Badanie funkcji głębokich struktur korowych i podkorowych za pomocą elektroencefalografii stereotaktycznej: lekcje z przedniej kory obręczy

Summary

Stereotaktyczna elektroencefalografia (SEEG) jest techniką operacyjną stosowaną w chirurgii epilepsji, która pomaga zlokalizować ogniska napadów. Jest to również wyjątkowa okazja do zbadania funkcji mózgu. Tutaj opisujemy, w jaki sposób SEEG może być wykorzystany do badania procesów poznawczych u ludzi.

Abstract

Stereotaktyczna elektroencefalografia (SEEG) to technika stosowana do lokalizacji ognisk napadowych u pacjentów z medycznie nieuleczalną padaczką. Procedura ta polega na przewlekłym umieszczaniu elektrod o dużej głębokości w obszarach mózgu, które zwykle są niedostępne po umieszczeniu elektrod z siatką podtwardówkową. SEEG daje zatem wyjątkową okazję do zbadania funkcji mózgu. W tym artykule pokazujemy, w jaki sposób SEEG może być wykorzystany do zbadania roli grzbietowej przedniej kory zakrętu obręczy (dACC) w kontroli poznawczej. Załączamy opis procedury SEEG, demonstrujący chirurgiczne rozmieszczenie elektrod. Opisujemy komponenty i procesy wymagane do rejestrowania danych o potencjale pola lokalnego (LFP) od osób, które wyraziły zgodę, podczas gdy są one zaangażowane w zadanie behawioralne. W podanym przykładzie badani odgrywają zadanie interferencji poznawczej, a my pokazujemy, w jaki sposób sygnały są rejestrowane i analizowane z elektrod w grzbietowej przedniej korze obręczy, obszarze ściśle zaangażowanym w podejmowanie decyzji. Kończymy dalszymi sugestiami, w jaki sposób można wykorzystać tę metodę do badania procesów poznawczych człowieka.

Introduction

Padaczka, powszechne zaburzenie neurologiczne charakteryzujące się wielokrotnymi nawracającymi napadami w czasie, stanowi 1% światowego obciążenia chorobami ¹. Leki przeciwpadaczkowe nie są w stanie opanować napadów u 20 - 30% pacjentów ^2,3. U tych pacjentów z problemami medycznymi często wskazana jest operacja padaczki ^4,5. Decyzja o przystąpieniu do operacji wymaga zlokalizowania ogniska napadu, co jest warunkiem wstępnym sformułowania planu chirurgicznego. Początkowo stosuje się techniki nieinwazyjne do lateralizacji i lokalizacji ogniska napadu. Na przykład elektroencefalografia (EEG) mierzy aktywność elektryczną kory mózgowej zare....

Protocol

Upewnij się, że każdy pacjent jest oceniany pod kątem przydatności do badania naukowego, a odpowiedni pacjenci muszą wyrazić zgodę na udział w badaniu zgodnie z lokalnymi procedurami IRB.

1. Selekcja pacjentów do SEEG i badań

1. Wybór pacjenta do SEEG
   Uwaga: Pacjenci z padaczką muszą być oceniani klinicznie przez multidyscyplinarny zespół składający się z epileptologów, neuropsychologów i neurochirurgów.
   1. Upewnij się, że pacjent ma medycznie oporną na leczenie padaczkę ogniskową, zdefiniowaną jako brak odpowiedzi na co najmniej 2 odpowiednie próby leków przeciwpadaczkowych.
   2. Upewnij się, że techniki niei....

Results

Gdy pacjent zostanie wybrany do umieszczenia elektrody SEEG, przechodzi wolumetryczny rezonans magnetyczny T2 i T1 z kontrastowym wzmocnieniem. Trajektorie elektrod SEEG są następnie planowane przy użyciu stereotaktycznej nawigacji wolumetrycznych sekwencji MRI (ryc. 1). Technika ta pozwala na zbieranie lokalnych potencjałów pola ze struktur znajdujących się głęboko w korze mózgowej, takich jak grzbietowa przednia część kory obręczy (jasnopomarańczowa trajektoria, ryc. 1), co nie byłoby .......

