+Million+Trials+Tell+Us+About+Visual+Search%3F%5BTitle%5D)+AND+%22Psychological+Science%22%5BJournal%5D)">What Can 1 Million Trials Tell Us About Visual Search?</a> Psychological Science. 9, 33-39 (1998).</li>
<li>Wolfe, J. M., Horowitz, T. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((What+attributes+guide+the+deployment+of+visual+attention+and+how+do+they+do+it%3F%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Review+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">What attributes guide the deployment of visual attention and how do they do it?</a> Nature Review Neuroscience. 5, 495-501 (2004).</li>
<li>Sheinberg, D. L., Logothetis, N. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Noticing+Familiar+Objects+in+Real+World+Scenes%3A+The+Role+of+Temporal+Cortical+Neurons+in+Natural+Vision%5BTitle%5D)+AND+%22The+Journal+of+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Noticing Familiar Objects in Real World Scenes: The Role of Temporal Cortical Neurons in Natural Vision.</a> The Journal of Neuroscience. 21, 1340-1350 (2001).</li>
<li>Bichot, N. P., Rossi, A. F., Desimone, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Parallel+and+Serial+Neural+Mechanisms+for+Visual+Search+in+Macaque+Area+V4%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Parallel and Serial Neural Mechanisms for Visual Search in Macaque Area V4.</a> Science. 308, 529-534 (2005).</li>
<li>Rutishauser, U., Schuman, E. M., Mamelak, A. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Online+detection+and+sorting+of+extracellularly+recorded+action+potentials+in+human+medial+temporal+lobe+recordings%2C+in+vivo%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neuroscience+Methods%22%5BJournal%5D)">Online detection and sorting of extracellularly recorded action potentials in human medial temporal lobe recordings, in vivo.</a> Journal of Neuroscience Methods. 154, 204-224 (2006).</li>
</ol>

저자는 이해 상충을 선언하지 않습니다.

이 프로토콜에서는 동시 아이 트래킹을 사용한 단일 뉴런 기록을 사용하는 방법을 설명하고 이 방법을 사용하여 인간 MTL의 표적 뉴런을 식별하는 방법을 설명했습니다.
설치에는 작업 실행(자극 컴퓨터), 아이 트래커를 실행하는 컴퓨터, 수집 시스템을 실행하는 컴퓨터 1대 등 세 대의 컴퓨터가 포함됩니다. 세 시스템 간의 동기화를 위해 병렬 포트는 자극 컴퓨터에서 전기 생리학 시스템으로 TTL 트리거를 전송하는 데 사용됩니다(그림1C). 동시에 자극 컴퓨터는 이더넷 케이블을 사용하여 동일한 TTL을 아이 트래커로 보냅니다. 자극 컴퓨터는 도시된 예에서 도킹 스테이션상에 병렬 포트를 가져야 하며(도1D)또는 대안적으로, PCI Express 병렬 포트 카드 또는 이와 유사한 디바이스를 가져야 한다.
자극 컴퓨터용 모바일 카트와 유연...

