Combinadas Funções Invasiva subcorticais e Superfície Non-invasive neurofisiológica Gravações de Avaliação da cognitivos e emocionais em humanos

O objetivo geral deste procedimento é avaliar as funções cognitivas e emocionais de estruturas cerebrais interativas por meio de gravações simultâneas de fontes neuronais profundas e superficiais. Este método pode ajudar a responder perguntas fundamentais na neurofisiologia humana, como a relação entre padrões de atividade cerebral e a função cerebral, especialmente em relação a áreas cerebrais profundas e de difícil acesso.

A principal vantagem desta técnica é que utiliza a estrutura de pacientes submetidos à estimulação cerebral profunda para extrair informações em tempo real das estruturas corticais e subcorticais em humanos durante tarefas cognitivas e emocionais. Os passos de gravação nesta seção concentram-se em um paciente com transtorno do movimento realizando uma tarefa de flanker. Os passos de análise na próxima seção, no entanto, concentram-se em um paciente com transtorno crônico da consciência ouvindo um paradigma de fala cognitiva e emocional.

Para começar, configure o equipamento de eletroencefalografia, ou EEG, na sala de testes. Conecte o computador de gravação ao sistema de EEG e inicie o software de gravação de EEG. Clique em Arquivo e depois em Novo Espaço de Trabalho para definir o espaço de trabalho no software de gravação de EEG, especificando uma frequência de amostragem de cinco quilohertz, uma frequência de corte baixa e uma frequência de corte alta, canais de EEG de acordo com o sistema internacional 10-20 e canais de potencial de campo local, ou LFP.

Clique em Monitorar para verificar se os canais especificados estão agora configurados para gravação. Em seguida, configure o computador de estímulo e verifique a conexão com a porta paralela do sistema de EEG. Inicie o software de estímulo.

Clique em Executar para verificar a funcionalidade do paradigma no monitor do computador. Certifique-se de que os gatilhos do computador de estímulo sejam enviados ao sistema de gravação, verificando sua aparência no software de gravação de EEG durante a apresentação dos estímulos, bem como durante a resposta do sujeito. Marque o vértice da cabeça do paciente como o ponto médio entre a nasion e a inion, utilizando uma caneta marcadora de pele.

Em seguida, marque as posições escolhidas para os eletrodos de EEG, de acordo com o sistema 10-20. Limpe cada local selecionado com um disco de álcool isopropílico e pasta abrasiva. Em seguida, fixe os eletrodos de superfície de EEG no couro cabeludo.

Alternativamente, dependendo das restrições de espaço, pode-se utilizar uma rede de EEG multicanal. Outro método de alta precisão para avaliar a atividade cerebral superficial seria a magnetoencefalografia, ou MEG. Conecte o cabo de extensão percutâneo dos eletrodos de estimulação cerebral profunda, ou DBS, a um conector de cabo externo.

Conecte cada eletrodo fornecido pelo conector de cabo externo à caixa de controle de EEG, de acordo com a configuração de gravação de EEG. Conecte os eletrodos de EEG do couro cabeludo à caixa de controle de EEG. Em seguida, forneça ao paciente instruções sobre a tarefa de flanker.

Certifique-se de que o paciente esteja confortável e oriente-o a interromper o experimento a qualquer momento caso sinta desconforto. Clique em Executar no software de estímulo para que o paciente possa visualizar o paradigma no monitor. Realize uma sessão de treinamento com o paciente até que ele se sinta confortável com a tarefa.

Por fim, inicie a gravação simultânea da atividade cerebral LFP subcortical e EEG cortical enquanto o paciente realiza a tarefa de flanker. Comece abrindo o software de análise de EEG. Clique em Novo para visualizar os dados gravados do paradigma de fala cognitivo emocional, especificando os caminhos das pastas e o nome dos dados.

Clique em Editar Canais para selecionar os canais de interesse. Em seguida, clique em Pré-processamento de Canal e depois em Nova Referência, para referenciar novamente contatos DBS adjacentes, o que cria um contexto bipolar virtual para os hemisférios esquerdo e direito. Clique em Inspeção dos Dados Brutos para examinar os dados em busca de artefatos fisiológicos e relacionados ao equipamento, com ênfase em tremores motores e interferências do equipamento.

Marque os segmentos em que estão presentes artefatos. Em seguida, clique em Filtragem de Dados e depois em Filtros IIR para especificar um filtro rejeita-banda e escolher filtros Butterworth de fase zero ao definir os parâmetros de corte inferior e superior. Clique em Alterar Taxa de Amostragem para reduzir a taxa de amostragem dos sinais gravados para uma frequência especificada e também especifique o tipo de interpolação.

Exporte os canais bipolares de interesse clicando em Exportar e, em seguida, em Dados Genéricos. Exporte os gatilhos de dados clicando em Exportar e, em seguida, em Marcadores. Nomeie os arquivos a serem exportados selecionando um formato T-X-T.

Em seguida, inicie o MAT lab e clique em Set Path para adicionar o caminho das pastas da saída de campo. Calcule a potência espectral do LFP para os canais de interesse especificando, primeiro, no script um, o caminho e o nome dos arquivos de EEG e LFP e executando esse script para gerar um arquivo com a estrutura de dados exigida pelo script dois. Em segundo lugar, execute o script dois após especificar os parâmetros de análise espectral, como método espectral, frequência, intervalo de tempo de interesse e correção da linha de base, e os parâmetros estatísticos, como tipo de análise e valor de P.

Em seguida, calcule a coerência entre os sinais cerebrais subcorticais e corticais executando o script três, não antes de especificar o comprimento do segmento, a porcentagem de sobreposição, a frequência de interesse e o tipo de análise. Por fim, calcule o acoplamento de fase e amplitude entre frequências executando a implementação de software disponível como arquivo suplementar na referência exibida aqui. Este protocolo avaliou funções cognitivas emocionais no tálamo durante o paradigma mostrado aqui.

Com estímulos de fala neutra não direcionada e fala direcionada familiar. Aqui, a modulação sincronizada ao estímulo da atividade oscilatória no tálamo central revelou um aumento na potência beta no hemisfério direito durante o primeiro segundo, ao contrastar as condições de fala não direcionada neutra versus fala direcionada familiar. A análise da alteração de potência correspondente ao LFP dois três revelou um aumento inicial na banda beta dentro do primeiro segundo, bem como uma modulação tardia dos dados.

Além disso, foi revelado um aumento significativo na faixa de theta durante a condição de endereçamento familiar, entre quatro e seis vírgula cinco hertz, e no período de tempo de dois vírgula seis a dois vírgula oito segundos no potencial de campo local dois três. Uma vez dominada, esta técnica pode ser realizada em uma hora, se for executada corretamente. Ao tentar este procedimento, é importante lembrar que a resolução espacial dos registros fornecidos por esta técnica está no nível dos potenciais de campo locais e de EEG.

Após assistir a este vídeo, você deverá ter uma boa compreensão de como realizar gravações neurofisiológicas combinadas invasivas e não invasivas em humanos para avaliar funções cognitivas e emocionais.