Artykuł metodologiczny

Jednoczesne śledzenie ruchu gałek ocznych i rejestracja pojedynczych neuronów w celu identyfikacji neuronów selektywnych

8 lipca 2025

W tym artykule

Streszczenie

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Źródło: Wang, S., et al. Jednoczesne śledzenie ruchu gałek ocznych i zapisy pojedynczych neuronów u pacjentów z padaczką. J. Vis. Exp. (2019).

Film demonstruje test do identyfikacji neuronów selektywnych poprzez jednoczesne śledzenie ruchu gałek ocznych i zapisy pojedynczych neuronów. Ludzki uczestnik ma za zadanie zidentyfikować obiekt docelowy spośród szeregu obiektów na wyświetlaczu, a ruch gałek ocznych jest śledzony. Jednocześnie szybkość odpalania pojedynczych neuronów jest rejestrowana przez elektrody wszczepione do mózgu. Dane z obu nagrań są skorelowane w celu oceny obecności neuronów selektywnych wobec celu.

Protokół

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Wszystkie procedury z udziałem ludzi zostały przeprowadzone zgodnie z instytucjonalnymi, krajowymi i międzynarodowymi wytycznymi dotyczącymi dobrobytu ludzi i zostały sprawdzone przez lokalną komisję rewizyjną instytucji.

1. Uczestnicy

  1. Rekrutacja pacjentów neurochirurgicznych z nieuleczalną padaczką, którzy są poddawani umieszczaniu elektrod wewnątrzczaszkowych w celu zlokalizowania napadów padaczkowych.
  2. Włóż elektrody wgłębne z osadzonymi mikrodrutami do wszystkich klinicznie wskazanych lokalizacji docelowych, które zazwyczaj obejmują podzbiór ciała migdałowatego, hipokampa, przedniej kory obręczy i przeduzupełniającego obszaru motorycznego. Zobacz szczegóły dotyczące implantacji w naszym poprzednim protokole.
  3. Gdy pacjent wróci do unitu monitorującego padaczkę, należy podłączyć sprzęt rejestrujący zarówno do makro, jak i mikro zapisów. Obejmuje to staranne przygotowanie chusty na głowę, która obejmuje etapy na głowę. Następnie poczekaj, aż pacjent dojdzie do siebie po operacji i przeprowadź testy, gdy pacjent jest w pełni przytomny (zwykle co najmniej 36 do 48 godzin po operacji).

2. Konfiguracja eksperymentalna

  1. Podłącz komputer bodźca do systemu elektrofizjologii i eye trackera zgodnie ze schematem na rysunku 1.
  2. Korzystaj ze zdalnego, nieinwazyjnego systemu śledzenia ruchu gałek ocznych w podczerwieni (patrz tabela materiałów). Umieść system śledzenia ruchu gałek ocznych na solidnym wózku mobilnym (Rysunek 1A, B). Do tego samego wózka przymocuj elastyczne ramię, w którym znajduje się wyświetlacz ciekłokrystaliczny (LCD). Użyj trybu zdalnego, aby śledzić głowę i oczy pacjenta.
  3. Umieść w pełni naładowany zasilacz awaryjny (UPS) na wózku śledzenia ruchu gałek ocznych i podłącz wszystkie urządzenia związane ze śledzeniem ruchu gałek ocznych (tj. wyświetlacz LCD przed pacjentem, kamerę śledzącą ruch gałek ocznych i źródło światła oraz komputer hosta śledzenia ruchu gałek ocznych) do zasilacza UPS, a nie do zewnętrznego źródła zasilania.
  4. Dostosuj odległość między pacjentem a ekranem LCD do 60-70 cm i wyreguluj kąt ekranu LCD tak, aby powierzchnia ekranu była w przybliżeniu równoległa do twarzy pacjenta. Dostosuj wysokość ekranu względem głowy pacjenta tak, aby kamera monitora ruchu gałek ocznych znajdowała się w przybliżeniu na wysokości nosa pacjenta.
  5. Zaopatrz pacjenta w skrzynkę z przyciskami lub klawiaturę. Przed rozpoczęciem eksperymentu sprawdź, czy wyzwalacze (logika tranzystor-tranzystor, TTL) i naciśnięcie przycisku są prawidłowo zarejestrowane.

3. Zapis pojedynczego neuronu

  1. Uruchom oprogramowanie do akwizycji. Najpierw należy dokonać oględzin kontroli wzrokowej lokalnych potencjałów pola szerokopasmowego (0,1 Hz - 8 kHz) i upewnić się, że nie są one zanieczyszczone zakłóceniami linii. W przeciwnym razie postępuj zgodnie ze standardowymi procedurami, aby usunąć szum.
  2. Aby zidentyfikować pojedyncze neurony, należy przefiltrować sygnał pasmowo-przepustowy (300 Hz - 8 KHz). Wybierz jeden z ośmiu mikroprzewodów jako odniesienie dla każdej wiązki mikroprzewodów. Przetestuj różne referencje i dostosuj odniesienie tak, aby (1) pozostałe 7 kanałów pokazywało wyraźne neurony i (2) odniesienie nie zawierało neuronów. Ustaw zakres wejściowy na ± 2 000 μV.
  3. Włącz zapisywanie danych jako pliku NRD (tj. pliku danych surowych szerokopasmowych, który będzie używany do późniejszego sortowania spajków w trybie off-line) przed zapisaniem danych. Ustaw częstotliwość próbkowania na 32 kHz.