인간의 단일 뉴런 기록은 특별한 공간 및 시간 적 해상도 1인간의 뇌의기능을 탐구하는 독특하고 강력한 도구입니다. 최근, 단일 뉴런 기록 인지 신경 과학 분야에서 광범위 한 사용을 얻고 있다 때문에 그들은 인간의 인식에 중앙 인지 프로세스의 직접 조사를 허용 하기 때문에. 이 기록은 심층 전극이 의심되는 국소 간질을 가진 환자의 두뇌로 일시적으로 이식되는 간질 초점의 위치를 결정하는 임상 필요에 의해 가능하게 됩니다. 이 설정을 통해 하이브리드 깊이 전극의 끝에서 돌출된 마이크로와이어를 사용하여 단일 뉴런 기록을 얻을 수 있습니다(하이브리드 깊이 전극의 삽입에 관여하는 수술 방법론에 대한 상세한 설명은 이전에 제공되었습니다. 프로토콜2). 그 중에서도, 이 방법은 인간의기억 3,4,감정5,6,주의7,8을연구하는 데 사용되었습니다.
아이트래킹은 인지 작업 중 시선 위치와 눈의 움직임(고정 및 사카데스)을 측정합니다. 비디오 기반 아이 트래커는 일반적으로 각막 반사와 동공의 중심을시간이 지남에 따라 추적하는 기능으로 사용합니다 9. 아이트래킹은 시선 위치가 대부분의 자연행동 중 주의의 초점을 나타내기 때문에 시각적인 주의를 연구하는 중요한 방법이다10,11,12. 아이트래킹은건강한 개인13명 및 신경학상 인구14,15,16에서시각적 인 주의를 연구하기 위해 광범위하게 사용되어 왔다.
단일 뉴런 기록과 아이 트래킹은 인간에서 개별적으로 광범위하게 사용되지만, 동시에 사용되는 연구는 거의 없습니다. 결과적으로, 그것은 여전히 크게 알 수 없는 인간의 두뇌에 있는 신경 눈 의 움직임에 응답 하는 방법 또는 그들은 현재 고정 된 자극에 민감한 여부. 이것은 동시 단일 뉴런 기록으로 눈 추적이 표준 도구가된 원숭이 연구와는 대조적입니다. 눈 의 움직임에 대한 신경 반응을 직접 조사하기 위해, 우리는 인간의 단일 뉴런 기록과 아이 트래킹을 결합했습니다. 여기서 우리는 그러한 실험을 수행하는 프로토콜을 설명하고 구체적인 예를 통해 결과를 설명한다.
개체 표현17,18 및 메모리3,19모두에서 인간 내측 측두엽(MTL)의 확립된 역할에도 불구하고, MTL 뉴런이 의 기능으로 변조되는지 여부는 크게 알려지지 않은 상태로 남아 있다. 행동 관련 목표에 대한 하향식 주의를 기울여야 합니다. 이러한 뉴런을 연구하는 것은 목표 관련 정보가 상향식 시각 과정에 미치는 영향을 이해하는 데 중요합니다. 여기서, 우리는 가이드 비주얼 검색을 사용하여 뉴런을 기록하는 동안 아이 트래킹의 유용성을 보여, 목표 지향 행동을 연구하는 잘 알려진 패러다임20,21,22,23, 24세 , 25. 이 방법을 사용하여, 우리는 최근에 현재 참석한 자극이 진행중인 검색의 목표인지 여부를 신호하는표적 뉴런이라는 뉴런의 클래스를 설명했다 8. 아래에서, 우리는 이 이전 과학적인 연구 결과를 재현하기 위하여 필요한 연구 프로토콜을 제시합니다. 이 예제에서 프로토콜을 쉽게 조정하여 임의의 시각적 주의 작업을 연구할 수 있습니다.

<table><tbody><tr><td>Cedrus Response Box</td><td>Cedrus (https://cedrus.com/)</td><td>RB-844</td><td>버튼 박스</td></tr><tr><td>Dell 노트북</td><td>Dell (https://dell.com)</td><td>Precision 7520</td><td>Stimulus Computer</td></tr><tr><td>EyeLink Eye Tracker</td><td>SR Research (https://www.sr-research.com)</td><td>1000 Plus Remote with laptop host computer and LCD arm mount</td><td>Eye tracking</td></tr><tr><td>MATLAB</td><td>MathWorks Inc</td><td>R2016a (RRID: SCR_ 001622)</td><td>데이터 분석</td></tr><tr><td>Neuralynx Neurophysiology System</td><td>Neuralynx (https://neuralynx.com)</td><td>ATLAS 128</td><td>Electrophysiology</td></tr><tr><td>Osort</td><td>오픈 소스</td><td>v4.1 (RRID: SCR_015869)</td><td>스파이크 정렬 알고리즘</td></tr><tr><td>Psychophysics Toolbx</td><td>오픈 소스</td><td>PTB3 ( RRID: SCR_002881)</td>정신물리학적 <td>실험을 구현하기 위한 Matlab 도구 상자</td></tr></tbody></table>

