Name: Translationele hersen toewijzing aan de Universiteit van Rochester Medical Center: behoud van de geest door gepersonaliseerde hersenen mapping (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2019-08-12T12:30:00.000+00:00
Duration: 13 min 12 s
Description: Leer hoe functionele MRI en intra-operatieve mapping worden gebruikt om kritieke hersengebieden te identificeren tijdens tumoroperaties. Deze methode behoudt taal- en motorische functies en verbetert chirurgische uitkomsten.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Dit werk werd gesteund door NIH grants R21NS076176, R01NS089069, R01EY028535, en NSF Grant BCS-1349042 aan BZM, en door een universiteit van Rochester Center for Visual Science predoctorale opleiding Fellowship (NIH training Grant 5T32EY007125-24) aan FEG. We zijn Keith Parkins dankbaar voor zijn werk aan de ontwikkeling van Strong View, dat werd gesteund door core Grant P30EY00131 aan het Center for Visual Science aan de University of Rochester Medical School. Het programma voor translationele hersen toewijzing aan de Universiteit van Rochester werd gedeeltelijk opgericht met steun van Norman en Arlene Leenhouts, en met een subsidie van het Wilmot Cancer Institute aan drs. Kevin Walter en Bradford Mahon. Informatie over het programma voor translationele hersen toewijzing aan de Universiteit van Rochester Medical Center kan worden gevonden op: www.tbm.urmc.edu.

