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

O objetivo geral deste procedimento é registrar sinais eletrofisiológicos provenientes das regiões profundas do cérebro. Isso é realizado primeiramente posicionando eletrodos nas regiões-alvo de interesse. Em seguida, o sistema de aquisição de dados é montado ao lado da cama do paciente, e, na etapa final, o paciente recebe instruções sobre como realizar uma tarefa cognitiva simples.

Os sinais eletrofisiológicos são registrados por meio dos eletrodos enquanto o paciente realiza a tarefa. Em última análise, utiliza-se uma análise espectral multifacetada para demonstrar as variações no campo local, na atividade potencial no córtex cingulado anterior dorsal, dependendo da dificuldade da tarefa cognitiva. A vantagem da estereoeletroencefalografia em relação a outras técnicas de registro, como a implantação de grades subdurais, é que, com a eletroencefalografia estereotáxica, temos acesso a estruturas profundas do cérebro.

Essa é uma vantagem clinicamente quando consideramos que as crises podem estar se originando dessas estruturas profundas e também do ponto de vista da pesquisa, pois nos dá acesso a áreas do cérebro às quais normalmente não temos acesso. Caso contrário, a seleção dos pacientes é criticamente importante, porque essa técnica é particularmente adequada para a localização de crises provenientes de estruturas corticais profundas e subcorticais. Gravações como essas podem nos ajudar a responder perguntas fundamentais no campo da epilepsia, por exemplo, onde as crises começam?

Onde as crises se espalham, e como mapeamos essas áreas? Utilizando técnicas padrão de EEG, este método pode fornecer informações sobre epilepsia e origem das crises, e também podemos aplicá-lo a outros aspectos da neurociência, como cognição, memória e consciência social. Geralmente, indivíduos novos nesta técnica terão dificuldades com a aquisição de dados do método, pois a obtenção de sinais eletrofisiológicos pode ser complexa.

Após a tomografia computadorizada, retorne o paciente à sala de operações e prepare o campo cirúrgico de acordo com os métodos assépticos de rotina. Em seguida, utilizando as coordenadas estereotáxicas impressas do exame, defina as coordenadas para o primeiro eletrodo de profundidade no arcabouço craniano nos planos lateral vertical e ântero-posterior. As coordenadas são verificadas e modificadas, se necessário, por um cirurgião assistente. Usando uma estação de trabalho computadorizada na sala de operações, utilize o bloco guia para identificar o local de inserção na pele e marque essa posição com uma caneta de marcação.

Injecte um a dois mililitros de anestesia local na incisão marcada. Em seguida, use uma lâmina número 11 para fazer um pequeno corte na incisão marcada até o crânio, e utilize uma eletrocautério monopolar direcionado com um opterador revestido para cauterizar a derme e os tecidos profundos usando o bloco guia. Para manter a trajetória adequada, crie um orifício de trepanação utilizando uma broca helicoidal de 2,1 milímetros e uma furadeira elétrica manual.

Abra a dura-máter usando eletrocoagulação monopolar guiada por uma sonda rígida revestida, mantendo o trajeto guiado pelo bloco de orientação. Parafuse um pino de ancoragem no orifício e insira uma sonda estilete pré-medida através do pino de ancoragem para criar um trajeto para o eletrodo. Em seguida, avance cuidadosamente o eletrodo até a profundidade previamente calculada, apertando o pino de ancoragem com tampa para fixar o eletrodo em posição.

Para garantir uma trajetória adequada de posicionamento para todos os eletrodos, traga o fluoroscópio estéril coberto para o campo cirúrgico e obtenha uma imagem fluoroscópica em incidência ântero-posterior (AP). Em seguida, conecte os eletrodos ao sistema clínico de EEG para verificar as impedâncias apropriadas. Aplique o curativo.

Remova o quadro estereotáxico da cabeça e desperte 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 multissensorial. Para incluir os quatro tipos de ensaio com frequência igual, 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. A seguir, conecte a caixa de botões às entradas analógicas da placa de aquisição de dados e a uma fonte de energia.

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

Por exemplo, aqui, a taxa de amostragem desejada é definida como 50.000 amostras por segundo com um alias e uma redução de amostragem online de 1.000 amostras por segundo. Conclua a configuração conectando o amplificador ao processador de sinal neural por meio de cabo de fibra óptica e o processador de sinal neural ao transmissor de dados e à placa PCI óptica no computador de aquisição de dados neurais por meio de cabo de fibra óptica. A chave para garantir uma aquisição de dados bem-sucedida é testar a configuração de processamento de sinal antes de entrar no quarto do paciente, para que a gravação possa prosseguir sem interrupções.

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

Em seguida, conecte o sistema de pesquisa à caixa divisor que separa a gravação de pesquisa do sistema clínico. Então, entregue a caixa de botões ao paciente e instrua-o a identificar o alvo pressionando o botão correspondente. Por fim, clique em executar para iniciar a tarefa e permita que o paciente complete dois blocos de 150 tentativas cada, utilizando o software do processador de sinais neurais para controlar os parâmetros de gravação.

Uma vez que um paciente é selecionado para a colocação de eletrodos de EEG estereotáxico, realiza-se uma ressonância magnética volumétrica com sequências ponderadas em T2 e em T1 com contraste. Em seguida, os trajetos dos eletrodos de EEG estereotáxico são planejados utilizando a navegação estereotáxica das sequências de RM volumétricas. Esta técnica facilita a coleta de potenciais de campo locais de estruturas profundas do córtex, como o córtex cingulado anterior dorsal mostrado aqui, o que não seria possível com uma colocação típica de eletrodos de superfície.

Após um número adequado de ensaios com tarefas de interferência de múltiplas fontes, os dados do potencial de campo local provenientes dos eletrodos de EEG estereotáxico na região do córtex cingulado anterior dorsal são pré-processados para alinhar os dados do potencial de campo local à apresentação do estímulo Q, visando análises posteriores. Além disso, uma vez alinhados, os dados do potencial de campo local podem ser médios para examinar as alterações na resposta eletrofisiológica média entre os tipos de ensaio. Posteriormente, são gerados espectrogramas com múltiplos tapers para investigar as alterações nas bandas de frequência ao longo do tempo.

De fato, estudos de EEG no couro cabeludo têm implicado diferentes bandas de frequência na atividade observada no córtex cingulado anterior dorsal. A análise no domínio tempo-frequência é um método importante para relacionar as alterações eletrofisiológicas observadas no córtex cingulado anterior dorsal com o comportamento correspondente apropriado. Uma vez dominada, a técnica leva cerca de duas a três horas, com complicações mínimas.

Ao realizar este procedimento, é importante lembrar-se de adaptar a tarefa cognitiva à região cortical ou subcortical que está sendo registrada. Após este procedimento, outros métodos de análise de dados podem ser aplicados, como a análise de tempo-frequência. Estes permitem desvendar os efeitos de diferentes tipos de oscilações neurais em diferentes momentos.

Após assistir a este vídeo, você deverá ter uma boa compreensão de como registrar sinais eletrofisiológicos de regiões profundas do cérebro utilizando eletrodos posicionados estereotaxicamente e um sistema de aquisição de dados.