Name: Combinadas Funções Invasiva subcorticais e Superfície Non-invasive neurofisiológica Gravações de Avaliação da cognitivos e emocionais em humanos (Vídeo) | JoVE Journal
Uploaded: 2016-05-19T13:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 25 s
Description: Aprenda a avaliar funções cognitivas e emocionais em humanos por meio de gravações simultâneas de potenciais de campo local e EEG. Este método combina tarefas como o Flanker e estímulos emocionais para estudar estruturas subcorticais e corticais em pacientes com distúrbios do movimento.

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Este trabalho foi apoiado por NEURON ERA-NET / BMBF Alemanha (Tymon). taxas de publicação estão cobertas por uma subvenção do Hospital Universitário de Düsseldorf. A tarefa Flanker usada aqui foi modificado a partir da versão inicialmente programado pelo Prof. C. Beste e seu grupo 47.

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Os autores declaram que não têm interesses financeiros concorrentes.

Em contraste com as técnicas de gravação cérebro não-invasivos, como couro cabeludo-EEG e MEG, o quadro invasivo e não-invasivo combinado proposto neurofisiológica gravação fornece uma oportunidade notável para extrair informações de áreas corticais e subcorticais em relação às tarefas cognitivas e emocionais. Tal informação é refletida pela atividade oscilatório cérebro em múltiplas bandas de frequência e diferentes níveis de organização em relação ao funcionamento cerebral 44. padrões cerebrais oscilatórias...

Gravações neurofisiológicos invasivas em humanos datam de estudos seminais de segmentação gravações eletrocorticográfica de áreas corticais e do cerebelo durante a cirurgia de epilepsia e pesquisa do tumor 1. Um marco importante para um maior desenvolvimento de tal processo de gravação tem sido a introdução da técnica estereotáxica que fornece acesso seguro e eficiente de estruturas profundas do cérebro humano 2. Além de tratamento clínico, abordagens invasivas do cérebro em humanos fornecem uma oportunidade e única para estudar a função cerebral em relação aos padrões de atividade registrados modulados por estímulos externos, nomeadamente o caso de gravações invasoras intra e pós-operatório em pacientes submetidos à estimulação cerebral profunda (DBS ) procedimentos. A aplicabilidade e utilidade do DBS foi abordada em várias doenças neurológicas e neuropsiquiátricas da doença de Parkinson (DP) para transtorno obsessivo-compulsivo (TOC) ou condições como crodistúrbios nic de consciência (DOC). Em particular, o DBS ter sido aplicado no tratamento da doença de Parkinson 3,4,5, 6 tremor essencial, primário / generalizada distonia segmentar 7,8,9, doença de Huntington 10,11, resistente ao tratamento de depressão-12,13, nicotina e álcool 14, doença de Alzheimer 15,16, da síndrome de Tourette 17 e distúrbio crônico da consciência (DOC) 18,19,20. No âmbito da neuropsiquiatria, DBS é um tratamento aprovado / marca CE para o transtorno obsessivo compulsivo (TOC) visando o ramo anterior da cápsula interna (ALIC) e está em uso visando a cápsula / ventral striatum / caudado ventral ventral (VC / VS), núcleo accumbens (NAC) e do núcleo subtalâmico (STN) 21. No que diz respeito DBS no TOC 22, estudos recentes salientam o papel da STN para o mecanismo de verificação compulsivoing através da utilização de memória baseados em paradigmas 23,24,25. Notável, modulação da atividade cerebral sob a influência de paradigmas com conotação cognitiva e emocional tem sido enfatizada em DOC 26,27,28,29. Assim, é realçada DBS, não só como um tratamento potencial para DOC crónica, mas também como um procedimento clínico que abre a possibilidade de estudar a modulação da actividade subcortical gravando locais potenciais de campo (LFP) a partir de regiões intra e pós-talâmicos centrais operativamente. Em DBS, implantação de eléctrodos de neurocirurgia é baseado na técnica de estereotaxia, que representa de forma segura para o cérebro restrições anatómicas, enquanto que a estimulação do paciente é personalizada através de ensaios de estimulação de impulso intra-operatórios. gravação LFP pós-operatório é possível após a implantação inicial de eletrodos DBS e antes de internalização do gerador de impulsos. Em particular, o presente protocolo é centered em gravações pós-operatórias. Em combinação com LFPs, a gravação simultânea da actividade cerebral cortical pode ser conseguido por exemplo por electroencefalografia não-invasiva (EEG) ou magnetoencephalography (MEG) 30,31. Estes dois métodos não invasivos são suportados, devido à sua excelente resolução de tempo. Enquanto MEG é menos afetada do que EEG por efeitos crânio 32, EEG parece vantajoso porque é menos afectado por artefatos causados ​​por implantes metálicos e movimentos de cabeça e ele pode ser usado na cama do lado do paciente 33. Por gravação simultânea de atividade cerebral cortical-subcortical (LFP e EEG / MEG) em resposta a paradigmas emocional-cognitivo aplicado, diferentes relações entre as oscilações do cérebro e comportamento poderia ser estabelecido com base no acoplamento de tempo-frequência analisa 34. Por sua vez, esses padrões poderia levar a biomarcadores potenciais de cognitiva individualizado de um paciente e estados emocionais e optimization de parâmetros de tratamento, considerando configurações individualizadas. As seguintes metas do protocolo de invasoras e de registo neurofisiológico não-invasiva em humanos para a avaliação da função cognitiva e emocional, especialmente a nível cortical e subcortical (EEG e LFPs). Em primeiro lugar, as etapas de gravação neurofisiológicos ilustrados no vídeo, que acompanha o presente protocolo, corresponde a uma gravação com um exemplo paciente com desordem de movimento que realiza a chamada tarefa Flanqueador (Exemplo 1). Em segundo lugar, passos no protocolo são discutidos, concentrando-se na metodologia de análise e amostras resultados tomadas a partir de um exemplo DBS publicado em DOC crônica 26 (Exemplo 2). Estes dois exemplos destacar a aplicabilidade do protocolo proposto para pacientes tratados com DBS com diferentes distúrbios e vários paradigmas experimentais.