De activiteiten die in de video worden weergegeven en hierin worden beschreven, vallen binnen een IRB met een groter dan minimaal risico aan de Universiteit van Rochester Medical Center.
1. werving en selectie
<ol><li>Het opzetten van een hoog door-put programma voor pre-operatieve cognitieve en MRI-gebaseerde beoordeling om patiënten van alle verwijzende aanbieders tijdig en efficiënt te vangen. Betrek het administratief en klinisch personeel bij de bredere inspanning. Opmerking: een concrete stap die effectief is gebleken, was de oprichting van een groep e-maillijst die automatisch wordt verzonden door de behandelende chirurg (of iemand op hun ondersteunend personeel) wanneer een nieuwe patiënt zich presenteert aan een kliniek die een kandidaat kan zijn voor werving in de hersenen Toewijzingsprogramma.</li>
</ol>2. pre-operatieve MRI-mapping
<ol><li>Verkrijg MRI-gegevens op een 3T MRI-scanner met een 64-kanaals Head Coil in het centrum voor geavanceerde hersen beeldvorming en neurofysiologie (formeel bekend als het ' Rochester Center for Brain Imaging ') aan de University of Rochester Medical School. Gebruik standaard sequenties voor gedurfde MRI en DTI die volledige hersen beeldvorming mogelijk maken, zoals beschreven in voorgaande publicaties7,8,9,10,11,12,13 ,14,15,16,17,18,19,20,21,22 ,23,24,25.</li>
	<li>Monitor fixatie, en record ademhaling en hartslag verzameld tijdens alle fMRI voor regressie van lawaai overtreft alle26,27. Opmerking: in de afgelopen 10 jaar hebben we een bibliotheek met functionele MRI-experimenten ontwikkeld om de taal (gesproken, auditief, enkele woorden, hele zinnen), motorische functie (van intransitieve vinger-, tong-en voetbewegingen tot transitieve acties op hoog niveau), muziek vermogen, wiskunde en getalkennis, en basis sensorische functie (bijv. retinotopische mapping naar kaart van laag niveau visuele verwerking11,14,24). Alle experimenten, materialen en analyse scripts zijn beschikbaar op www.openbrainproject.org.</li>
</ol>3. neuropsychologische testen
<ol><li>Wees voorzichtig tijdens alle cognitieve testen om ervoor te zorgen dat patiënten comfortabel zijn, verzekerd met behulp van een ergonomisch geoptimaliseerde Setup (Figuur 1) en door regelmatig pauzes (elke 8 min) in de structuur van alle tests te bouwen.</li>
	<li>Hebben alle lage graad tumor patiënten voltooien de volgende tests 1 maand voor de operatie, 1 maand na de operatie, en 6 maanden na de operatie (tests 12 en 13 worden alleen uitgevoerd op de pre-operatieve en 6 maanden na de operatieve tijdpunten)28,29 ,30,31,32.<ol>
<li>Spontane toespraak (cookie Theft foto33, Cinderella Story34,35,36).</li>
		<li>Categorie vloeiendheid (acties, semantische categorieën, woorden beginnend met F, A, S).</li>
		<li>Woord lezen en herhaling (zelfstandig naamwoorden, werkwoorden, bijvoeglijke naamwoorden, niet-woord, afgestemd op lengte en frequentie).</li>
		<li>Snodgrass-object naamgeving (n = 26037).</li>
		<li>Auditieve naamgeving (n = 6038).</li>
		<li>High-Cloze zin voltooiing (30 min).</li>
		<li>Birmingham-object herkenning batterij (BORB, inclusief lengte | Grootte | Oriëntatie | Kloof matching | Overlappende figuren | Ingekorte overzichten | Object Reality-besluit39).</li>
		<li>Auditieve minimale paar discriminatie (bijv. pa vs. da, Ga vs. ta31,40).</li>
		<li>Zin Picture matching (inclusief omkeerbare passives40).</li>
		<li>Kleur naamgeving en Farnsworth Munsell Hue sortering41.</li>
		<li>Cambridge face test30,42.</li>
		<li>California verbale leer test (43)</li>
		<li>Weshler IQ (44,45,46). De belangrijkste maatregelen voor het evalueren van de taal uitkomst zijn tests 4-6; het karakteriseren van bredere vaardigheden zorgt ervoor dat beperkingen op naamgevings tests niet te wijten zijn aan algemene prestatieafname47. Opmerking: in het verleden hebben we een combinatie van software presentatie platforms gebruikt om de stimulans presentatie en respons opname te regelen tijdens pre-en postoperatieve testen. We zijn momenteel bezig met het ontwerpen van een enkel plug-and-Play platform ter ondersteuning van alle cognitieve testen (pre, intra-en post-operatieve testen), evenals stimulus presentatie en respons opname tijdens functionele MRI (zie hieronder voor de beschrijving van StrongViewTM ). Strong View, samen met ingebouwde neuropsychologische tests, is beschikbaar voor download (Open License) op www.openbrainproject.org.</li>
	</ol>
</li>
</ol>4. neuroanesthesie en ergonomie van intraoperatieve taal mapping
<ol><li>Gebruik anesthetische technieken voor wakker craniotomieën48,49,50; aan de Universiteit van Rochester, wakker craniotomieën worden meestal uitgevoerd met behulp van een slaap-wakker-slaap-aanpak.</li>
	<li>Vermijd premedicatie zoals Anticonvulsiva en anxiolytica als ze kunnen afbreuk doen aan de cognitieve functie en bijdragen tot de opkomst delirium.</li>
	<li>Breng standaard monitoren (EKG, NIBP, Pulse oximetrie) en induceren narcose met intraveneuze fentanyl (0,5 mg/kg), lidocaïne (1-1.5 mg/kg) en propofol (1-2 mg/kg).</li>
	<li>Gebruik een supraglottic Luchtweg voor mechanische ventilatie.</li>
	<li>Plaats de patiënt lateraal of semi-lateraal met het hoofd vastgezet in een vastgemaakt frame; zoals beschreven in de video, patiënt positionering is afhankelijk van de locatie van de laesie en de geplande craniotomie venster, terwijl ook rekening houdend met de soorten cognitieve testen van de patiënt zal worden gevraagd om uit te voeren eenmaal wakker tijdens de operatie.</li>
	<li>Breng analgesie aan op de pen en incisieplaats (30 mL 0,5% lidocaïne, 30 mL 0,5% Sensorcaïne vlakte, 6 mL natriumbicarbonaat). Plaats tijdens deze periode de testapparatuur (kleine monitor, videocamera's, directionele microfoons).</li>
	<li>Bepaal de grootte van de craniotomie venster door meerdere factoren, die variëren in hun weging volgens de resultaten van pre-operatieve klinische mapping van de hersenen van de patiënt, functionele hersenen mapping studies, en het plan voor intra-operatieve mapping. In het geval beschreven in de video, de behandelende chirurg (Dr. Pilcher) koos voor een grote craniotomie om volledige toegang tot de kaart van de positieve taal en motor sites in de dominante halfrond.</li>
	<li>Aan het begin van de wakker-fase, stop sedatie (lokale analgetica worden toegepast voorafgaand aan incisie).</li>
	<li>Verwijder de supraglottic luchtweg zodra de patiënt opnieuw bewustzijn krijgt. Er is geen of minimale sedatie tijdens de wakker fase.</li>
	<li>Gebruik elektro corticografie (ECoG) om na lozingen te controleren (subklinische epileptiforme lozingen geïnduceerd door corticale stimulatie) om ervoor te zorgen dat DES-niveaus worden ingesteld op net onder de drempel voor na ontlading. De DES mapping procedure initieert door het vinden van de drempel na ontlading, en het aanpassen van stimulatie amplitude (in stappen van. 5 milliamp).</li>
	<li>Pas de stimulatie amplitude tijdens de toewijzings sessie (2 tot 15 mA) aan naar goeddunken van de behandelende chirurg. Patiënten zien stimuli op een monitor en kunnen hun onderarmen en handen spreken en bewegen.</li>
</ol>5. procedures voor het verkrijgen van gegevens van onderzoeksniveau tijdens intraoperatieve directe elektrische stimulatie
<ol><li>Voer alle intraoperatieve cognitieve testen uit op een op maat gemaakt hardware-/softwaresysteem genaamd ' StrongView ', beschikbaar op www.openbrainproject.org. De hardwarevoetafdruk is op zichzelf staand op een kleine kar en is uitgerust met een onafhankelijke back-up batterijvoeding, luidsprekers, toetsenbord en aanraakscherm. De persoon belast met het uitvoeren van de cognitieve testen kan starten, stoppen en onderbreken stimulus presentatie, terwijl continu opnemen (audio en video) tijdens het geval.</li>
	<li>Gebruik een audiosysteem op de kar, zodat een directionele microfoon die is getraind op de mond van de patiënt, die via een splitter voedt. Een kanaal dat uit de splitter komt, gaat door een versterker en rechtstreeks naar een speaker. Hierdoor kunnen chirurgen en onderzoekers gemakkelijk de reacties van de patiënt horen tegen het achtergrondgeluid van de operatiekamer met nul waarneembare vertraging (d.w.z. het elimineren van ' echo ' effecten). Het tweede kanaal van de splitter gaat naar de PC in de mobiele winkelwagen, waar het tijd-gestempeld, opgenomen en opgeslagen (deze bestanden worden gebruikt voor offline analyse). Strong View heeft ook een afzonderlijk (zelfstandig) audiosysteem dat bestaat uit een tweede directionele microfoon die ook op de patiënt is getraind, een directionele microfoon die is getraind op de chirurgen en een ' ruis ' microfoon in een hoek van de operatiekamer om de kamertoon te proeven voor het aftrekken van de belangrijkste audiobestanden. Deze drie audiokanalen voeden naar een MIDI, en naar een tweede computer die elk kanaal afzonderlijk registreert. Dit tweede audiosysteem biedt redundantie als het primaire systeem defect is, zullen alle mondelinge reacties van de patiënt beschikbaar zijn voor offline analyse.</li>
	<li>Bevestig een in de handel verkrijgbare ether-scherm L-beugel aan de operatiekamer (of) met behulp van een of Tafelklem. Bevestig scharnierende armen (bijv. Manfrotto 244 variabele wrijving Magic Arms) aan de ether scherm L-beugel, en deze articulerende armen ondersteunen de patiëntmonitor, directionele microfoons, videocamera getraind op het gezicht van de patiënt, en een hulp monitor om laat een lid van het onderzoeksteam of een operatiekamer verpleegkundige gemakkelijk zien wat de patiënt ziet tijdens de interactie met de patiënt.</li>
	<li>Voer alle benodigde kabels uit voor de schermen, microfoons en camera langs de arm en bescherm door kunststof buizen die zijn vastgezet met klittenband. Opmerking: geen van deze apparatuur moet worden gesteriliseerd omdat deze (alleen ooit) op de niet-steriele kant van het veld (Figuur 1) is. Deze manier van ondersteunende apparatuur voor het opnemen van stimuli en respons systemen biedt maximale flexibiliteit om rekening te houden met de verschillende ergonomie van cognitieve tests volgens de positionering van de patiënt, die per geval varieert, maar biedt toch een betrouwbare en een stabiel platform waarop apparatuur moet worden bevestigd. Ook, en belangrijker nog, omdat alle monitoren, microfoons en camera's zijn aangesloten op de of tafel via een enkel apparaat (ether scherm L-beugel), als de positionering van de tabel wordt aangepast tijdens het geval dit heeft geen invloed op de test Setup. (Merk op dat de in Figuur 1 getoonde instellingen afkomstig zijn van een eerdere generatie Setup waarin een op de vloer gemonteerde standaard het patiëntenscherm, de microfoon en de videocamera ondersteunt; die vloergemonteerde standaard is vervangen sinds 2018 met de ether scherm L-beugel). Ook, en belangrijk voor patiëntveiligheid, kan de volledige opzet voor cognitieve tests worden afgebroken in minder dan 20 seconden in het geval moet een opkomende situatie zich presenteren die volledige en onbelemmerde toegang tot de patiënt verplicht (bijv. aan de patiënt luchtweg).</li>
	<li>Het hart van Strong View is een flexibel software systeem voor i) het presenteren van stimuli (visueel, auditief) aan patiënten en het opnemen van patiënt Reacties (verbaal, knop respons, video), II) het tijdelijk registreren van alle experimenteel relevante gebeurtenissen en maatregelen (stimulus op, ECoG, contact met de hersenen van directe elektrische stimulator sonde, patiënt reacties); III) en communicatie met craniale navigatiesystemen om de 3-dimensionale coördinaat te verkrijgen voor elke toepassing van directe elektrische stimulatie. StrongView maakt on-line herkalibratie van experimentele variabelen mogelijk, zoals stimulus duur, Inter-stimulus-intervallen, randomisatie, aantal herhalingen of blokken van stimuli, en controle van de patiënt video en audiokanalen. Strong View streamt de videocamera van de patiënt, de online ECoG-gegevens en de stimulans die de patiënt momenteel ziet/hoort op een desktop scherm, dat ook wordt gespiegeld op een grote monitor die zich in de zichtlijn van de chirurg bevindt.</li>
	<li>Bevestig een fotodiode aan de patiëntmonitor en voer in een open kanaal op de ECoG-versterker. Dit biedt een tijdelijke synchronisatie tussen de presentatie van elke stimulus en ECoG voor offline analyse.</li>
	<li>Gebruik craniale Navigation hardware and software (aan de Universiteit van Rochester, BrainLab Inc., München, Duitsland) in alle gevallen door het chirurgische team voor intra-operatieve craniale navigatie op basis van pre-operatieve MRI. Dit is een optisch systeem dat bestaat uit een set camera's die het werkveld bekijken en het hoofd van de patiënt registreren via een vaste registratie ster die op de bedienings tafel is bevestigd (Zie Figuur 1).<ol>
<li>Specifiek, nadat de patiënt is ingesteld in de hoofd houder, maar voor het draperen, gebruik de Facial fysionomie van de patiënt om het hoofd van de patiënt te registreren om de preoperatieve MRI. Hierdoor kan pre-operatieve MRI (functioneel en structureel) in directe afstemming met de hersenen van de patiënt op de operatietafel worden gebracht.</li>
		<li>Bevestig een tweede (veel kleinere) registratie ster aan de bipolaire stimulator (Zie Figuur 1) en gebruik om de lengte en positie van de stimulator in het veld te registreren. Dit stelt het onderzoeksteam in staat om de precieze locatie van elk punt van stimulatie en de marges van de resectie te verwerven, ten opzichte van pre-operatieve MRI. Zoals hierboven vermeld, is Strong View verbonden met het craniale navigatiesysteem (aan de Universiteit van Rochester, BrainLab, verbinding via IGT link) om real-time streaming (en tijdstempel) van de coördinaten van directe elektrische stimulatie mapping mogelijk te maken. Strong View wordt momenteel ontwikkeld om te kunnen samengaan met andere craniale navigatiesystemen (bijv. Stryker). Opmerking: aspecten van StrongView die ondersteuning bieden voor administratie en gegevensverzameling tijdens cognitieve en fMRI-experimenten, samen met een bibliotheek met tests, zullen beschikbaar zijn (Open Access) op OpenBrainProject.org. Bètaversies zijn beschikbaar vóór de volledige release door contact op te nemen met de betreffende auteur. De volledige Strong view suite, die hardwaresystemen omvat om te integreren met elektro Corticografie en craniale navigatiesoftware, is beschikbaar voor clinici en wetenschappers door contact op te nemen met de betreffende auteur. Deze tools voor het verzamelen van gegevens zullen samengaan met een nabewerkings pijplijn en een open data consortium, om te worden gelanceerd in 2020 op OpenBrainProject.org.</li>
	</ol></li>
</ol>

