Wykonywanie zadań behawioralnych u osób z elektrodami wewnątrzczaszkowymi

Ogólnym celem poniższego eksperymentu jest ocena, w jaki sposób mózg koduje decyzje, grając w wojnę w grze karcianej. Osiąga się to poprzez to, że pacjenci grają w grę decyzyjną, jednocześnie rejestrując aktywność mózgu z wielu elektrod międzyczaszkowych, które zostały chirurgicznie wszczepione do celów klinicznych. W drugim kroku dane są analizowane w trybie offline w celu interpretacji wyników.

Uzyskano wyniki, które wskazują na znaczną modulację pasma gamma w układzie limbicznym na podstawie analizy widma mocy. Główną przewagą tej techniki nad innymi podobnymi, takimi jak FMRI, PET czy MEG, jest to, że oferuje zarówno wysoką rozdzielczość przestrzenną, jak i czasową, podczas gdy inne oferują tylko jedną lub drugą. Tak więc ta metoda może pomóc odpowiedzieć na niektóre kluczowe pytania w dziedzinie neuronauki związane z kognitywną kontrolą motoryczną, a także na kilka kluczowych pytań dotyczących łączności mózgu.

Cóż, ważne jest, aby podczas przeprowadzania tych eksperymentów być zarówno elastycznym, jak i cierpliwym. Ponieważ pacjenci mogą potrzebować spożywania posiłków, mogą mieć wizyty kliniczne, na których mogą mieć napad. Ta metoda ma na celu zapewnienie wglądu w to, w jaki sposób mózg koduje decyzje.

Może być również stosowany do różnych funkcji mózgu, takich jak funkcja językowa lub pamięć motoryczna. Powodem, dla którego robimy to doświadczenie, jest to, że mamy dużą liczbę pacjentów, którym wszczepiamy gardło i technikę, która jest również znana jako SEG. Wszczepiamy więc implanty w miejscach, które nigdy wcześniej nie były implantowane, aby zlokalizować napady i możemy skorzystać z okazji, aby zbadać te obszary.

Ponadto, przeprowadzasz to wyjątkowe i bardzo interesujące badanie Zacznij od oceny pacjentów z padaczką oporną na leczenie pod kątem implantacji elektrody wewnątrzczaszkowej. Jeśli pacjent jest dobrym kandydatem do inwazyjnej operacji, przeanalizuj istniejące MRI, PET i Meg pacjenta, a także patologię napadów, aby zoptymalizować rozmieszczenie elektrod. Następnie zidentyfikuj kwalifikujących się pacjentów zgodnie z zatwierdzonym protokołem IRB na podstawie kryteriów włączenia i wyłączenia.

Następnie spotkaj się z pacjentami w klinice i uzyskaj pisemną i świadomą zgodę. Przed podjęciem jakichkolwiek działań badawczych. Wyjaśnij badanemu uczestnikowi badanie i podkreśl, że udział w nim jest całkowicie dobrowolny i w żaden sposób nie wpłynie na opiekę kliniczną.

Poinformuj również pacjenta, że jego dane pozostaną anonimowe i poufne oraz że może on w każdej chwili zrezygnować z udziału w badaniu. W żadnym wypadku system behawioralny obejmuje FD, zatwierdzone ramię robota do interakcji z pacjentem, laptop do sterowania programem behawioralnym, monitor do prezentowania pacjentowi bodźców zadaniowych oraz system akwizycji danych do przechowywania danych elektrofizjologicznych i behawioralnych przed wniesieniem sprzętu do pokoju pacjenta w pierwszej kolejności, upewnij się, że jest wystarczająca ilość miejsca, a także dostęp do niezbędnych gniazdek. Sprawdź również, czy wszystkie urządzenia i przewody są gotowe do przyspieszenia konfiguracji.

Kiedy pacjent jest gotowy, przynieś system behawioralny do pokoju i zacznij uruchamiać system behawioralny i ramię robota. Podłącz wyjście cyfrowego znacznika zdarzenia z komputera behawioralnego do kanałów DC systemu akwizycji elektrofizjologicznej. Spowoduje to zablokowanie w czasie zarejestrowanych stereofonicznych sygnałów elektroencefalograficznych z markerami zdarzeń behawioralnych.

Najlepiej jest użyć oddzielnego systemu akwizycji elektrofizjologicznej przeznaczonego do celów badawczych, jak pokazano tutaj. Następnie należy skalibrować ramię robota i ustawić je tak, aby zakres ruchu był komfortowy dla pacjenta. Gdy cały sprzęt jest już na miejscu, należy podjąć środki ostrożności, aby pacjenci nie wyrządzili sobie krzywdy w przypadku napadu.

Podczas zadania upewnij się, że przyciski zatrzymania awaryjnego są łatwo dostępne dla badaczy przez cały czas trwania zadania behawioralnego. Po zakończeniu konfiguracji platformy i kalibracji urządzenia interfejsu, wyjaśnij pacjentowi zadanie behawioralne i poproś pacjenta o przećwiczenie zadania. Zastosowaliśmy zadanie behawioralne podobne do dziecięcej wojny w gry.

Poproś pacjenta, aby założył się, czy jego karta jest większa niż karta komputera. Zagramy więc w tę grę przed komputerem. Zasadniczo w tym zadaniu jest jak w grze wojennej dla dzieci, w której próbujesz pokonać komputer.

Ale w tym przypadku, aby to ułatwić, używamy dwóch kart, czterech kart sześciu, ósemki i 10 kart zamiast jakichkolwiek figur i sposobu, w jaki działa gra. Jeśli myślisz, że wygrasz, stawiasz wysoki zakład. Jeśli myślisz, że przegrasz, stawiasz niski zakład i stawiasz zakład, poruszając tym robotycznym ramieniem, aby trafić w cel na ekranie.