<table><tbody><tr><td>BrainAmp Amplifier</td><td>Brain Products GmbH, Gilching Alemanha</td><td></td><td>Quantidade: 2</td></tr><tr><td>Software de Gravador BrainVision</td><td>Brain Products GmbH, Gilching Alemanha</td><td></td><td>1 Licença&nbsp;</td></tr><tr><td>Software BrainVision Analyzer</td><td>Brain Products GmbH, Gilching Germany</td><td></td><td>1 Licença&nbsp;</td></tr><tr><td>Cabos de fibra óptica e conectores USB</td><td>Brain Products GmbH, Gilching Alemanha</td><td></td><td>Estes vêm com o equipamento listado acima</td></tr><tr><td>Caixa de entrada de eletrodo (64 canais)</td><td>Brain Products GmbH, Gilching Alemanha</td><td></td><td>Quantidade: 1</td></tr><tr><td>gel EEG&nbsp;</td><td>Natus Inc</td><td></td><td>Quantidade: 1</td></tr><tr><td>Álcool isopropílico</td><td>Sch&uuml; lke & Mayr GmbH, Alemanha</td><td></td><td>Quantidade: 1</td></tr><tr><td>Gel de preparação de pele</td><td>Weaver and Co, EUA</td><td></td><td>Quantidade: 1</td></tr><tr><td>MATLAB&nbsp; &nbsp;</td><td>Math-Works, Natick, Massachusetts, EUA</td><td></td><td>1 Licença</td></tr><tr><td>Caixa de ferramentas FieldTrip</td><td>http://www.fieldtriptoolbox.org/</td><td></td> Macroeletrodos <td>de Código Aberto</td></tr><tr><td>(modelo 3387 eletrodo DBS quadripolar)</td> <td>Medtronic Inc., Minneapolis, MN, EUA</td><td></td><td>Quantidade: 2</td></tr><tr><td>Fios de extensão percutânea estéreis (modelo 3550-05)&nbsp;</td><td>Medtronic Inc., Minneapolis, MN, EUA</td><td></td><td>Quantidade: 2</td></tr><tr><td>Cabo de torção (modelo 3550-03)&nbsp;</td><td>Medtronic Inc., Minneapolis, MN, EUA</td><td></td><td>Quantidade: 2</td></tr><tr><td>conectores personalizados para conectores</td><td></td><td></td> DIN 428092 à prova de toque <td>Quantidade: 2</td></tr><tr><td>Vercise Lead kit DB -2201&nbsp;</td><td>Boston Scientific</td><td></td><td>Quantidade: 2</td></tr><tr><td>Kit de extensão de contato NM-3138&nbsp;</td><td>Boston Scientific</td><td></td><td>Quantidade: 2</td></tr><tr><td>O.R. cabel & extensão SC-4100 A&nbsp;</td><td>Boston Scientific</td><td></td><td>Quantidade: 2</td></tr><tr><td>conectores&nbsp; à prova de toque&nbsp;</td><td>Twente Medical Systems International B.V.</td><td></td><td>Quantidade: 2</td></tr><tr><td>tomógrafos Modell PQ2000 (tomografias computadorizadas pós-operatórias)</td><td>Philips Healthcare GmbH Hamburgo</td><td></td><td>Quantidade: 1</td></tr><tr><td>Software de apresentação (Flanker Task)</td><td>Neurobehavioral systems Inc.</td><td></td><td>1 Licença&nbsp;</td></tr><tr><td>MEG System</td><td>Elekta Neuromag Inc</td><td></td><td>Alternativamente</td></tr><tr><td>Rede de sensores de EEG de alta densidade (128 ou 256 canais)</td><td>Electrical Geodesics Inc (EGI), EUA</td><td></td><td>Alternativamente</td></tr></tbody></table>