4. Śledzenie ruchu gałek ocznych

  1. Uruchom oprogramowanie do śledzenia ruchu gałek ocznych. Ponieważ jest to system bez fiksacji głowy, umieść naklejkę na czole pacjenta, aby eye tracker mógł dostosować się do ruchów głowy.
  2. Dostosuj odległość i kąt między urządzeniem śledzącym ruch gałek ocznych a pacjentem tak, aby znacznik celu, odległość głowy, źrenica i odbicie rogówki (CR) były oznaczone jako gotowe (jak pokazano na zielono w oprogramowaniu do śledzenia ruchu gałek ocznych; Rysunek 2 przedstawia dobry przykładowy ekran konfiguracji kamery). Kliknij oko, które chcesz nagrać i ustaw częstotliwość próbkowania na 500 Hz.
  3. Skorzystaj z automatycznej regulacji źrenicy i progu CR. W przypadku pacjentów noszących okulary należy dostosować położenie i/lub kąt oświetlacza i kamery tak, aby odbicia od szkła nie przeszkadzały w nabywaniu źrenic.
  4. Skalibruj urządzenie śledzące ruch gałek ocznych za pomocą wbudowanej metody 9-punktowej siatki na początku każdego bloku. Upewnij się, że pozycje oczu (pokazane jako "+") są ładnie rejestrowane jako siatka 9-punktowa. W przeciwnym razie powtórz kalibrację.
  5. Zaakceptuj kalibrację i przeprowadź walidację. Zaakceptuj walidację, jeśli maksymalny błąd walidacji wynosi < 2°, a średni błąd walidacji wynosi < 1°. W przeciwnym razie ponów walidację.
  6. Wykonaj korektę dryfu i przejdź do właściwego eksperymentu.

5. Zadanie

  1. W tym wizualnym zadaniu wyszukiwania wykorzystaj bodźce z naszego poprzedniego badania i postępuj zgodnie z procedurą zadania, jak opisano wcześniej.
  2. Przekaż uczestnikom instrukcje dotyczące zadań. Poinstruuj uczestników, aby znaleźli element docelowy w tablicy wyszukiwania i odpowiedzieli tak szybko, jak to możliwe. Poinstruuj uczestników, aby nacisnęli lewy przycisk w polu odpowiedzi (patrz Spis materiałów), jeśli znajdą cel, i prawy przycisk, jeśli uważają, że cel jest nieobecny. Wyraźnie poinstruuj uczestników, że będą prowadzone badania kliniczne z udziałem i bez celu.
  3. Uruchom oprogramowanie do prezentacji bodźców (patrz Spis materiałów) i uruchom zadanie: Przedstaw wskazówkę docelową przez 1 s i zaprezentuj tablicę wyszukiwania za pomocą oprogramowania do prezentacji bodźców. Nagrywaj naciśnięcia przycisków i przekazuj uczestnikom informacje zwrotne (poprawne, nieprawidłowe lub przekroczenie limitu czasu).

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Wyniki

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

figure-results-1
Rysunek 1. Konfiguracja eksperymentalna. (A) Na lewych panelach znajduje się szkic połączeń między różnymi systemami. Komputer bodźca służy jako centralny kontroler. Łączy się z systemem elektrofizjologicznym przez port równoległy i wysyła impulsy TTL jako wyzwalacze. Komputer bodźcowy łączy się z systemem śledzenia ruchu gałek ocznych za pomocą Ethernet, za pomocą którego wysyła wi...

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Oświadczenia

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
Nie stwierdzono konfliktu interesów.

Materiały

Lista materiałów użytych w tym artykule
NazwaFirmaNumer katalogowyKomentarze
Skrzynka odpowiedzi Cedrus Cedrus (https://cedrus.com/) RB-844 Skrzynka na guziki
Notebook firmy Dell Kotlina (https://dell.com) Precyzja 7520 Komputer bodźcowy
EyeLink Eye Tracker (urządzenie śledzące ruch gałek ocznychBadania SR (https://www.srresearch.com) Pilot 1000 Plus z komputerem hosta do laptopa i uchwytem na ramię LCD Śledzenie ruchu gałek ocznych
System neurofizjologii Neuralynx Neuralynx (https://neuralynx.com)ATLAS 128 Elektrofizjologia
Sortowanie Otwarty kod źródłowywersja 4.1 (RRID: SCR_015869) Algorytm sortowania spajków
Narzędzie do psychofizykibx Otwarty kod źródłowy PTB3 ( RRID: SCR_002881)Zestaw narzędzi Matlab do realizacji eksperymentów psychofizycznych
MATLAB (MATLAB) MathWorks Inc R2016a (RRID: SCR_001622) analiza danych
)

Przedruki i uprawnienia

Poproś o pozwolenie na ponowne wykorzystanie tekstu lub ilustracji tego artykułu JoVE

Poproś o pozwolenie

Tagi

Eye TrackingSingle Neuron RecordingTarget Selective NeuronsHuman Epilepsy PatientsMedial Temporal LobeDepth ElectrodesMicrowire ElectrodesElectrophysiology SystemButton Press ResponseStimulus Presentation Software

Powiązane artykuły