Artigo de método

Rastreamento ocular simultâneo e gravação de neurônio único para identificar neurônios seletivos para alvos

8 de julho de 2025

Neste artigo

Resumo

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Fonte: Wang, S., et al. Rastreamento ocular simultâneo e gravações de neurônio único em pacientes com epilepsia humana. J. Vis. Exp. (2019).

O vídeo demonstra um ensaio para identificar neurônios seletivos para alvos por meio de rastreamento ocular simultâneo e gravações de neurônio único. Um participante humano tem a tarefa de identificar um objeto-alvo entre uma série de objetos em uma tela, e o movimento dos olhos é rastreado. Simultaneamente, a taxa de disparo de neurônios individuais é registrada por meio de eletrodos implantados no cérebro. Os dados de ambas as gravações são correlacionados para avaliar a presença de neurônios seletivos para alvos.

Protocolo

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Todos os procedimentos envolvendo participantes humanos foram realizados em conformidade com as diretrizes institucionais, nacionais e internacionais para o bem-estar humano e foram revisados pelo conselho de revisão institucional local.

1. Participantes

  1. Recrute pacientes neurocirúrgicos com epilepsia intratável que estão sendo submetidos à colocação de eletrodos intracranianos para localizar suas crises epilépticas.
  2. Insira eletrodos de profundidade com microfios embutidos em todos os locais-alvo clinicamente indicados, que normalmente incluem um subconjunto de amígdala, hipocampo, córtex cingulado anterior e área motora pré-suplementar. Veja detalhes para implantação em nosso protocolo anterior.
  3. Assim que o paciente retornar à unidade de monitoramento de epilepsia, conecte o equipamento de gravação para macro e micro registros. Isso inclui preparar cuidadosamente um envoltório de cabeça que inclua estágios de cabeça. Em seguida, aguarde que o paciente se recupere da cirurgia e realize testes quando o paciente estiver totalmente acordado (normalmente pelo menos 36 a 48 horas após a cirurgia).

2. Configuração experimental

  1. Conecte o computador de estímulo ao sistema de eletrofisiologia e ao rastreador ocular seguindo o diagrama da Figura 1.
  2. Use o sistema remoto de rastreamento ocular infravermelho não invasivo (consulte a Tabela de Materiais). Coloque o sistema de rastreamento ocular em um carrinho móvel robusto (Figura 1A, B). No mesmo carrinho, conecte um braço flexível que segura uma tela de cristal líquido (LCD). Use o modo remoto para rastrear a cabeça e os olhos do paciente.
  3. Coloque uma fonte de alimentação ininterrupta (UPS) totalmente carregada no carrinho de rastreamento ocular e conecte todos os dispositivos relacionados ao rastreamento ocular (ou seja, LCD na frente do paciente, câmera e fonte de luz do rastreador ocular e computador host do rastreador ocular) ao no-break em vez de a uma fonte de alimentação externa.
  4. Ajuste a distância entre o paciente e a tela LCD para 60-70 cm e ajuste o ângulo da tela LCD para que a superfície da tela fique aproximadamente paralela ao rosto do paciente. Ajuste a altura da tela em relação à cabeça do paciente de forma que a câmera do rastreador ocular fique aproximadamente na altura do nariz do paciente.
  5. Forneça ao paciente a caixa de botões ou o teclado. Verifique se os gatilhos (lógica transistor-transistor, TTL) e o pressionamento de botão foram registrados corretamente antes de iniciar o experimento.

