$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Все процедуры с участием людей были выполнены в соответствии с институциональными, национальными и международными рекомендациями по благополучию человека и были рассмотрены местным институциональным наблюдательным советом.
1. Дизайн экспериментальной парадигмы и согласие пациента
ПРИМЕЧАНИЕ: Разработайте экспериментальную парадигму или выберите существующую экспериментальную парадигму, чтобы нацелиться на когнитивный/эмоциональный аспект интереса.
- Выберите пациентов, которым будет проходить лечение DBS. Спросите, соответствует ли пациент критериям включения в исследование. Если да, получите подписанное информированное согласие пациента и/или этической комиссии (если применимо) на проведение послеоперационной регистрации и применение соответствующей когнитивной парадигмы><.
заметка: Послеоперационная регистрация происходит на следующий день после проведения первичной операции по имплантации электродов DBS (вместе с их соответствующей экстернализацией из головы с помощью специальных кабелей) и перед проведением второй операции по постоянной имплантации электродов и стимуляторов DBS.
- В задаче Flanker (пример 1) получите подписанное информированное согласие пациента с двигательным расстройством (например, болезнью Хантингтона или Паркинсона) на проведение послеоперационной записи. Цель эксперимента Flanker — проверить способность пациента адаптироваться к ошибочному поведению и определить, как эта адаптация отражается на колебательной активности мозга на корковом и подкорковом уровнях><.
Примечание: Выбор пациента продиктован когнитивным механизмом, на который необходимо обратить внимание, и расстройством пациента. В примере случая DBS-DOC (Пример 2) была выбрана пациентка DOC, которая получила травму головы в возрасте 38 лет. Из-за состояния пациента, ограничивающего информированное согласие, лечение DBS и участие в эксперименте были одобрены исключительно местной комиссией по этике. Основной целью послеоперационной записи DOC было определить, осталась ли функция мозга по отношению к когнитивно-эмоциональной обработке еще нетронутой у пациента с таким тяжелым расстройством сознания.
- Выберите тип предъявляемого стимула (слуховой, визуальный). Определите порядок предъявления стимула (блочный или смешанный дизайн). Выберите продолжительность стимула, интервал между стимулами (ISI) и количество попыток.
- В качестве одного из практических примеров выполните задачу Flanker (пример 1, рисунок 1A), чтобы изучить способность адаптировать поведение в ответ на совершение ошибок реагирования. Это задание состоит из визуальных стимулов (вертикально расположенных стрелок по бокам).
- Обойдите целевой стимул (наконечник стрелки в центре) двумя соседними стрелками (над и ниже цели), указывающими в одном (совместимом) или противоположном (несовместимом) направлении. Кроме того, рассмотрите возможность остановки испытаний (кружок в центре).
- Представьте цель слева или справа и попросите участника нажать кнопку ответа большим пальцем левой или правой руки. Во время остановочных испытаний проинструктируйте участников не отвечать. Присутствуйте фланкеры за 200 мсек до цели. Отобразите цель в течение 300 мс и установите интервал ответного стимула равным 2 000 мс (прошедшее время обозначается звуковым сигналом). Представьте в этом задании всего четыре блока по 120 стимулов в каждом. Представляйте совместимые (60%), несовместимые (20%) и стоп-пробные (20%) стимулы случайным образом.
заметка: Это значение интервала стимула было выбрано для того, чтобы избежать большого количества пропущенных попыток при рассмотрении пациентов с двигательными нарушениями. Фланкеры и мишени были отключены одновременно, а пациенты получили инструкции реагировать как можно быстрее><.
заметка: В примере с DBS-DOC (пример 2, рисунок 1B) экспериментальная парадигма состояла из нейтральных неадресных и знакомых речевых стимулов26 в блочной конструкции. Длительность стимула была установлена равной 4 сек (с рандомизированным интервалом между стимулами 4-5 сек). В общей сложности 80 испытаний для каждого состояния были рассмотрены в этой парадигме (Рисунок 1B).
- Представьте себе физические ограничения и потребности пациента в послеоперационной записи. В частности, определите, способен ли пациент пользоваться клавиатурой компьютера, учитывая наличие чрезмерных движений хореи (болезнь Хантингтона) или тремора (болезнь Паркинсона).
- Убедитесь, что пациент может видеть монитор (так как местный анестетик или стереотаксическая рама для головы, примененная во время операции DBS, могли вызвать отек лица и вокруг глаз) и удобно сидеть в течение всего эксперимента. Не проводите эксперимент, если пациент не соответствует этим условиям.
2. Настройка для послеоперационных подкорковых (локальные полевые потенциалы или LFP) и поверхностных (ЭЭГ) записей
- Установите оборудование для ЭЭГ (см. Материалы в дополнительных файлах) в помещении, где будет проводиться эксперимент. Подключите записывающий компьютер к системе ЭЭГ. Запустите программное обеспечение для записи ЭЭГ (см. раздел «Материалы» в дополнительных файлах).
- Нажмите «Файл», а затем «Новое рабочее пространство», чтобы определить рабочее пространство в программном обеспечении для регистрации ЭЭГ, указав: частоту дискретизации 5 кГц, низкую частоту среза (DC) и высокую частоту среза (1 000 Гц), каналы ЭЭГ в соответствии с международной системой 10/20 (как минимум: лобно-центральный (Fz), центроцентральный (Cz), фронтополярный референсный (Fpz) и наземный (сосцевидный отросток) и, в зависимости от парадигмы, теменно-центральный (Pz), затылочно-центральный (Oz), височный (T3/T4), лобно-медиальный (F3/F4), лобно-латеральный (F7/F8) (рисунок 2D) и LFP каналы (LFPL 0, LFPL1, LFPL2, LFPL3 (левое полушарие, рисунок 2C); LFPR0, LFPR1, LFPR2 и LFPR3 (правое полушарие)). Нажмите "Монитор", чтобы убедиться, что указанные каналы теперь настроены для записи.