인간 간질 환자에서 동시 눈 추적 및 단일 뉴런 기록

Simultaneous Eye Tracking and Single-Neuron Recordings in Human Epilepsy Patients

난치성 간질 환자에서 두개 내 기록은 활성 행동 동안 개별 인간의 뉴런의 활동을 연구 할 수있는 독특한 기회를 제공합니다. 행동을 정량화하는 중요한 도구는 눈 추적이며, 이는 시각적 주의를 연구하는 데 없어서는 안 될 도구입니다. 그러나 아이트래킹은 침습적 전기생리학과 동시에 사용하기가 어렵고, 이 접근법은 결과적으로 거의 사용되지 않았습니다. 여기에서, 우리는 인간에 있는 동시 눈 추적을 가진 단 하나 신경 기록을 수행하기 위하여 입증된 실험 프로토콜을 제시합니다. 우리는 시스템이 연결되는 방법과 뉴런과 눈의 움직임을 기록하는 최적의 설정을 설명합니다. 이 메서드의 유용성을 설명하기 위해 이 설정으로 인해 가능한 결과를 요약합니다. 이 데이터는 메모리 유도 시각적 검색 작업에서 아이 트래킹을 사용하여 현재 검색 대상에 대한 하향식 주의를 반영하는 대상 뉴런이라는 새로운 뉴런 클래스를 설명할 수 있는 방법을 보여줍니다. 마지막으로, 이 설정의 잠재적인 문제에 대한 중요성과 해결 방법을 논의합니다. 함께, 우리의 프로토콜 및 결과 제안 인간에서 동시 눈 추적 단일 뉴런 기록 인간의 뇌 기능을 연구 하는 효과적인 방법. 그것은 동물 신경 생리학과 인간의 인지 신경 과학 사이 주요 누락 된 링크를 제공 합니다.

위에서 언급 한 방법의 사용을 설명하기 위해, 우리는 간단히 우리가 최근에 게시 한 사용 사례를 설명8. 우리는 환자가 시각적 검색 작업을 수행하는 동안 인간 내측 측두엽 (MTL; 편도체 및 해마)에서 228 개의 단일 뉴런을 기록했습니다 (그림3A,B). 이 작업 도중, 우리는 뉴런의 활동이 표적과 산만에 고정 사이에서 분화되는지 여부를 조사했습니다.
첫째, 버튼을 누르면 반응을 정렬할 때, 뉴런은 표적-현재 시험과 표적 결석 시험 사이의 차등 활성을 보였다는 것을 발견하였다(도3C,D). 중요한 것은, 동시 아이 트래킹을 통해 고정 기반 분석을 수행했...

우리는 인간에 있는 동시 눈 추적을 가진 단 하나 신경 기록을 수행하는 방법을 기술합니다. 우리는 이 방법의 유용성을 설명하고 시각적 검색의 표적을 인코딩하는 인간 내측 측두엽에서 뉴런을 얻기 위해 이 접근법을 어떻게 사용했는지 설명합니다.

Intracranial recordings from patients with intractable epilepsy provide a unique opportunity to study the activity of individual human neurons during ...