Een voorlopig octrooi (U.S. voorlopig octrooi nummer 62/917258) werd ingediend 11/30/18 voor "StongView: een geïntegreerde hardware/software systeem ter vergemakkelijking van cognitieve testen tijdens wakker hersenchirurgie en ter ondersteuning van real-time analyses in de dienst van de uitkomst van de patiënt te voorspellen. "

De kennis opgedaan met de ervaring van het opzetten van het programma voor translationele hersen toewijzing aan de Universiteit van Rochester kan worden gedestilleerd in twee kernelementen. Eerst werden gestructureerde communicatiekanalen tot stand gebracht onder cognitieve wetenschappers, neuro-oncologen, neuro psychologen, epileptologen, neuro fysiologen, neuro-anesthesist, neurochirurgen en hun respectieve ondersteunende technici en administratieve ondersteuning. Hierdoor kunnen patiënten, waaronder dringende hoogwaardige tumor patiënten, worden doorverwezen naar pre-operatieve evaluatie met voldoende tijd om analyses om te zetten in chirurgen voorafgaand aan de procedure. De tweede component essentieel voor het succes van de hersenen mapping programma is te vouwen in opleidingsmogelijkheden voor undergraduate studenten, Graduate (MS, PhD) studenten, medische studenten, evenals Neurochirurgie, neurologie en Neuroradiologie bewoners en Fellows. De combinatie van deze twee elementen dient om alle klinische aanbieders te betrekken bij de wetenschappelijke doelstellingen van het brein toewijzingsprogramma, en zorgt ervoor dat de fundamentele wetenschaps doelstellingen verweven zijn met het klinische doel van het optimaliseren van de uitkomst van elke patiënt.

Neurochirurgische ingrepen te verwijderen van hersentumoren of epileptogenic weefsel grenzend aan hersengebieden die ondersteuning bieden voor kritische cognitieve functies moet evenwicht het klinische doel van de operatie (verwijderen zoveel tumor, of epileptogenic weefsel mogelijk) tegen schade aan gezond weefsel die neurologische tekorten kan veroorzaken. In de context van hersentumor chirurgie, dit evenwicht wordt aangeduid als de onco-functionele balans. Op de ' onco ' kant van de balans willen chirurgen zoveel mogelijk van de tumor verwijderen, omdat de percentages van ' bruto totale tumorresectie ' gekoppeld zijn aan een langere overleving1,2. Aan de ' functionele ' kant, verwijdering van tumoren kan corticale en subcorticale substraten van cognitie beschadigen; post-operatieve moeilijkheden kunnen betrekking hebben op taal, actie, visie, gehoor, aanraking of beweging, afhankelijk van het getroffen zenuwstelsel (en). De onco-functionele balans is van cruciaal belang omdat verhoogde morbiditeit wordt geassocieerd met i) lagere kwaliteit van leven, II) verhoogde postoperatieve complicaties die de sterfte kunnen verhogen (bijv. patiënten die niet meer kunnen bewegen zijn bij een hoger risico op bloedstolsels3,4). De spanning die inherent is aan de ' onco-functionele ' balans in de setting van hersentumor chirurgie vertaalt zich ook naar epilepsie chirurgie — daar is het evenwicht tussen de klinische doelstelling van het verwijderen van alle weefsel dat aanvallen genereert, terwijl het niet verwijderen van weefsel die kritieke functies ondersteunt.
Op een breed niveau, functionele neuroanatomie is zeer stereotype van individu tot individu. Er kan echter een hoge mate van individuele variabiliteit zijn in de precieze (d.w.z. mm tot mm) locatie van hogere corticale functies. Bovendien wordt algemeen erkend dat de aanwezigheid van corticale of subcorticale pathologie corticale reorganisatie kan stimuleren, hoewel de principes die deze reorganisatie stimuleren slecht worden begrepen5. Neurochirurgische ingrepen gaan millimeter door millimeter. Het is dus van cruciaal belang om de hersenen van elke patiënt in detail en met gevoeligheid en precisie in kaart te brengen, om te begrijpen welke regio's in die specifieke patiënt ondersteunen welke sensorische, cognitieve en motorische functies6.
Het programma voor translationele hersen toewijzing aan de Universiteit van Rochester is ontworpen om te voldoen aan de behoeften van gepersonaliseerde hersen mapping in de setting van een hoge door-put-praktijk die meerdere academische chirurgen omspant. De synergetische doelstellingen van de hersenen mapping programma zijn om i) gebruik maken van de instrumenten van cognitieve neurowetenschappen om gepersonaliseerde neuro geneeskunde, in de vorm van patiënt-specifieke functionele hersen kaarten, en II) gebruik maken van de klinische voorbereiding van neurochirurgische ingrepen om mechanistische hypotheses te testen over hoe het menselijk brein functioneert.

