Intra-Operative Behavioral Aufgaben in Awake Humans Undergoing Deep Brain Stimulation Chirurgie
Summary
Tiefe Hirnstimulation Chirurgie bietet eine einzigartige Gelegenheit, um Informationen Kodierung in der wach menschliche Gehirn zu untersuchen. Dieser Artikel beschreibt intra-operative Methoden zur kognitiven und verhaltensbezogenen Aufgaben gleichzeitig zu erwerben physiologische Daten wie EMG, single-unit neuronaler Aktivität und / oder lokale Feldpotentiale.
Abstract
Tiefenhirnstimulation (DBS) ist ein chirurgischer Eingriff, dass eine chronische, hochfrequente elektrische Stimulation lenkt, um bestimmte Ziele in das Gehirn durch implantierte Elektroden. Tiefenhirnstimulation wurde zuerst als eine therapeutische Modalität durch Benabid et al umgesetzt. In den späten 1980er Jahren, als er diese Technik verwendet, um den ventralen Zwischen Kern des Thalamus zur Behandlung von Tremor 1 stimulieren. Derzeit ist das Verfahren zur Behandlung von Patienten, die angemessen auf medizinische Behandlung für Krankheiten wie Parkinson, Dystonie und essentieller Tremor nicht zu behandeln. Die Wirksamkeit dieses Verfahrens für die Behandlung der Parkinson-Krankheit hat in gut versorgt, randomisierte, kontrollierte Versuche 2 nachgewiesen. Derzeit hat die US Food and Drug Administration DBS als Behandlung für Patienten mit therapieresistenten essentieller Tremor, Morbus Parkinson und Dystonie zugelassen. Darüber hinaus ist DBS derzeit für die Behandlung anderer psychiatrischer und neurologischer Erkrankungen wie Zwangsstörungen, Depressionen, Epilepsie und ausgewertet.
DBS hat nicht nur gezeigt, dass Menschen durch die Verbesserung ihrer Lebensqualität beitragen, sondern bietet auch den Forschern die einzigartige Gelegenheit, zu studieren und zu verstehen, das menschliche Gehirn. Mikroelektrodenaufzeichnungen werden routinemäßig während DBS Operation durchgeführt, um die Genauigkeit der anatomischen Ausrichtung zu verbessern. Firing Muster der einzelnen Neuronen kann daher aufgezeichnet, während das Thema führt eine Verhaltens-Aufgabe sein. Frühe Studien mit diesen Daten auf deskriptive Aspekte, einschließlich der Brenn-und Burst-Raten, und Frequenzmodulation 3 fokussiert. Neuere Studien haben auf die kognitiven Aspekte des Verhaltens in Bezug auf die neuronale Aktivität 4,5 konzentriert. Dieser Artikel liefert eine Beschreibung des intra-operative Methoden zur Verhaltens-Aufgaben ausführen und aufzeichnen neuronalen Daten mit wachen Patienten während DBS Fällen. Unsere Darlegung der Prozess des Erwerbs von elektrophysiologischen Daten beleuchten die aktuellen Möglichkeiten und Grenzen der intra-operativen Experimente an Menschen.
Protocol
Discussion
Deep Brain Stimulation Chirurgie bietet eine wertvolle Gelegenheit, um die Aktivität einzelner Neuronen im menschlichen Gehirn zu untersuchen. Bis heute diese Gelegenheit hat zahlreiche beschreibende Studien, dass die Aktivitäten der verschiedenen tiefen Kerne charakterisieren gestattet. In jüngerer Zeit haben intra-operativen Aufgaben werden immer ausgefeilter, um verschiedene Aspekte von Verhalten und Kognition Adresse. Die Absicht des aktuellen Protokolls ist es, einen Leitfaden für die Umsetzung erfolgreicher in…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Materials
| Material Name | Type | Company | Catalogue Number | Comment |
|---|---|---|---|---|
| Behavioral Rig | ||||
| PC with dual Video Out | Dell Computers* | Optiplex 745 | ||
| Digital Boards | National Instruments** | PCI-6229 | ||
| Connector Board | National Instruments** | BNC-2090a | ||
| Software | The MathWorks | Matlab 2007b*** | ||
| Behavioral Software | Eskandar Lab | www.Monkeylogic.net | ||
| Acquisition Rig | ||||
| PC | Dell Computers * | Optiplex 745 | ||
| Digital Boards | Cambridge Electronic Designs* | Power 1401 | ||
| Software | Cambridge Electronic Designs* | Spike2 | ||
| Signal Processing | Alpha-Omega Engineering* | Micro-Guide Pro | ||
| Analysis | ||||
| Neuonal Signal post-processing | Plexon * | Offline Sorter | ||
| Software | The MathWorks * | Matlab 2007b | ||
| Button Box | Refer to ‘Button Assembly’ |
*Denotes that this items can be substitute for by comparable equipment or software;
** Denotes that substitute National Instruments components can be used (refer to www.Monkeylogic.net for compatibility);
*** Refer to www.Monkeylogic.net for specific required Matlab toolboxs.
References
- Benabid, A. L. Combined (thalamotomy and stimulation) stereotactic surgery of the VIM thalamic nucleus for bilateral Parkinson disease. Appl. Neurophysiol. 50 (1-6), 344-344 (1987).
- Deuschl, G. A randomized trial of deep-brain stimulation for Parkinson’s disease. N. Engl. J. Med. 355 (9), 896-896 (2006).
- Gale, J. T. From symphony to cacophony: Pathophysiology of the human basal ganglia in Parkinson disease. Neurosci. Biobehav. Rev. , (2007).
- Williams, Z. M. Human anterior cingulate neurons and the integration of monetary reward with motor responses. Nat. Neurosci. 7 (12), 1370-1370 (2004).
- Zaghloul, K. A. Human substantia nigra neurons encode unexpected financial rewards. Science. 323 (5920), 1496-1496 (2009).