우리의 기술의 원리 장점은 침대 옆에서 깊이 전극으로 이식 된 환자에서 케이스 위치, 동공 크기 및 단일 뉴런의 동시 기록을 허용한다는 것입니다. 이것은 우리가 그의 활동이 눈 의 움직임과 현재 고정 된 자극의 정체성에 민감한 인간의 두뇌에 있는 뉴런이 있는지 여부를 결정할 수 있습니다. 이 기술은 특정 질병을 연구하기 위하여 디자인되지 않는 동안, 이상한 눈 운동 또는 그밖 안구 운동 이상을 초래하는 신경학상 질병을 공부하는 것이 적합합니다.절차를 시연하는 것은 내 실험실에서 연구 동료 인 낸드 찬드라바디아와 제임스 리입니다. 그리고 시더스 시나이의 신경 진단 기술자 인 에리카 콴(Erika Quan). 먼저 전극을 기록 시스템에 연결하고 환자가 똑바로 앉게 합니다.그런 다음 자극 컴퓨터를 전기 생리 시스템 및 아이 트래커에 연결합니다. 원격 비침습적 적외선 아이 트래킹 시스템을 견고한 모바일 카트에 배치합니다. 그런 다음 LCD 디스플레이를 카트에 보관하는 유연한 암을 부착합니다.아이트래킹 카트에 완전히 충전된 중단 없는 전원 공급 장치를 배치하고 아이트래킹과 관련된 모든 장치를 외부 전원이 아닌 전원 공급 장치에 연결합니다. 환자에 연결된 IV 장치가 배터리에서 실행중이고 벽에 연결되지 않았는지 확인합니다. 아이트래킹 소프트웨어를 시작합니다.환자와 LCD 화면 사이의 거리를 60~70cm 사이로 조정합니다. 또한 화면 표면이 환자의 얼굴과 거의 평행하도록 LCD 화면의 각도를 조정합니다. 아이 트래커가 머리 의 움직임에 맞게 조정할 수 있도록 환자의 이마에 스티커를 놓습니다.이제, 아이 트래커의 카메라가 환자의 코 높이에 대략 있도록 환자의 머리에 상대적인 화면의 높이를 조정합니다. 환자에게 버튼 상자 또는 키보드를 제공합니다. 실험을 시작하기 전에 트리거 및 단추 누가가 제대로 기록되었는지 확인합니다.인수 소프트웨어를 시작합니다. 먼저 광대역 로컬 필드 잠재력을 시각적으로 검사하고 라인 노이즈에 의해 오염되지 않았는지 확인합니다. 그렇지 않으면 표준 절차를 따라 노이즈를 제거합니다.단일 뉴런을 식별하기 위해 밴드 패스는 신호를 300 헤르츠에서 8 킬로헤르츠로 필터링합니다. 각 마이크로와이어 번들에 대한 참조로 8개의 마이크로와이어 중 하나를 선택합니다. 기록하기 전에 데이터를 nrd 파일로 저장할 수 있습니다.대상 마커, 헤드 거리, 동공 및 각막 반사가 준비된 것으로 표시되도록 아이 트래커와 환자 사이의 거리와 각도를 조정합니다. 이것은 아이 트래킹 소프트웨어에 녹색으로 표시됩니다. 기록할 눈을 클릭하고 샘플링 속도를 500 헤르츠로 설정합니다.동공및 각막 반사 임계값의 자동 조정을 사용합니다. 각 블록의 시작 부분에 내장 된 그리드 방법으로 아이 트래커를 보정합니다. 눈 위치가 그리드로 잘 등록되어 있는지 확인합니다.그렇지 않으면 교정을 다시 수행합니다. 교정을 수락하고 유효성 검사를 수행합니다. 