<table><tbody><tr><td></td><td>NIET VAN TOEPASSING</td><td>NIET VAN TOEPASSING</td><td>NIET VAN TOEPASSING</td></tr></tbody></table>

translationele hersen toewijzing aan de universiteit van rochester medical center: behoud van de geest door gepersonaliseerde hersenen mapping

Translational Brain Mapping at the University of Rochester Medical Center: Preserving the Mind Through Personalized Brain Mapping

De translationele Brain Mapping programma aan de Universiteit van Rochester is een interdisciplinaire inspanning die cognitieve wetenschap integreert, neurofysiologie, neuroanesthesie, en neurochirurgie. Patiënten met tumoren of epileptogenic weefsel in eloquente hersengebieden worden preoperatief bestudeerd met functionele en structurele MRI, en intraoperatief met directe elektrische stimulatie mapping. Postoperatieve neurale en cognitieve uitkomst meet de basiswetenschappen studies over de factoren die goed versus slecht resultaat bemiddelend na de operatie, en hoe hersen mapping verder kan worden geoptimaliseerd om het beste resultaat voor toekomstige patiënten te garanderen. In dit artikel beschrijven we de interdisciplinaire workflow waarmee ons team de synergetische doelstellingen van het optimaliseren van het resultaat van de patiënt en het bevorderen van wetenschappelijk inzicht in het menselijk brein kan bereiken.