A jeśli wygrasz, ty, jeśli wygrasz, wygrasz pieniądze. Jeśli przegrasz, stracisz pieniądze. Wybór zakładu opiera się na postrzeganiu przez pacjenta względnej wartości jego karty.

Uprościliśmy grę, używając tylko kart w jednym kolorze i ograniczając talię do 2, 4, 6, 8 i 10 ponumerowanych kart. W trakcie trwania zadania. Pokazuje kolejkę fiksacji na ekranie przez 350 milisekund.

Upewnij się, że pacjent przytrzymuje kursor nad znacznikiem fiksacji, aby rozpocząć zadanie. Następnie bodziec powinien być prezentowany przez 1000 milisekund. Pozwól pacjentowi zobaczyć swoją kartę, a obok niej znajduje się karta komputera zadrukowana stroną do dołu.

Po zniknięciu karty. Pokaż kolejkę do gry wyświetlającą dwie opcje, prosząc pacjenta o postawienie 5 lub 20 w oparciu o swoją kartę. Poproś pacjenta o postawienie zakładu, przesuwając kursor, używając ramienia robota nad wybranym zakładem.

Losowo dobierano pozycję zakładu z próby na próbę, aby upewnić się, że nie ma stronniczości opartej na pozycji Po wybraniu zakładu powinno nastąpić opóźnienie, po którym powinno nastąpić ujawnienie karty komputera. Obserwuj, czy próba zakończyła się wygraną, przegraną czy remisem i ile wygrano lub przegrano. Pozwól pacjentowi ćwiczyć, dopóki nie będzie pewny swojego działania i nie będzie miał żadnych pytań dotyczących zadania przed nagraniem.

Najpierw sprawdź, czy ustawienia w systemie akwizycji są odpowiednio wybrane i zapewnione. Jeśli pacjent jest gotowy, wyłącz światła w pomieszczeniu i telewizor, aby zminimalizować hałas w tle podczas nagrywania. Dodatkowo poproś pacjenta o powstrzymanie się od zachowań takich jak stukanie stopą, mówienie czy potrząsanie nogami.

Teraz rozpocznij zadanie, nagrywając pacjenta wykonującego zadanie. Prosimy pacjenta o wykonanie zadania przez 30 minut. Częstotliwość próbkowania systemu ramienia robotycznego powinna wynosić jeden kiloherc, a systemu rejestrującego SEEG dwa kiloherce.

Po sesji akwizycyjnej przeanalizuj dane, najpierw denimizując zarejestrowane dane SEEG, aby upewnić się, że informacje o pacjencie pozostają poufne, a dane są przesyłane anonimowo. Następnie uzyskaj współrzędne lokalizacji elektrod z pooperacyjnej tomografii komputerowej i przedoperacyjnego rezonansu magnetycznego, a na koniec zastosuj metody analizy sygnału, aby przeanalizować modulację aktywności mózgu zależną od zdarzenia. Tutaj możesz zobaczyć spektrum mocy działania w odniesieniu do trzech różnych eposów w zadaniu wojennym.

Pierwszy rząd przedstawia aktywność dolnego zakrętu czołowego, a drugi rząd przedstawia aktywność kory wzrokowej. Razy zera na wykresach w każdej kolumnie reprezentują wygląd opcji zakładów, pojawienie się pozytywnej nagrody i pojawienie się ujemnej nagrody. Kiedy badany zakłada się, zakręt czołowy dolny nie zmienia znacząco swojej aktywności.

W przeciwieństwie do tego, związana kora wzrokowa ma znaczącą zmianę w zakresie częstotliwości od 60 do 100 Hz, rozpoczynając się około 125 milisekund po instrukcji. Kiedy badany wygrywa rozdanie, występuje znaczna modulacja wąskiego pasma w paśmie częstotliwości od 40 do 50 Hz w dolnym zakręcie czołowym. Po około 250 milisekundach, ponownie, asocjacja kory wzrokowej ma znaczącą zmianę w zakresie częstotliwości od 60 do 100 Hz, zaczynając od około 125 milisekund.

Po instrukcji. Tutaj temat przegrał rękę. W przeciwieństwie do ręki wiatru, dolny zakręt czołowy nie reaguje, podczas gdy asocjacyjna kora wzrokowa po raz kolejny ulega znaczącej zmianie.

Dlatego ważne jest, aby pamiętać, próbując wykonać tę procedurę, że zawsze należy zachować poufność pacjenta, komfort pacjenta i szanować wolę pacjenta, jeśli zdecyduje się nie brać udziału. W dowolnym momencie tej procedury Po zakończeniu procedury dane mogą być analizowane za pomocą wielu metod w celu zbadania dokładnej natury komunikacji mózgowej. W związku z tym dane mogą być wykorzystane do przetestowania wielu różnych hipotez.

Dane, które zebraliśmy w tych eksperymentach, mogą być wykorzystywane przez wielu różnych naukowców, na przykład neurobiologów, a także naukowców zajmujących się behawiorystą i obliczeniami. Po obejrzeniu tego filmu powinieneś być w stanie wykonywać zadania behawioralne u pacjentów, którym wszczepiono elektrody SEEG Na Oddziale Monitorowania Padaczki projekt zadania można zmodyfikować w celu zbadania wielu różnych sposobów ludzkiego zachowania i choroby. Początkowo było trochę trudno wszystko ustawić, wybrać pacjentów, dostać właściwe zadanie, ale ostatecznie był to bardzo produktywny dzień.