최대 유효성 검사 오류가 2도 미만이고 평균 유효성 검사 오류가 1도 미만인 경우 유효성 검사를 수락합니다.그렇지 않으면 유효성 검사를 다시 수행합니다. 그런 다음, 드리프트 보정을 수행하고 실제 실험을 진행한다. 이 시각적 검색 작업에서는 이 그룹에서 수행한 이전 스터디의 자극을 사용하고 앞에서 설명한 작업 절차를 따릅니다.참가자에게 작업 지침을 제공합니다. 참가자에게 검색 어레이에서 대상 항목을 찾고 가능한 한 빨리 응답하도록 지시합니다. 대상을 찾은 경우 응답 상자의 왼쪽 버튼을 누르고 대상이 없다고 생각되면 오른쪽 버튼을 누릅니다.참가자에게 대상 및 대상 결석 시험이 있을 것이라고 명시적으로 지시합니다. 자극 프리젠 테이션 소프트웨어를 시작하고 작업을 실행합니다. 1초 동안 대상 큐를 제시하고 자극 프리젠테이션 소프트웨어를 사용하여 검색 어레이를 제시합니다.버튼 누르기를 기록하고 참가자에게 평가판 피드백을 통해 평가판을 제공합니다. 이 방법의 사용을 설명하기 위해, 환자가 여기에 표시된 바와 같이 시각적 검색 작업을 수행하는 동안 228 개의 단일 뉴런이 인간 내측 측두엽에서 기록되었다. 이 작업 도중, 그것은 신경의 활동이 표적과 산만에 고정 사이에서 분화되는지 여부를 조사되었습니다.응답이 버튼 누르기에서 정렬되었을 때, 뉴런은 대상 -현재 시험과 대상 결석 시험 사이의 차동 활성을 보였다 것으로 나타났습니다. 검은색 선은 검색 큐의 시작 및 오프셋을 나타냅니다. 이 뉴런은 표적 현재 예심을 위한 그것의 발사 비율을 증가했습니다 그러나 표적 결석 한 예심을 위해 아닙니다.반대로, 이 뉴런은 표적 현재 예심을 위한 그것의 발사 비율을 감소시켰습니다 그러나 표적 결석한 예심을 위해. 내측 측두엽 뉴런의 하위 집합은 산만 대 표적에 고정 사이 현저하게 다른 활동을 보여주었습니다. 더욱이, 이러한 표적 뉴런의 한 유형은 산만에 상대적인 표적에 더 큰 반응을 보였고 다른 하나는 표적에 비해 산만에 더 큰 반응을 보였습니다.함께, 이 결과는 내측 측두엽 뉴런의 하위 집합이 현재 고정이 표적에 착륙했는지 여부를 인코딩한다는 것을 보여줍니다. 아이 트래커가 녹음에 노이즈를 도입하지 않도록 하는 것이 중요합니다. 실험을 수행하기 전에 모든 소음을 제거해야 합니다.노이즈가 지속되면 피사체에 자극을 표시하는 데 사용되는 화면에 외부 전원 공급 장치가 있는지 확인합니다. 일반적으로 고급 오디오 응용 제품에 사용되는 고품질 전원 공급 장치에 대한 전원 공급 장치 교환. 이 절차에 따라, 스파이크와 눈 운동의 분석은 연구원이 눈 의 움직임에 신경 반응을 조사할 수 있도록 하는 데이터에서 정보를 추출하기 위하여 수행됩니다.이 방법은 뉴런이 장면의 흥미로운 개체에 대한 고정을 집단적으로 유도하는 방법과 같이 고정 분석을 필요로하는 많은 답이 없는 질문을 탐색할 수 있는 길을 열어줍니다.