Figuur 2, Figuur 3en Figuur 4 presenteren representatieve resultaten van pre-operatieve functionele en structurele mapping voor drie patiënten met tumoren die naast eloquente hersengebieden stonden. De in Figuur 2, figuur 3en Figuur 4 getoonde bevindingen zijn bedoeld als illustratief (in plaats van een uitputtende samenvatting) van de soorten kaarten die voor elke patiënt worden gegenereerd. Nadere bijzonderheden over de in Figuur 2, figuur 3, en Figuur 4 gepresenteerde gevallen zijn te vinden in: Figuur 2 (Chernoff, Teghipco, Garcea, Sims, Belkhir, Paul, Tivarus, Smith, hintz, Pilcher, Mahon, in Press51), Figuur 3 (Chernoff, Sims, Smith, Pilcher en Mahon, 201952) en Figuur 4 (garcea et al., 201716). Een belangrijk gevolg van opeenvolgende rekrutering van glioom-patiënten tot een uniform protocol is dat het mogelijke analyses op groepsniveau mogelijk maakt die het effect van hersentumoren op de netwerkfunctie en-organisatie evalueren. Als een voorbeeld van dit soort analyses, Figuur 5 presenteert resultaten van een recente studie 14 die ontdekte dat tumoren in de linker pariëtale cortex neurale reacties gemoduleerd naar ' tools ' (kleine losse objecten) in de temporale kwal, een instantie van een meer algemeen fenomeen aangeduid als dynamische diaschesis53.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/59592/59592fig1.jpg"> Figuur 1. Overzicht van apparatuur die wordt gebruikt voor extra operatieve en intra-operatieve cognitieve testen. (A) voorbeeld Setup voor hoge door-put cognitieve neuropsychologische testen zoals uitgevoerd door het programma voor translationele hersenen mapping in het departement van Neurochirurgie aan de Universiteit van Rochester Medical Center. Belangrijke elementen om ervoor te zorgen dat alle gerekruteerde patiënten in staat zijn om alle geplande tests te voltooien zijn: i) een plek voor patiënten om te zitten en te voltooien testen die volledig aanpasbaar is aan de grootte van elke patiënt, inclusief een stoel die speciaal is ontworpen om vermoeidheid, en II) lokaliseren van cognitieve/gedragstesten fysiek grenzend aan de MRI. Deze elementen stellen patiënten in staat om de faciliteit te bezoeken en hun functionele en structurele MRI te voltooien binnen dezelfde sessie als kern gedragsgegevens worden gemeten. Deelnemers completeren meer proeven met betere prestaties als ze comfortabel zijn, vooral voor oudere deelnemers aan de bevolking met andere comorbiditeiten die het zitten voor langere periodes ongemakkelijk kunnen maken. B) apparatuur die tijdens de intraoperatieve toewijzing wordt gebruikt. De afbeelding links toont een patiënt voordat hij gedrapeerd wordt (rechts is na draperen). Voor het draperen, het cognitieve Science team stelt hun apparatuur, met inbegrip van audio-en videorecorders van de patiënt, een monitor gepositioneerd voor de gezichtslijn van de patiënt, en een tweede monitor gepositioneerd zodat de persoon die werkt met de patiënt gemakkelijk kan Zie de stimulans waarop de patiënt op dit moment op zoek is (Zie ' procedure ' voor meer informatie). C) bipolaire stimulator met registratie ster bevestigd om locaties van intra-operatieve stimulatie in de PREOPERATIEVE MRI DICOM-ruimte te registreren. Meestal op het punt in de operatie waarbij de Dura is teruggetrokken en de patiënt wordt wakker van algemene anesthesie, zijn er een paar minuten om de bipolaire stimulator aan het veld te registreren. Dit moet gedaan worden door een teamlid dat in de zaak wordt geschombarsd (d.w.z. Als u aanwezig bent of een chirurg of een scrub-tech/verpleegkundige heeft). Het wordt bereikt door een kleine registratie ster aan de bipolaire stimulator te bevestigen en de instructies in het craniale navigatiesysteem te volgen om een nieuw instrument op het veld te registreren. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/59592/59592fig1large.jpg" target="_blank">Klik hier om een grotere versie van dit cijfer te bekijken.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/59592/59592fig2.jpg"> Figuur 2 . Pre-operatieve functionele MRI en diffusie tensor Imaging (DTI) in patiënt AH met een linker inferieure parietale glioom die de arcuate Fasciculus infiltreerde. A) pre-OPERATIEVE T1 MRI en 3D reconstructie van de linker arcuate Fasciculus en glioom. De arcuate Fasciculus wordt in oranje weergegeven bij een 5%-drempel met de in blauw gereconstrueerde tumor. (B) pre-OPERATIEVE functionele MRI. De patiënt voltooide verschillende sessies van functionele MRI die elk ontworpen waren om een functie aan te maken die naar verwachting grenst aan het gebied van chirurgische interventie. Alle kaarten zijn thresholded op FDR q <. 05 of beter. In het blauw zijn voxels die differentiële neurale responsen vertonen bij het benoemen van gereedschappen in vergelijking met dieren; in lijn met eerdere onderzoeken van ons laboratorium met dezelfde stimuli, wordt een robuust netwerk geïdentificeerd met premotorische, pariëtale en laterale en ventrale temporele gebieden7,8,9,10, 14,15,17,18,19,20,21,22,28. De patiënt werd ook gevraagd om een numerieke taak uit te voeren waarin hij moest oordelen welke van de twee wolken van stippen meer stippen had; de twee wolken van stippen kunnen ofwel een vergelijkbaar aantal stippen hebben (harde vergelijking, ratio = 0,8) of zeer verschillende aantallen stippen (eenvoudige vergelijking, ratio = 0,25). In het groen zijn voxels die differentiële neurale responsen vertonen bij het uitvoeren van de taak over harde ratio stimuli (ratio = .8) in vergelijking met eenvoudige stimuli (ratio = .25 54,55). De patiënt werd ook gevraagd om zijn handen en voeten te bewegen (Flex/extension of25roteren). In het rood zijn voxels die differentiële neurale responsen vertoonden op bewegingen van de rechterhand in vergelijking met bewegingen van de rechter voet. Ten slotte werd de patiënt gevraagd om zoveel items te genereren als hij kon bedenken in 30 seconden uit verschillende categorieën (bijvoorbeeld ' dingen die je doet in de keuken ', ' dieren ', woorden die beginnen met ' F ', enz.). In het paars zijn voxels die differentiële neurale activiteit vertoonden voor overt-woord productie in vergelijking met fixatie/rust. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/59592/59592fig2large.jpg" target="_blank">Klik hier om een grotere versie van dit cijfer te bekijken.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/59592/59592fig3.jpg"> Figuur 3 . Pre-operatieve witte stof tractografie van de frontale Aslant tractus en aangrenzende u-vormige vezels. Eerdere ervaring in het programma voor translationele hersen toewijzing (Chernoff et al., 201756) met hersen mapping bij patiënten met gliomen grenzend aan de frontale Aslant tractus toonde aan dat (zelfs gedeeltelijke) transectie van dit traject kan worden geassocieerd met disfluenties in spontane spraak, terwijl herhaling van gesproken taal intact kan blijven. Die voorafgaande ervaring werd gebruikt om de pre-operatieve mapping van het frontale Aslant tractus bij patiënt AI11te informeren. A) coronale plakjes met het frontale Aslant tracé (blauw-licht blauw) en u-vormige vezels (rood-geel). De frontale Aslant tractus passeert net voorste en mediale naar het glioom. (B) 3D-rendering van frontale Aslant tractus (blauw) en tumor (rood) vanuit meerdere perspectieven. De pre-operatieve anatomische studies (panelen A en B) gaven aan dat aan het einde van de tumorresectie het mogelijk zou zijn om de voorste marge van tumor te definiëren met behulp van directe elektrische stimulatie mapping. We hebben dus een nieuwe taal taak ontworpen op basis van onze eerdere ervaring, met name om te testen of stimulatie van de frontale Aslant tractus verstoorde productie op de grenzen van grammaticale zinnen verstoord. C) directe elektrische stimulatie van het frontale Aslant tractus verstoort de productie van zinnen differentieel op de grenzen van de grammaticale uitdrukkingen. De screenshot (panel C, links) van de video toont de patiënt, de stimulus waarmee hij werd gepresenteerd, de hand van de chirurg die de bipolaire stimulator in contact met de frontale Aslant tractus in de voorste marge van de tumor, en de locatie in coronale en sagittale schijfjes van de huidige stimulatie locatie (rode stip) ten opzichte van het frontale Aslant tractus (blauw). De taak van de patiënt was om de ruimtelijke relatie van de doel vorm te beschrijven ten opzichte van de locatie van een verwijzings vorm (voor de getoonde proef zou het juiste antwoord zijn: "het Rode plein ligt onder de rode ruit"). We vonden dat stimulatie van de frontale Aslant tractus verstoorde productie van zinnen, en differentieel zo aan het begin van nieuwe grammaticale zinnen (panel C, grafiek rechts; voor video van de intraoperatieve mapping procedure bij deze patiënt, zie www.openbrainproject.org). deze observatie motiveert een nieuwe hypothese over de rol van het frontale Aslant tractus in de productie van zinnen: de Syntagmatic beperkingen op positionele elementen (SCOPE) hypothese11. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/59592/59592fig3large.jpg" target="_blank">Klik hier om een grotere versie van dit cijfer te bekijken.</a> 
