Investigar a função do Deep Cortical e estruturas subcorticais Usando estereotáxica Eletroencefalografia: Lições da Cortex cingulado anterior

Estereotáxica eletroencefalografia (EEG) é uma técnica cirúrgica utilizada na cirurgia de epilepsia para ajudar a localizar apreensão focos. Ele também oferece uma oportunidade única de investigar a função cerebral. Aqui descrevemos como EEG pode ser utilizado para investigar os processos cognitivos em sujeitos humanos.

O objetivo geral deste procedimento é registrar sinais eletrofisiológicos das profundezas do cérebro. Isso é feito colocando primeiro eletrodos nas regiões alvo de interesse. O equipamento de aquisição de dados é então configurado ao lado do leito do paciente, e o paciente é instruído sobre como realizar uma tarefa cognitiva simples na etapa final.

Os sinais eletrofisiológicos são registrados através dos eletrodos enquanto o paciente completa a tarefa. Em última análise, a análise espectral multicônica é usada para demonstrar variações no campo local, atividade potencial no córtex cingulado anterior dorsal, dependendo da dificuldade da tarefa cognitiva. A vantagem da holografia estereoscópica sobre outras técnicas de gravação, como o implante da grade subdural, é que, com o EEG estéreo, temos acesso a estruturas profundas dentro do cérebro.

Esta é uma vantagem clínica quando pensamos que as convulsões podem estar surgindo dessas estruturas profundas e também do ponto de vista da pesquisa, porque nos dá acesso a áreas do cérebro às quais não temos acesso. Caso contrário, a seleção do paciente é extremamente importante porque esta técnica é particularmente adequada para a localização de convulsões provenientes de estruturas corticais e subcorticais profundas. Gravações como essas podem nos ajudar a responder a perguntas-chave no campo da epilepsia, por exemplo, onde começam as convulsões?

Onde as convulsões se espalham e como mapeamos essas áreas? Usando técnicas padrão de EEG, no entanto, esse método pode fornecer informações sobre a epilepsia e a origem de convulsões, e também podemos aplicá-lo a outros aspectos da neurociência, como cognição, memória e consciência social. Geralmente, os indivíduos novos neste método terão dificuldades com o componente de aquisição de dados da técnica porque a aquisição de sinais eletrofisiológicos pode ser complexa.

Após a tomografia computadorizada, retorne o paciente à sala de cirurgia e prepare o campo cirúrgico de acordo com métodos estéreis de rotina. Em seguida, usando coordenadas estereotáxicas impressas da varredura, defina as coordenadas para o primeiro eletrodo de profundidade na estrutura da cabeça nos planos vertical lateral e posterior anterior. As coordenadas são verificadas e modificadas, se necessário, por um cirurgião cos Usando uma estação de trabalho de computador na sala de cirurgia, use o bloco guia para identificar o local de inserção na pele e marque essa posição com uma caneta marcadora.

Injete um a dois mililitros de anestesia local na incisão marcada. Em seguida, use um bisturi número 11 para cortar a incisão marcada até o crânio e use um cautério monopolar direcionado com um opterador revestido para cauterizar a derme e o tecido profundo usando o bloco guia. Para manter a trajetória adequada, crie um furo de broca usando uma broca helicoidal de 2.1 milímetros e uma furadeira elétrica portátil.

Abra a dura-máter usando cautério monopolar guiado por uma sonda opteradora revestida rígida, ainda guiando a trajetória com o bloco guia. Aparafuse um parafuso de ancoragem no orifício e coloque uma sonda de estilete pré-medida através do parafuso de ancoragem para fazer uma trilha para o eletrodo. Em seguida, avance cuidadosamente o eletrodo até a profundidade pré-calculada, apertando o parafuso de ancoragem tampado para baixo para prender o eletrodo quando estiver no lugar.

Para garantir uma trajetória de colocação adequada para todos os eletrodos, traga o fluoroscópio estéril para o campo cirúrgico e obtenha uma imagem fluoroscópica AP. Em seguida, conecte os eletrodos ao sistema clínico de EEG para verificar as impedâncias apropriadas. Coloque o curativo.