simultaneous-eye-tracking-single-neuron-recordings-human-epilepsy

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 비디오에서는 발작 유발 약물의 정맥 주사 중 신경 및 심폐 이상을 평가하기 위한 다중 시스템 모니터링 방법을 보여줍니다. 비디오 EEG, ECG, 산소 측정 및 카프노그래피 매개변수의 동시 모니터링은 간질 발작과 관련된 실시간 생리학적 변화를 이해하는 데 도움이 됩니다.

토끼의 간질 이상에 대한 다계통 모니터링: 유도 발작 중 동시 비디오 EEG, ECG, 카프노그래피 및 산소 측정 기록 방법

이 비디오는 동시 시선 추적 및 단일 뉴런 기록을 통해 표적 선택적 뉴런을 식별하는 분석을 보여줍니다. 인간 참가자는 디스플레이의 개체 배열 중에서 대상 개체를 식별하는 작업을 수행하고 안구 움직임을 추적합니다. 동시에 단일 뉴런의 발화 속도는 뇌에 이식된 전극을 통해 기록됩니다. 두 기록의 데이터는 표적 선택적 뉴런의 존재를 평가하기 위해 상관관계가 있습니다.

표적 선택적 뉴런을 식별하기 위한 동시 시선 추적 및 단일 뉴런 기록

우리는 여기서 인간의 간질 대뇌 피질 조직의 다중 전극 배열 녹음을 수행하는 방법에 대해 설명합니다. 간기 및 발작 사건의 간질 조직 절제술, 슬라이스 준비 및 다중 전극 배열 기록은 구체적으로 입증된다.

인간의 간질 수술 후 두피 조직의 다중 전극 어레이 레코딩

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

이 프로토콜의 공동 화 된 electroencephalography (뇌 파)와 멀티-층 류 지역 필드는 마 취 쥐에 잠재적인 동시 녹음에 대 한 간단한 방법을 설명합니다. EEG 신호의 무시할 수 왜곡을 생산 하는 microelectrode의 삽입에 대 한 두개골에 드릴 버 구멍 표시 됩니다.

공동 화 된 Electroencephalography 및 설치류에서 로컬 필드 가능성의 동시 녹음

여기, 선물이 두뇌를 기록 하 고 동시 비디오를 사용 하 여 마우스에 바이오 신호를 심장에 프로토콜 electroencephalography (뇌 파), 그리고 심전도 (ECG). 우리는 또한 발작, 뇌 파 스펙트럼 전력, 심장 기능, 그리고 심장 박동의 변화에 대 한 결과 뇌 파 ECG 기록 분석 하는 방법을 설명 합니다.

동시 비디오-뇌 파-ECG 모니터링 Neurocardiac 부전 간 질 마우스 모델에서을 식별 하

이 문서에서는 동시 EEG 및 기능성 자기 공명 영상 동안 양질의 뇌전도(EEG) 데이터를 쉽게 사용할 수 있는 의료 제품을 활용하여 획득하기 위한 간단한 프로토콜을 제공합니다.

동시 뇌전도 및 기능 MRI 중 뇌전도 데이터의 신뢰할 수 있는 획득

본 프로토콜은 다수의 뇌 구조로부터 생체 내 국소 장 전위를 동시에 기록하기 위해 맞춤 제작된 마이크로전극 어레이의 구축을 기술한다.

여러 뇌 구조에서 동시에 생체 내 녹음을위한 로컬 필드 잠재적 인 미세 전극 구축

이 기사에서는 임상 및 연구 환경 모두에서 사용할 수 있는 동시 뇌파도 및 기능적 자기 공명 영상(EEG-fMRI) 기록 절차에 대해 자세히 설명합니다. 임상 검토를 위해 영상 아티팩트를 제거하기 위한 EEG 처리 절차도 포함됩니다. 이 연구는 간질 기간 동안 간질의 예에 초점을 맞춥니다.

간질의 임상 검토를 위한 동시 뇌파도 및 기능적 자기 공명 영상을 위한 장비 설정 및 아티팩트 제거

자기 뇌파(MEG)와 고밀도 뇌파 검사(HD-EEG)는 확증 및 보완 정보를 제공하기는 하지만 동시에 기록되는 경우는 드뭅니다. 여기에서는 MEG 및 HD-EEG를 동시에 기록하기 위한 실험 설정과 약물 내성 간질이 있는 소아의 간질 유발 및 웅변 뇌 영역을 국소화하는 것을 목표로 하는 이러한 데이터를 분석하는 방법론을 설명합니다.

약물 내성 간질이 있는 소아의 수술 전 평가에서 전자기 소스 이미징

학습하세요 인간 간질 환자에서 동시 눈 추적 및 단일 뉴런 기록 기법을 통해 시각 탐색 중 내측 측두엽 뉴런 활동을 분석하는 방법을. 이 기술은 뇌 기능 연구와 안구 운동 이상 관련 신경 질환 연구에 활용됩니다.

인간 간질 환자에서 동시 눈 추적 및 단일 뉴런 기록

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