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/59592/59592fig4.jpg"> Figuur 4. Pre-operatieve functionele en structurele MRI en intraoperatieve directe elektrische stimulatie mapping in een professionele muzikant met een glioom in de juiste posterieure temporale kwab.(A) Pre-operatieve fMRI-mapping van visuele verwerking op hoog niveau, taalproductie en gereedschaps kennis. De tumor, gearceerd geel, was in de juiste temporale kwal, zichtbaar door de rechter superieure temporale Sulcus (sulci iets uitgebreid om visualisatie te vergemakkelijken). Omdat de tumor zich dicht bij de bewegings verwerkings gebieden in de laterale temporale cortex bevindt, hebben we MT/V5 gelokaliseerd door de neurale activiteit te vergelijken toen de patiënt deelnam aan arrays van bewegende stippen naar neurale activiteit die door stationaire stippen werden opgewekt; voxels die differentiële neurale responsen vertonen voor beweging in vergelijking met statische stippen worden getekend op de paars-witte kleur schaal (we zijn Duje Tadin dankbaar voor hulp bij het ontwikkelen van deze functionele localizer). Zoals voor alle andere gevallen bestudeerd in het programma voor translationele hersen mapping (bijv.Figuur 2,Figuur 3), voxels die differentiële neurale responsen vertonen voor het benoemen van veelvoorkomende afbeeldingen worden vergeleken met een baseline van het bekijken van fasegecodeerde versies van dezelfde afbeeldingen; Dit wordt getekend op de groen-witte kleur schaal. Dat contrast geïdentificeerd bilaterale laterale occipitale complex, bilaterale midden/superieure temporale gyrus, en motorische cortex (geassocieerd met spraak motorische activiteit). Ook als inFiguur 2, voxels vertonen differentiële neurale reacties bij het benoemen van ' hulpmiddelen ' werden gevonden in de linker inferieure pariëtale lobule, bilaterale superieure pariëtale/dorsale occipitale cortex, en de linker posterieure midden/inferieure temporele gyrus (blauw-witte kleur schaal). Eindelijk, en weer als inFiguur 2, de patiënt werd gevraagd om een mondelinge vloeiendheid woord productietaak te voltooien. Voxels in verband met het genereren van Word in vergelijking met een rust basislijn worden uitgezet op de rood-witte kleur schaal en werden gevonden in de linker inferieure frontale gyrus (Broca gebied), superieure temporale/inferieure pariëtale cortex, en de spraak motorsysteem. (B) De patiënt voltooide meerdere functionele MRI-experimenten die pre-operatief specifiek zijn voor het toewijzen van muziek verwerking. In een experiment, gemodelleerd naar eerdere werken van Greg Hickok Lab57, de patiënt hoorde korte piano melodieën en moest de melodie terug te neuriën, of gehoord korte zinnen en moest de zinnen terug te herhalen. Getekend op de hersenen op de rood-paarse kleur schaal zijn voxels die differentiële neurale activiteit voor muziek tentoongesteld dan voor taal. Vier Eastman School of Music graduate students voltooide hetzelfde fMRI-experiment; de rand van de regio die voor hetzelfde functionele contrast in de overeenkomende gezonde besturingselementen is geïdentificeerd, wordt in een groene omtrek uitgezet. Bovendien voltooiden 10 andere Neurochirurgie patiënten hetzelfde experiment, ook in de preoperatieve fase van hun behandeling. Hoewel het proximale doel in die 10 patiënten was om taal-responsieve gebieden te identificeren (thorugh het contrast van taal > muziek), identificeert het contrast van muziek > taal een zeer vergelijkbaar gebied van de juiste superieure temporele gyrus (grenzen van de functionele regio van de 10 controle Neurochirurgie patiënten worden getekend in licht blauw). (C) Pre-operatieve probabilistische tractografie over DTI-gegevens met de juiste akoestische radiaties en arcuate Fasciculus in relatie tot de tumor van de patiënt AE (5%-drempel, overgelegd op native T2-gewogen afbeelding). (D) Tijdens zijn chirurgische ingreep voerde de patiënt AE dezelfde taak uit als tijdens fMRI, waarin hij naar korte piano melodieën moest luisteren en ze terugneuriën, of een korte zin en herhaal. Bleek dat directe elektrische stimulatie naar de rechter posterieure superieure temporale gyrus verstoorde prestaties in de herhalings taak wanneer uitgevoerd over melodieën (voor sommige proeven), maar heeft geen invloed op de prestaties (op alle proeven) voor dezelfde herhaling taak uitgevoerd over zinnen (zie www.openbrainproject.org voor Video's van intraoperatieve muziek mapping).<a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/59592/59592fig4large.jpg" target="_blank">Klik hier om een grotere versie van dit cijfer te bekijken.</a>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/59592/59592fig5.jpg"> Figuur 5 . Demonstratie van domeinspecifieke diaschesis: analyse van de relatie van laesie locatie en stimulus-opgewekt neurale activiteit over een groep van glioom patiënten bestudeerde pre-operatief in het programma voor translationele hersenen. Een belangrijk gevolg van het toedienen van een gemeenschappelijke reeks functionele MRI-en gedrags studies aan alle patiënten die het programma voor translationele hersen toewijzing aan de Universiteit van Rochester Medical Center doorlopen, is de mogelijkheid om groepsniveau uit te voeren analyses op grotere sets van opeenvolgend bestudeerde patiënten. Als voorbeeld, afbeelding 5 toont de resultaten van een test van de basiswetenschap hypothese dat neurale reacties op ' tools ' in de temporale LOB zijn gemoduleerd online door ingangen uit de pariëtale cortex. Als die hypothese juist is, dan moeten laesies (tumoren) in de pariëtale cortex de neurale responsen in de temporale kwin veranderen in ' tools ', en de variantie tussen patiënten in neurale activiteit op ' hulpmiddelen ' in de temporale kwal moet worden gecorreleerd met de aanwezigheid van laesies ( tumoren) in de pariëtale cortex. A) laesies van de pariëtale cortex worden voorspeld op het groepeerniveau (logistieke regressie) van variantie tussen patiënten in neurale responsen in de mediale fusiforme gyrus op het ventrale oppervlak van de temporele kwal. (B) neurale reacties op hulpmiddelen in de mediale fusiform gyrus worden voorspeld op het groepeerniveau (logistieke regressie) van variantie in de vraag of laesie/tumor de anterieure Intraparietale Sulcus (aip's) omvat. De bevindingen samengevat in de deelvensters A en B vormen een instantie van dynamische diaschesis53, in dit geval "domeinspecifieke" dynamische diaschesis, omdat de relatie van laesie locatie tot neurale activiteit wordt gemoduleerd door het type Stimulus dat wordt verwerkt ( dat wil zeggen, de relatie is aanwezig voor gereedschap, en niet voor plaatsen, gezicht of dieren)-voor alle details zie Garcea en collega's14. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/59592/59592fig5large.jpg" target="_blank">Klik hier om een grotere versie van dit cijfer te bekijken.</a>