заметка: Рабочее пространство должно быть подготовлено заранее, чтобы свести к минимуму время эксперимента и предусмотреть неожиданные изменения в конфигурации записи. Это обеспечит высочайшее временное разрешение, правильные настройки фильтров, адекватную частоту дискретизации и правильный выбор интересующих каналов.
- Настройте стимульный компьютер, подключив параллельный порт к системе ЭЭГ. Запустите стимулирующее программное обеспечение. Нажмите «запустить», чтобы проверить функциональность парадигмы на мониторе компьютера (визуальные стимулы) и/или динамики (слуховые стимулы, звуковые сигналы). Убедитесь, что маркеры (триггеры) со стимульного компьютера считываются в систему регистрации во время предъявления стимулов и реакции испытуемого><, проверив их появление в программном обеспечении для записи ЭЭГ.
заметка: Триггеры от стимульных устройств должны иметь длительность не менее 200 мкс, чтобы быть обнаруженными системой ЭЭГ (с частотой дискретизации 5 кГц). Поскольку триггеры являются маркерами событий, связанных с событиями или вызванной активностью, которые происходят в определенный период времени, их функция имеет решающее значение для апостериорного анализа данных. В примере с DBS-DOC (пример 2) экспериментальная парадигма (рис. 1B) состояла из слуховых стимулов (знакомых и незнакомых голосов), поэтому триггеры были установлены в начале и в конце каждого представленного стимула. В случае задачи Фланкера (рис. 1А) триггеры были установлены в тот момент, когда: 1) появились фланкеры и целевые стимулы, 2) пациент отреагировал и 3) раздался звуковой сигнал, информирующий пациента о том, что время реакции истекло.
- Отметьте макушку головы пациента как среднюю точку между носиком и инионом с помощью кожного маркера и следуя советам опытного невролога или специалиста по ЭЭГ. Кроме того, отметьте выбранные положения электродов ЭЭГ с помощью системы 10-20. Прикрепите поверхностные электроды ЭЭГ к коже головы, сначала очистив каждое выбранное место изопропиловой спиртовой салфеткой, а затем с помощью абразивной пасты.
заметка: Такие действия сдерживаются наложением повязок на голову пациента с DBS. Тем не менее, опытный невролог должен быть в состоянии определить подходящее (приблизительное) расположение для каждого электрода/канала. Чтобы обеспечить надлежащий контакт, уберите волосы в сторону (если это применимо). Из-за простоты установки можно использовать самоклеящиеся электроды, закрепленные хирургической лентой.
- Подключите наружные электроды DBS к чрескожному удлинителю. Подсоедините чрескожный удлинитель к разъему внешнего кабеля. Подключите каждый электрод, предусмотренный разъемом внешнего кабеля, к блоку управления ЭЭГ в соответствии с настройкой записи ЭЭГ. Подключите электроды ЭЭГ скальпа к блоку управления ЭЭГ, предварительно подключив заземление и опору.
- Прикрепите электроды ЭМГ (референтные и активные электроды) к указанным мышцам, предварительно очистив область изопропиловой спиртовой салфеткой. Затем подключите электроды ЭМГ к блоку управления ЭЭГ.
заметка: Этот этап является необязательным и в основном проводится, когда двигательные задачи рассматриваются в парадигме или когда требуется контроль активности мышц, как в случае с пациентами с двигательными нарушениями.
- Нажмите «Монитор» для визуализации данных. Убедитесь, что сигналы ЭЭГ и ЭМГ, отображаемые на мониторе, не содержат артефактов, обнаружив наличие дрожания и наложенных высокочастотных компонентов. Ознакомьтесь с рекомендациями о типах артефактов и других факторах, связанных с регистрацией электроэнцефалографических сигналов35 и/или обратитесь за технической консультацией к опытному неврологу или нейробиологу, пока не ознакомитесь с типом нарушений, присутствующих в таких физиологических записях.
заметка: Этот шаг важен для обеспечения высокого качества сигналов для анализа данных в автономном режиме.
3. Запись послеоперационной подкорковой (LFP) и поверхностной (ЭЭГ) активности мозга
- Предоставьте инструкции пациенту. Убедитесь, что пациент чувствует себя комфортно, и проинструктируйте его/ее прекратить эксперимент в любое время дискомфорта.
- Нажмите «выполнить» на стимульном программном обеспечении, чтобы пациент мог видеть парадигму на мониторе и/или слушать сигнальные сигналы и звуки. Проводите тренировочную сессию с пациентом до тех пор, пока он не освоится с задачей. Начните одновременную запись подкорковой (LFP) и корковой (ЭЭГ) активности мозга, пока пациент выполняет экспериментальную задачу.
заметка: В случае примера с DBS-DOC (пример 2) парадигма состояла из слуховых стимулов в блочном дизайне, как описано на рисунке 1B. В случае задачи Фланкера (рис. 1A) визуальные стимулы, соответствующие трем условиям (совместимый (60%), несовместимый (20%) и стоп-пробный (20%)), были представлены случайным образом в каждом блоке (смешанный дизайн), каждый блок состоял из 120 стимулов, а парадигма состояла в общей сложности из четырех блоков. После того, как задача завершена, данные сохраняются на жестком диске записывающего компьютера для последующего автономного скрининга и количественного анализа.