combinadas funções invasiva subcorticais e superfície non-invasive neurofisiológica gravações de avaliação da cognitivos e emocionais em humanos

Combined Invasive Subcortical and Non-invasive Surface Neurophysiological Recordings for the Assessment of Cognitive and Emotional Functions in Humans

Apesar do sucesso na aplicação de eletroencefalografia não-invasiva (EEG), magneto-encefalografia (MEG) e ressonância magnética funcional (fMRI) para extrair informações importantes sobre o mecanismo do cérebro humano, tais métodos não são suficientes para fornecer informações sobre fisiológica processos que refletem as funções cognitivas e emocionais no nível subcortical. A este respeito, abordagens clínicas invasivas modernas em seres humanos, tais como a estimulação cerebral profunda (DBS), oferecem uma tremenda possibilidade de gravar a atividade cerebral subcortical, potenciais de campo nomeadamente locais (LFPs) representando atividade coerente de conjuntos neuronais de gânglios da base localizada ou regiões do tálamo . Não obstante o facto de as abordagens invasivas em humanos são aplicadas somente após indicação médica e os dados assim registados correspondem aos circuitos cerebrais alteradas, informações valiosas podem ser obtidas em relação à presença das funções cerebrais intactas em relação ao oscilatório cérebroactividade e a patofisiologia de distúrbios na resposta ao paradigmas experimentais cognitivas. Nesse sentido, um número crescente de estudos DBS em pacientes com doença de Parkinson (DP) como alvo não apenas as funções motoras, mas também processos de nível superior, tais como emoções, tomada de decisão, atenção, memória e percepção sensorial. Ensaios clínicos recentes também destacar o papel da DBS como um tratamento alternativo em distúrbios neuropsiquiátricos que variam de transtorno obsessivo compulsivo (TOC) para doenças crônicas de consciência (DOC). Consequentemente, vamos nos concentrar no uso de invasoras (LFP) e não-invasivos (EEG) gravações do cérebro humano combinados na avaliação do papel das estruturas corticais-subcortical em paradigmas experimentais de processamento de vale cognitivos e emocionais (por exemplo. Estímulos de fala com conotação emocional ou paradigmas de controle cognitivo, como a tarefa Flanker), para pacientes submetidos a tratamento DBS.

Para o caso DBS-DOC (Exemplo 2), que agora fornecem dados sobre localização de alvos para a implantação DBS, diagramas esquemáticos de eletrodo LFP e EEG configurar, gravações exemplares de atividade EEG e LFP (dados brutos) e os resultados da análise representativos: A Figura 2A mostra a trajetória planejada (linha preta) projetada em um atlas anatômico 36, seção 30, coronária, 10,7 mm atrás da com...

O presente protocolo visa avaliar as funções cognitivo-emocionais nos gânglios da base por meio do registro neurofisiológico simultâneo dos potenciais de campo locais e da atividade cortical cerebral (EEG) não invasiva. O procedimento é exemplificado pelo uso de paradigmas envolvendo estímulos de fala com conotação emocional ou a tarefa de Flanker envolvendo controle cognitivo.

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

In spite of the success in applying non-invasive electroencephalography (EEG), magneto-encephalography (MEG) and functional magnetic resonance imaging ...

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 Trab

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Research

JoVE Journal

Behavior

Comportamento

Nós apresentamos um método de coleta de sinais eletrocorticográfica para fins de pesquisa de seres humanos que são submetidos a monitorização invasiva epilepsia. Nós mostramos como usar a plataforma de software BCI2000 para coleta de dados, processamento de sinal e apresentação do estímulo. Especificamente, nós demonstramos Sigfried, uma ferramenta BCI2000 baseado em tempo real de mapeamento cerebral funcional.