Dit artikel biedt een overzicht van een multimodale Brain Mapping programma ontworpen om regio's van de hersenen die kritische cognitieve functies in individuele Neurochirurgie patiënten ondersteunen identificeren.

Translationele hersen toewijzing aan de Universiteit van Rochester Medical Center: behoud van de geest door gepersonaliseerde hersenen mapping

The Translational Brain Mapping Program at the University of Rochester is an interdisciplinary effort that integrates cognitive science, neurophysiology, ...

Het doel van alle hersentumor chirurgie is echt om wat we noemen een maximale veilige chirurgische resectie te krijgen. Dat betekent dat we alle tumoren willen verwijderen, maar we willen geen negatieve effecten hebben op het omringende normale hersenweefsel. Voorafgaand aan een hersentumor operatie in welsprekende cortex, de patiënt wordt toegelaten tot het programma voor translationele hersenen mapping.Alle informatie die we krijgen van de functionele MRI-scan wordt daadwerkelijk gebruikt om het resultaat van de patiënt te verbeteren op het moment van de operatie. Deze specifieke patiënt onderging fMRI voorafgaand aan de operatie en deze evaluatie bleek dat de tumor verbleef in de superieure frontale gyrus, onmiddellijk voor de motorische cortex. Het openbaarde dat er geen directe taalvertegenwoordiging over de tumor was.Hieruit bleek dat de aanvullende motorische taalvertegenwoordiging beperkt was tot het tegenovergestelde halfrond. En tenslotte, het bleek in de DTI-analyse dat de frontale aslant darmkanaal was anteriereerd gelegen aan de voorste marge van de tumor. We beginnen altijd met een patiënt met een dominante frontale tumorresectie met de patiënt in een laterale decubituspositie, maar dan rollen we de patiënt terug zodat we geen axillaire rol hoeven te plaatsen.We leggen kussens en andere schuimapparaten rond de patiënt, zodat wanneer ze wakker worden en breng een uur of misschien twee uur tijdens de mapping procedure, dat de patiënt comfortabel zal zijn tijdens de procedure. We moeten dan de Mayfield hoofdhouder plaatsen en we plaatsen de hoofdhouder over de hoofdhuid. Vervolgens injecteren we lokale verdoving waar de drie pinnen worden geplaatst.We fixeren het Mayfield apparaat op de tafel en op de schedel. Vervolgens registreren we het hoofd van de patiënt naar de preoperatieve MRI met behulp van een craniaal navigatiesysteem. Aan de Universiteit van Rochester gebruiken we Brainlab voor interoperatieve navigatie en het systeem heeft op een aantal niveaus zeer goed voor ons gewerkt.Een zeer belangrijke stap van de operatie is het uitvoeren van de lokale verdoving blok. We gebruiken waarschijnlijk 30-40cc van lokale anesthesie in elk geval. En de eerste fase van de blokkade is het injecteren van de incisie langs de hele omvang helemaal naar de schedel.En dan voeren we regionale blokken uit die, in dit geval, de supraorbitale zenuw blokkeren, de auriculotemporale zenuw, de grotere occipitale zenuw, en dan voeren we diepe spierblokken uit die de temporale spier en het gebied net boven het oor blokkeren. Gelijktijdig met onze inspanningen om de patiënt comfortabel te positioneren, bereidt het neurofysiologieteam zich voor op de interoperatieve monitoring die ze gaan uitvoeren. Het cognitieve wetenschapsteam is bezig met het opzetten van hun apparatuur.Wanneer de patiënt wakker wordt in de operatiekamer, is er een kleine monitor die is geplaatst voor hen en bevestigd aan die monitor is een microfoon en een luidspreker en een videocamera. Dit stelt ons in staat om in de operatiekamer alles wat we doen met functionele MRI te dupliceren wanneer we de patiënt bestuderen voor de operatie. Het voordeel van de overheadtafel is dat de anesthesist en de verpleegkundige, evenals de cognitieve wetenschapper en het neurofysiologieteam, tijdens de operatie allemaal toegang hebben tot de hele patiënt.We bereidden een craniotomie die groot genoeg was om ons in staat te stellen de meerderheid van de motorische cortex in kaart te brengen. Dat zou ons in staat stellen om elke taalfunctie in kaart te brengen binnen de middelste frontale gyrus. En de craniotomie zou ook groot genoeg zijn om ons in staat te stellen een voorste tumormarge te verkrijgen in het voorste gedeelte van de superieure frontale gyrus.Dit onderscheidt onze aanpak in dit specifieke geval van meer minimalistische benaderingen waarbij negatieve reacties worden verkregen uit het gebied van directe tumorresectie. Zodra de hoofdhuid volledig open is, was het eerste wat we deden in dit geval om de locatie van de tumor te markeren, om de middellijn te markeren, en dan te beginnen om te beslissen waar we onze braamgaten zouden plaatsen en waar we de zaag zouden laten snijden. Zodra de dura volledig werd geopend en de overbruggingsaderen waren beschermd en gescheiden van het mediale aspect van de dura, was het volgende doel om het elektrocortigrafieapparaat aan de schedelklem te bevestigen, zodat we in staat zouden zijn om na ontladingsdrempels te testen en elektrocortigrafie uit te voeren gedurende het geheel van de procedure.Voorafgaand aan het begin van de hersenen mapping gedeelte van de operatie, registreren we de bipolaire stimulator in dezelfde ruimte als de pre-operatieve MRI met behulp van de craniale navigatiesysteem, in dit geval, Brainlab. Dit stelt ons in staat om een 3-dimensionale coördinaat vast te leggen voor elke locatie van directe elektrische stimulatie. Na de operatie kunnen we kwantitatieve analyses uitvoeren die preoperatieve functionele MRI met zich meebrengen met de gevolgen van interoperatieve stimulatiemapping en uiteindelijk met de uitkomst van de patiënt.Aan het begin van de brain mapping procedure beginnen we meestal met motor mapping. Beginnend in het tonggebied met de patiënt die de tong uitsteekt en vervolgens stimuleert op een zeer laag milliamperageniveau, meestal 5 tot 1,0 milliampère, en op zoek naar tongintrek of gezichtsbewegingen die erop zouden wijzen dat we met succes de motorische functie in kaart brachten. Kijk naar zijn hand.Pols gedraaid. Zeg me als je iets voelt tintelen. Rechterelleboog?Rechterelleboog, perfect. Je hebt het leerboek gelezen. Zeg me als je iets voelt dat nu tintelt.De rechterhals. Hier? Meer naar achteren.In dit gebied lijkt de tumor hier te eindigen. Dit is motor voor de vinger en hand en pols en arm. Beenmotor is, naar alle waarschijnlijkheid, hier.En dit is allemaal zintuiglijk, we hadden echt goede zintuiglijke reacties in de hand en helemaal tot aan de schouder en nek. En dus is het doel nu om de tumor te nemen en door te gaan met het in kaart brengen, met zijn actieve deelname, om de voetmotorische activiteit in kaart te brengen, omdat deze achterste marge van de tumor een belangrijk gebied is dat we willen verwijderen zonder enige zwakte in het been te veroorzaken. We kozen ervoor om de tumorresectie te beginnen in de achterste marge van de tumor, onmiddellijk voor de motorische cortex.Het doel van deze beslissing was, terwijl de patiënt wakker en volledig coöperatief was, om de debulking achteraf te beginnen om de voorste schilbank van de beenmotorische cortex te identificeren om de schilbank van de tumor te ontdekken, en mogelijk witte stof te infiltreren, en met de patiënt die verschillende taken uitvoert met het bovenste en onderste uiteinde, konden we de tumor volledig opnieuw verwijderen op de kruising met het rolandische gebied. Zodra deze eerste resectie was voltooid, waren we dan vrij om het voorste gedeelte van de tumorresectie te beginnen, en de deproportion van de tumorresectie anteriorly. Erkennend dat als het vermogen van de patiënt om samen te werken zou moeten veranderen, we al het gevaarlijkste deel van de operatie met succes hadden uitgevoerd.De rapportage van de beweging van de patiënt, de rapportage van de behendigheid van de patiënt, met precisie, is uiterst belangrijk. En in dit specifieke geval, de verpleegkundige, Susan Smith, die al meer dan 20 jaar met ons in deze operaties werkt, en die ervaring heeft met honderden soortgelijke operaties, vormt haar rapportage een uiterst belangrijk onderdeel van het operationele team. Controleer zijn voet.Buig je voet op en neer. Beweeg je tenen, duw op mijn hand, trek hard, mooi en sterk omhoog. Dank je, Sue.Geen dank. In vergelijkbare gevallen waarin de tumor zich meer anteriorly in de superieure frontale gyrus bevindt, zijn we in staat geweest om betrokkenheid van het frontale aslantkanaal op DTI preoperatief te identificeren en we zijn met succes in staat geweest om de frontale aslantkanaal met subcorticale stimulatie mapping in kaart te brengen. De gele driehoek bevindt zich boven de rode diamant.De groene cirkel is boven. Doorgaan We hebben de patiënt en zijn familie duidelijk gewaarschuwd dat er een voorbijgaand SMA-syndroom zou kunnen optreden. We hebben geen poging gedaan om het aanvullende motorgebied in kaart te brengen omdat het volledig betrokken was bij de tumor.En inderdaad, postoperatief had de patiënt een subtiel SMA-syndroom met een aantal expressieve afasie en enige incoördinatie en zeer gering verlies van motorische controle in het rechter bovenste uiteinde. Maar dit vervaagde snel en tegen de tijd van ontslag op dag 5 was het onderzoek van de patiënt normaal. In de afgelopen paar jaar hebben we ons translationele brain mapping programma ontwikkeld, en omdat we steeds nauwer hebben samengewerkt met onze cognitieve wetenschappelijke collega's, hebben we een wendbaar vermogen ontwikkeld om de operatie en de hersenmappingcomponent van de operatie af te stemmen op de behoeften van de patiënt, afhankelijk van de locatie van de tumor.Als gevolg daarvan hebben we nu veel ervaring met het in kaart brengen van nummerkennis en wiskunde. 53 plus 18 is gelijk aan 71,65 plus 16 is gelijk aan 81. We hebben ook veel ervaring met het in kaart brengen van verschillende aspecten van taalfunctie, waaronder naamgeving, lezen en herhaling.Hier is een in, inger. Dit is een hete mond. En we hebben onlangs ook de mogelijkheid ontwikkeld om de muziekfunctie in kaart te brengen in het niet-dominante halfrond.Brain mapping stelt ons echt in staat om zo compleet mogelijk te zijn met een operatie met behoud van een marge van veiligheid voor het hersenweefsel rond de tumor die we proberen te behouden aan het eind van de zaak. Elke keer als we een operatie doen aan een patiënt met een hersentumor of met epilepsie, elke keer als we een operatie doen hebben we de kans om iets meer over de hersenen te leren.