Discussion

W niniejszej pracy SEEG został wykorzystany do zbadania aktywności lokalnych populacji neuronów w obrębie dACC podczas zadania decyzyjnego u ludzi. Wcześniejsze prace polegały na badaniu aktywności poszczególnych neuronów w dACC za pomocą śródoperacyjnych zapisów mikroelektronów ¹⁴ i wykazali, że aktywność dACC jest modulowana przez wcześniejszą aktywność. Badania mikroelektrod umożliwiają zbadanie aktywności impulsowej poszczególnych neuronów. SEEG mierzy LFP, które są związane ze zsumowanymi potencjałami syn.......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
wyzwalający I/O	Natus Medical Inc.	5029	PS2 do BNC
BNC do impulsów analogowych			Można zamówić w większości sklepów z elektroniką.
Listwa zasilająca z ochroną przeciwprzepięciową i podtrzymaniem bateryjnym	Tripp Lite	SMART500RT1U UPC	Źródło zasilania i kopia zapasowa
Instrumenty krajowe wielofunkcyjna skrzynka do akwizycji danych DAQ Karty DAQ NI PCIe-6382	National Instruments	PCIe-6382 z BNC 2090A	do interfejsu kontroli behawioralnej
Pudełko na przyciski wykonane na zamówienie - urządzenie			interfejsu człowiekaMożna użyć dowolnego urządzenia interfejsu użytkownika z trzema przyciskami. Alternatywnie można użyć 3 przycisków klawiatury.
128-kanałowy kliniczny system monitorowania wewnątrzczaszkowego EEG Xltek EMU128FS	Natus Medical Inc.	002047c	System rejestracji klinicznej
Monitor pacjenta i powiązane do prezentacji bodźców wizualnych	Dell	U2212HMc	Większość monitorów jest tutaj odpowiednia.
Osobisty komputer z oprogramowaniem behawioralnym z zainstalowanymi kartami DAQ	Superlogics	SL-2U-PD-Q87SLQ-BA	Komputer do nagrywania danych neuronowych
sieciowy do monitora			Zwykle dostarczany z monitorem, można go kupić w każdym sklepie z elektroniką.
Oprogramowanie Monkey Logic, które działa na Matlab 2010A			Bezpłatnie ze strony MonkeyLogic
Oprogramowanie MATLAB 2010a z zestawem narzędzi do akwizycji danych	Oprogramowanie Mathworks		Matlab
elektrody sEEG AD TECH lub PMT	AD TECH	2102-##-101	Końcówka platynowa, średnica (0,89 mm, 1 mm, 1,1 mm), długość nieizolowana 2,3 mm; ## w numerze katalogowym wskazuje liczbę styków na elektrodzie (08, 10, 12 lub 16)
Złącza Cabrio	PMT	2125-##-01	## w numerze katalogowym oznacza liczbę styków na elektrodzie (08, 10, 12 lub 16)
Wzmacniacz Tucker Davis Technologies Przedwzmacniacz	Tucker Davs Technologies	PZ5	do danych neuronowych
Procesor Tucker Davis Technologies	Tucker Davs Technologies	RZ2	Procesor sygnału neuronowego do danych neuronowych
Streamer danych TuckerDavis	Technologies Tucker Davs Technologies	RS4	Streamer i przechowywanie danych
światłowodowe do łączenia systemów TDT	Tucker Davs Technologies	F05	światłowodowe do łączenia produktów Tucker Davis Technologies.
taśmowy i złącze szeregowe zatrzaskowe do markerów			Można zamówić w sklepach z elektroniką ost
komputer osobisty z uruchomionym oprogramowaniem TDT RPvdsEx i OpenEx	Superlogics	SL-2U-PD-Q87SLQ-BA	komputer do kontroli behawioralnej
Szafa serwerowa Middle Atlantic z kółkami	Middle Atlantic Products	PTRK-21	Obudowa serwerowa do przechowywania wszystkich elementów badawczych
Skrzynka rozdzielacza Tucker Davis Technologies do dzielenia badań klinicznych i badawczych	Tucker Davs Technologies		Ta skrzynka rozgałęźna jest urządzeniem pół-niestandardowym. Badacze powinni skonsultować się z neurologami w sprawie podziału badań i zapisów klinicznych w sposób, który nie koliduje z opieką kliniczną.
Monitor badacza z wymaganymi	Dell	U2212HMc	Większość monitorów jest tutaj odpowiednia.
Źródło zasilania skrzynki guzikowej - 5 woltów, 2 ampery	Można kupić w każdym sklepie z elektroniką
Karta PCI z interfejsem optycznym TDT	Tucker Davs Technologies	P05