Gravação Humanos eletrocorticográfica (ECOG) Sinais para pesquisa neurocientífica e mapeamento em tempo real Funcional Cortical

Este vídeo demonstra o processo de registro da atividade neuronal cortical e subcortical usando eletroencefalografia (EEG) e eletrodos de estimulação cerebral profunda (DBS) durante um teste de estimulação visual baseado em atenção.

Registro da atividade neuronal cortical e subcortical usando sistemas de eletrodos

Os pacientes implantados com eletrodos intracranianos oferecem uma oportunidade única para gravar dados neurológicos de várias áreas do cérebro, enquanto o paciente realiza tarefas comportamentais. Aqui, apresentamos um método de gravação de pacientes implantados que podem ser reprodutível em outras instituições com acesso a esta população de pacientes.

Executar tarefas comportamentais em indivíduos com intracranianos Eletrodos

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.

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

Neste estudo, a metodologia é apresentada sobre como realizar gravações eletrofisiológicas in vivo multi-site a partir da via hiperdiretiva sob anestesia com uretano.

Agudo<em&gt; In Vivo</em&gt; Gravações eletrofisiológicas de Potenciais de campo locais e atividade de múltiplas unidades a partir do caminho hiperdiretivo em ratos anestesiados

Um EEG-fMRI multimodal de imagens método, conhecido como a fonte de EEG fMRI restrita spatiotemporal imagem método, é descrito aqui. O método apresentado utiliza mapas sub fMRI condicionalmente-ativo, ou antecedentes, para orientar a localização de origem do EEG em uma forma que melhora a especificidade espacial e limita a resultados erróneos.

EEG simultâneo e gravação de ressonância funcional e análise de integração para a imagem latente de atividade Cortical dinâmica

Nós projetamos um sensor de 16 canais de EEG de tipo seco que é não-invasivo, deformável e re-utilizáveis. Este paper descreve todo o processo de fabricação, o eletrodo de EEG proposto para processamento de potencial evocado visual (VEP) sinal sinaliza medido em um couro cabeludo de rato usando um sensor de EEG invasivo de multi-canal seco.

Gravações de potenciais evocadas visuais em ratos usando um não-invasivo seco multi-canal do couro cabeludo Sensor de EEG

Este estudo apresenta um método para a gravação simultânea dos potenciais do campo local no cérebro, eletrocardiogramas, electromyograms e respirando os sinais de um rato andando livremente. Esta técnica, o que reduz custos experimentais e simplifica a análise de dados, irá contribuir para a compreensão das interacções entre o cérebro e os órgãos periféricos.

Gravações simultâneas de potenciais de campo corticais Local, eletrocardiograma, eletromiograma e respirar o ritmo de um rato andando livremente

Aqui, apresentamos um método para avaliação de desempenho e segurança a longo prazo de arranjos de eletrodos subdurais moles em um modelo minipig, descrevendo método cirúrgico e ferramentas, ressonância magnética pós-operatória, eletrofisiologia do córtex auditivo, propriedades eletroquímicas do implante e imunoquímica post-mortem.

Implante de arranjo de eletrocorticografia mole subdural (ECoG) e registro cortical de longa duração em miniporcos

Este estudo apresenta um método escalável, confiável e reprodutível para registros corticais crônicos repetidos em um modelo suíno. O método tem aplicações em vários campos da neurociência, incluindo pesquisa da dor e diagnóstico de doenças neurológicas.

Técnica de janela craniana crônica para registros corticais repetidos durante anestesia em suínos

Aqui, apresentamos dois protocolos para registro de microeletrocorticografia de alta densidade (μEcoG) em ratos e camundongos, incluindo métodos cirúrgicos, de implantação e de registro. As gravações de μECoG são realizadas em combinação com a gravação de politrodo laminar no córtex auditivo de ratos ou com a manipulação optogenética da atividade neural no córtex somatossensorial de camundongos.

Investigações Multiescala de Processamento Cortical Integrando Politrodos Laminares e Optogenética com Microeletrocorticografia em Roedores

Aprenda a avaliar funções cognitivas e emocionais em humanos por meio de gravações simultâneas de potenciais de campo local e EEG. Este método combina tarefas como o Flanker e estímulos emocionais para estudar estruturas subcorticais e corticais em pacientes com distúrbios do movimento.

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

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