3. Gravação de neurônio único

  1. Inicie o software de aquisição. Primeiro, inspecione visualmente os potenciais de campo local de banda larga (0,1 Hz - 8 kHz) e certifique-se de que eles não estejam contaminados pelo ruído da linha. Caso contrário, siga os procedimentos padrão para remover o ruído.
  2. Para identificar neurônios individuais, filtre o sinal (300 Hz - 8 KHz). Selecione um dos oito microfios como referência para cada feixe de microfios. Teste diferentes referências e ajuste a referência para que (1) os outros 7 canais mostrem neurônios claros e (2) a referência não contenha neurônios. Defina a faixa de entrada para ser ± 2.000 μV.
  3. Habilite salvar os dados como um arquivo NRD (ou seja, o arquivo de dados brutos de banda larga que será usado para classificação de pico off-line subsequente) antes de gravar os dados. Defina a taxa de amostragem para 32 kHz.

4. Acompanhamento ocular

  1. Inicie o software de rastreamento ocular. Por ser um sistema livre de fixação da cabeça, coloque o adesivo na testa do paciente para que o rastreador ocular possa se ajustar aos movimentos da cabeça.
  2. Ajuste a distância e o ângulo entre o rastreador ocular e o paciente para que o marcador alvo, a distância da cabeça, a pupila e o reflexo da córnea (CR) sejam marcados como prontos (conforme mostrado em verde no software de rastreamento ocular; A Figura 2 mostra um bom exemplo de tela de configuração da câmera). Clique no olho a ser gravado e defina a taxa de amostragem para 500 Hz.
  3. Use o ajuste automático da pupila e do limiar CR. Para pacientes que usam óculos, ajuste a posição e/ou o ângulo do iluminador e da câmera para que os reflexos do vidro não interfiram na aquisição da pupila.
  4. Calibre o rastreador ocular com o método de grade de 9 pontos integrado no início de cada bloco. Confirme se as posições dos olhos (mostradas como "+") são bem registradas como uma grade de 9 pontos. Caso contrário, refaça a calibração.
  5. Aceite a calibração e faça a validação. Aceite a validação se o erro máximo de validação for < 2° e o erro médio de validação for < 1°. Caso contrário, refaça a validação.
  6. Faça a correção de desvio e prossiga para o experimento real.

5. Tarefa

  1. Nesta tarefa de busca visual, use os estímulos de nosso estudo anterior e siga o procedimento da tarefa conforme descrito anteriormente.
  2. Forneça instruções de tarefas aos participantes. Instrua os participantes a encontrar o item de destino na matriz de pesquisa e responda o mais rápido possível. Instrua os participantes a pressionar o botão esquerdo de uma caixa de resposta (consulte Tabela de Materiais) se encontrarem o alvo e o botão direito se acharem que o alvo está ausente. Instrua explicitamente os participantes de que haverá ensaios alvo-presente e alvo-ausente.
  3. Inicie o software de apresentação de estímulos (consulte a Tabela de Materiais) e execute a tarefa: Apresente uma sugestão alvo por 1 s e apresente a matriz de pesquisa usando o software de apresentação de estímulos. Grave o pressionamento de botões e forneça feedback tentativa a tentativa (Correto, Incorreto ou Tempo Limite) aos participantes.

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Resultados

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Figura 1. Configuração experimental. (A) Os painéis esquerdos mostram um esboço das conexões entre os diferentes sistemas. O computador de estímulo serve como controlador central. Ele se conecta ao sistema de eletrofisiologia através da porta paralela e envia pulsos TTL como gatilhos. O computador de estímulo se conecta ao sistema de rastreamento ocular por meio de um cabo ethernet, ...

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Divulgações

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Não há conflitos de interesse declarados.

Materiais

Lista de materiais utilizados neste artigo
NomeEmpresaNúmero de catálogoComentários
Caixa de Resposta Cedrus Cedrus (https://cedrus.com/) RB-844 Caixa de botões
Computador portátil de Dell Dell (https://dell.com) Precisão 7520 Computador de estímulo
EyeLink Rastreador Ocular Pesquisa SR (https://www.srresearch.com) 1000 Plus Remote com computador host para laptop e suporte de braço LCD Rastreamento ocular
Sistema de Neurofisiologia Neuralynx Neuralynx (https://neuralynx.com)ATLAS 128 Eletrofisiologia
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