Intra-operatieve Behavioral Taken in Awake Mensen ondergaan Deep Brain Stimulation Chirurgie
Summary
Deep brain stimulation operatie biedt een unieke gelegenheid om informatie te coderen te onderzoeken in het menselijk brein wakker. Dit artikel beschrijft intra-operatieve methoden die worden gebruikt om cognitieve en gedragsmatige taken uit te voeren, terwijl tegelijkertijd het verwerven van fysiologische gegevens, zoals EMG, single-unit neuronale activiteit en / of lokale veld potentialen.
Abstract
Deep brain stimulation (DBS) is een chirurgische ingreep die chronische, hoogfrequente elektrische stimulatie leidt naar specifieke doelen in de hersenen door middel van geïmplanteerde elektroden. Diepe hersenstimulatie werd voor het eerst uitgevoerd als een therapeutische modaliteit door Benabid et al.. In de late jaren 1980, toen hij deze techniek gebruikt om het ventrale tussenliggende nucleus van de thalamus voor de behandeling van tremor een te stimuleren. Momenteel wordt de procedure die wordt gebruikt om patiënten die niet adequaat reageren op de medische behandeling voor ziekten zoals Parkinson, dystonie en essentiële tremor te behandelen. De effectiviteit van deze procedure voor de behandeling van de ziekte van Parkinson is aangetoond in goed gevoed, gerandomiseerde gecontroleerde studies 2. Op dit moment heeft de Amerikaanse Food and Drug Administration goedgekeurd DBS als een behandeling voor patiënten met medisch refractaire essentiële tremor, de ziekte van Parkinson en dystonie. Daarnaast is DBS momenteel geëvalueerd voor de behandeling van andere psychiatrische en neurologische stoornissen, zoals obsessief-compulsieve stoornis, depressieve stoornis, en epilepsie.
DBS heeft niet alleen aangetoond dat mensen te helpen door het verbeteren van hun kwaliteit van leven, maar biedt ook onderzoekers met de unieke kans om te studeren en begrijpen van de menselijke hersenen. Micro-elektrode opnames worden routinematig uitgevoerd tijdens DBS operatie om de precisie van de anatomische targeting te verbeteren. Firing patronen van individuele neuronen kan daarom worden opgenomen terwijl het onderwerp voert een gedrags-taak. Vroege studies met behulp van deze gegevens gericht op beschrijvende aspecten, waaronder afvuren en burst tarieven, en de frequentie modulatie 3. Meer recente studies hebben zich gericht op de cognitieve aspecten van het gedrag in relatie tot neuronale activiteit 4,5. Dit artikel geeft een beschrijving van de intra-operatieve methoden die worden gebruikt om gedrags-taken uit te voeren en neuronale gegevens met wakker patiënten tijdens DBS gevallen op te nemen. Onze expositie van het proces van het verwerven van elektrofysiologische gegevens zullen verlichten van de huidige mogelijkheden en beperkingen van intra-operatieve menselijke experimenten.
Protocol
Discussion
Deep Brain Stimulation een operatie biedt een waardevolle mogelijkheid om de activiteit van individuele neuronen te onderzoeken in de menselijke hersenen. Tot op heden deze gelegenheid heeft het mogelijk gemaakt tal van beschrijvende onderzoeken die de activiteiten van verschillende diepe kernen te karakteriseren. Meer recent zijn intra-operatieve taken steeds meer verfijnd om verschillende aspecten van het gedrag en cognitie adres. De bedoeling van het huidige protocol is het bieden van een leidraad voor de uitvoering …
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).