Remova a estrutura estereotáxica da cabeça e acorde o paciente da anestesia. Para a configuração da tarefa comportamental, abra o software comportamental apropriado e defina o arquivo de condições projetado para executar a tarefa de interferência de várias fontes. Para incluir todos os quatro tipos de teste de igual frequência, pressione o botão definir condições para escolher o arquivo de condições desejado.

Em seguida, clique em testar na caixa de exibição para testar o monitor de exibição comportamental. O estímulo visual de teste deve aparecer por dois a três segundos. Em seguida, conecte a caixa de botões às entradas analógicas na placa de aquisição de dados e a uma fonte de alimentação.

Use um cabo de fita dividido em nove fitas para conectar oito das fitas à porta de zero a sete na parte de E/S digital da placa de aquisição de dados. Conectando a nona fita à porta zero na parte PFI digital da placa. Em seguida, defina a taxa de amostragem desejada no software do processador de sinal neural.

Por exemplo, aqui, a taxa de amostragem desejada é definida como 50.000 amostras por segundo com um alias e uma amostra on-line de 1000 amostras por segundo. Conclua a configuração conectando o amplificador ao processador de sinal neural via cabo de fibra óptica e o processador de sinal neural ao streamer de dados e a placa PCI óptica no computador de aquisição de dados neurais via cabo de fibra óptica. A chave para garantir a aquisição de dados bem-sucedida é testar a configuração do processamento do sinal antes de entrar no quarto do paciente para que a gravação possa prosseguir sem problemas.

Quando o monitor comportamental estiver pronto. Transporte o equipamento de pesquisa para o quarto do paciente, colocando o monitor na frente do paciente em uma mesa portátil. Conecte o monitor ao computador de controle comportamental com um cabo DVI padrão e coloque o equipamento de gravação em um local discreto.

Em seguida, conecte o sistema de pesquisa à caixa divisória que separa a gravação da pesquisa do sistema clínico. Em seguida, entregue a caixa de botões ao paciente e instrua-o a identificar o alvo pressionando o botão correspondente. Por fim, clique em executar para executar a tarefa e permitir que o paciente complete dois blocos de 150 tentativas cada usando o software do processador de sinal neural para controlar os parâmetros de gravação.

Uma vez que um paciente é selecionado para a colocação de eletrodo de EEG estereotáxico, uma ressonância magnética volumétrica T dois e T um com contraste é realizada. As trajetórias dos eletrodos estereotáxicos de EEG são então planejadas usando a navegação estereotáxica das sequências volumétricas de ressonância magnética. Essa técnica facilita a coleta de potenciais de campo local de estruturas profundas no córtex, como o córtex cingulado anterior dorsal, como mostrado aqui, o que não seria possível com uma colocação típica de eletrodo de superfície.

Após um número adequado de tentativas de tarefas de interferência de múltiplas fontes, os dados de potencial de campo local dos eletrodos de EEG estereotáxico no córtex cingulado anterior dorsal são pré-processados para alinhar os dados de potencial de campo local à apresentação Q para posterior análise a jusante. Além disso, uma vez alinhado o campo local, os dados potenciais podem ser calculados para examinar as mudanças na resposta eletrofisiológica média entre os tipos de ensaio. Posteriormente, espectrogramas multi taper são feitos para investigar as mudanças nas bandas de frequência ao longo do tempo.

De fato, como couro cabeludo, os estudos de EEG implicaram diferentes bandas de frequência na atividade observada no córtex cingulado anterior dorsal. A análise de frequência temporal é um método importante para vincular as alterações eletrofisiológicas observadas no córtex cingulado anterior dorsal com o comportamento correspondente apropriado. Uma vez dominado, leva cerca de duas a três horas com complicações mínimas.

Ao tentar este procedimento, é importante lembrar de adaptar a tarefa cognitiva à região cortical ou subcortical que está sendo registrada. Seguindo este procedimento, outros métodos de análise de dados podem ser aplicados, como a análise de frequência de tempo. Isso nos permite desvendar os efeitos de diferentes tipos de oscilações neurológicas em momentos diferentes.

Depois de assistir a este vídeo, você deve ter uma boa compreensão de como registrar sinais eletrofisiológicos das profundezas do cérebro usando eletrodos colocados estereoticamente e um equipamento de aquisição de dados.