translational-brain-mapping-at-university-rochester-medical-center

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Neurowetenschap

In dit artikel onderzoeken we de effecten van Theta-Burst TMS stimulatie op de corticale plasticiteit bij personen die lijden aan fragiele-X-syndroom en mensen in het autistisch spectrum.

TMS: Met behulp van de Theta-Burst protocol bij Mechasnism van plasticiteit Ontdek bij mensen met fragiele X syndroom en autisme

Neuroimaging technieken, zoals functionele MRI en Diffusion Tensor Imaging worden steeds nuttig in het karakteriseren van de cognitieve en neurale stoornissen bij autisme. Een onderzoek van de hersenen connectiviteit bij autisme op een netwerk niveau, samen met aanpassingen voor het scannen van kinderen met ontwikkelingsstoornissen wordt gepresenteerd.

Onderzoek naar de hersenen bij autisme Met behulp van fMRI en Diffusion Tensor Imaging

In deze studie, melden de auteurs voor het eerst een nieuwe 3D-Immersive &amp; Interactive Neuronavigatie (3D-IIN) door de impact van een spontane migraine-aanval in de μ-opioïde systeem van de hersenen van een patiënt in vivo.

3D-Neuronavigatie<em&gt; In Vivo</em&gt; Door middel van de hersenen van een patiënt tijdens een spontane migraine

Georganiseerd hersenen snijden procedures zijn noodzakelijk om specifieke neuropsychiatrische verschijnselen met definitieve neuropathologische diagnoses te correleren. Brain stekken worden anders uitgevoerd op basis van diverse clinico-academische onvoorziene uitgaven. Dit protocol beschrijft een symmetrische bihemispheric hersenen snijden procedure hemisferische verschillen in de menselijke hersenen pathologieën te onderzoeken en de huidige en toekomstige biomoleculaire / neuroimaging...

Symmetrische Bihemispheric postmortaal Brain snijden om gezond en pathologisch Brain Voorwaarden-studie bij mensen

Dit witboek beschrijft een statistisch model voor volumetrische MRI data-analyse, waarmee de "verandering-point" wanneer de atrofie van de hersenen in premanifest de ziekte van Huntington begint. Geheel-brain mapping van de verandering-punten wordt bereikt op basis van hersenen volumes verkregen met behulp van een atlas gebaseerde segmentatie pijpleiding van T1-gewogen beelden.

Geheel-hersenen segmentatie en verandering-punt analyse van anatomische hersenen MRI — toepassing in Premanifest de ziekte van Huntington

We demonstreren protocollen voor de modulatie (tDCS, HD-tDCS) en mapping (Robotic TMS) van de motorische cortex bij kinderen.

Niet-invasieve modulatie en Robotic mapping van de motorische cortex in de ontwikkelende hersenen

Functionele mapping van dierlijke hersenen kan profiteren van de real-time functionele magnetische resonantie beeldvorming (fMRI) experimentele opzet. Met behulp van de nieuwste software die is geïmplementeerd in het MRI-systeem voor dieren, hebben we een real-time monitoringplatform voor fMRI voor kleine dieren opgezet.

Real-time fMRI Brain Mapping bij dieren

We beschrijven de intraparenchymale transplantatie van menselijke neurale voorlopercellen getransduceerd met een dual reporter vector die luciferase-groen fluorescerend eiwit (GFP) in de hersenen van muizen tot expressie brengt. Na transplantatie wordt het luciferasesignaal herhaaldelijk gemeten met behulp van in vivo bioluminescentie en GFP-tot expressie brengende getransplanteerde cellen geïdentificeerd in hersensecties met behulp van fluorescentiemicroscopie.

Intracerebrale transplantatie en in vivo bioluminescentie tracking van menselijke neurale voorlopercellen in de hersenen van de muis

Het huidige protocol biedt een stapsgewijze procedure voor snelle en gelijktijdige optische clearing, multi-round labeling en 3D volumetrische reconstructie van tientallen postmortale menselijke hersensecties door de (SWITCH - H2O2 - Antigen Retrieval - 2,2'-thiodiethanol [TDE]) SHORT weefseltransformatietechniek te combineren met light-sheet fluorescentiemicroscopiebeeldvorming in een routinematig high-throughput protocol.

Optische opheldering en etikettering voor lichtbladfluorescentiemicroscopie in grootschalige beeldvorming van het menselijk brein

Een nieuw protocol voor gepersonaliseerde transcraniële magnetische stimulatie in combinatie met elektro-encefalografie (TMS-EEG) mapping van corticale netwerken, geïnformeerd door meerdere magnetische resonantie beeldvorming (MRI) datamodaliteiten.

Neuroimaging-geleide TMS-EEG voor real-time corticale netwerkmapping

De verwerving van dynamische positronemissietomografie (PET)-gegevens en reconstructie in tijdsbestekken maakt analyse van metabole hersenconnectiviteit op het niveau van één persoon mogelijk. We beschrijven een methode om [18F]FDG dynamische PET-gegevens van de hersenen van de rat te verkrijgen en een connectiviteitsmatrix te verkrijgen door de extractie van tijd-activiteitscurven van interessante volumes.

Studie van metabole hersenconnectiviteit met behulp van 2-Deoxy-2-[18F]Fluoro-D-Glucose dynamische positronemissietomografie op het niveau van één proefpersoon

Leer hoe functionele MRI en intra-operatieve mapping worden gebruikt om kritieke hersengebieden te identificeren tijdens tumoroperaties. Deze methode behoudt taal- en motorische functies en verbetert chirurgische uitkomsten.

Translationele hersen toewijzing aan de Universiteit van Rochester Medical Center: behoud van de geest door gepersonaliseerde hersenen mapping (Video) | JoVE Journal

Translationele hersen toewijzing aan de Universiteit van Rochester Medical Center: behoud van de geest door gepersonaliseerde hersenen mapping

Meer video's verkennen