Summary
Los pacientes implantados con electrodos intracraneales proporcionan una oportunidad única para registrar los datos neurológicos de múltiples áreas del cerebro mientras el paciente lleva a cabo tareas de comportamiento. A continuación, presentamos un método de grabación de los pacientes implantados que pueden ser reproducibles en otras instituciones con acceso a esta población de pacientes.
Abstract
Los pacientes que tienen estéreo-electroencefalografía (SEEG) de electrodos, de cuadrícula o de profundidad subdural implantes de electrodos tienen una multitud de electrodos implantados en diferentes áreas de su cerebro para la localización de su foco epiléptico y áreas elocuentes. Después de la implantación, el paciente debe permanecer en el hospital hasta que se encuentre la zona patológica del cerebro y posiblemente reseca. Durante este tiempo, estos pacientes ofrecen una oportunidad única para la comunidad de investigación, ya que cualquier número de paradigmas de comportamiento puede llevar a cabo para descubrir la neuronal se correlaciona de que el comportamiento de guía. Aquí presentamos un método para registrar la actividad cerebral de los implantes intracraneales como sujetos realizan una tarea de comportamiento diseñado para evaluar la toma de decisiones y la codificación de recompensa. Todos los datos electrofisiológicos de los electrodos intracraneales se registran durante la tarea de comportamiento, lo que permite el examen de las muchas áreas del cerebro involucradas en una única función a escalas de tiempo relevantes para el comportamiento.Por otra parte, ya diferencia de los estudios en animales, los pacientes humanos pueden aprender de una amplia variedad de tareas de comportamiento de forma rápida, lo que permite la posibilidad de realizar más de una tarea en la misma materia o para los controles que realizan. A pesar de las muchas ventajas de esta técnica para la comprensión de la función del cerebro humano, también hay limitaciones metodológicas que discutimos, incluyendo factores ambientales, efectos analgésicos, las limitaciones de tiempo y las grabaciones de tejido enfermo. Este método puede ser implementado fácilmente por cualquier institución que lleva a cabo evaluaciones intracraneales; proporcionando la oportunidad de examinar directamente la función del cerebro humano durante el comportamiento.
Introduction
La epilepsia es uno de los trastornos cerebrales más comunes, que se caracteriza por convulsiones recurrentes crónicos resultantes de las descargas eléctricas excesivas de grupos de neuronas. La epilepsia afecta a unos 50 millones de personas en todo el mundo y aproximadamente el 40% de todas las personas con epilepsia tienen convulsiones intratables que no pueden ser controlados completamente por el tratamiento médico 1. La cirugía puede resultar en estado libre de convulsiones si las áreas del cerebro responsables de la generación de las crisis (la zona epileptógena - EZ) se localizan y eliminan quirúrgicamente o desconectados. Con el fin de definir la ubicación anatómica de la EZ y su proximidad con las posibles áreas elocuentes corticales y subcorticales, un conjunto de herramientas no invasivas están disponibles: el análisis de la semiología convulsión, grabaciones electroencefalográficas-vídeo cuero cabelludo (ictales y grabaciones interictales), pruebas neuropsicológicas , la magnetoencefalografía (MEG) y la RM 2. Cuando los datos no invasiva es insuficiente para precisely definir la ubicación de la EZ hipotético, cuando existe la sospecha de la participación temprana de la corteza elocuente y áreas subcorticales o cuando existe la posibilidad de que las convulsiones multifocales, monitorización invasiva crónica puede requerir 3,4.
Los métodos de monitorización invasiva crónica para definir la ubicación y los límites de un EZ puede incluir rejillas subdurales y tiras, con electrodos colocados en la superficie del cerebro, y estéreo-electroencefalografía (SEEG), cuando varios electrodos profundos se colocan en el cerebro en un período de tres dimensional de la moda. Registros intracraneales subdurales se informó inicialmente en 1939 cuando Penfield y sus colegas utilizaron electrodos de contacto únicos epidural en un paciente con una vieja izquierda fractura temporal-parietal y cuya neumoencefalografía divulgada atrofia cerebral difusa 5. Posteriormente, el uso de matrices de rejilla subdurales se hizo más popular después de múltiples publicaciones durante la década de 1980 demostraron suseguridad y eficacia 6. El método SEEG fue desarrollado y popularizado en Francia por Jean Tailarach y Jean Bancaud durante los años 50 y se ha utilizado sobre todo en Francia e Italia como el método de elección para el mapeo invasiva en la epilepsia focal refractaria 7-9.
El principio de SEEG se basa en correlaciones anatomo-electro-clínicos, que toma como principio fundamental la organización espacio-temporal de 3 dimensiones de la descarga epiléptica en el cerebro, en correlación con la semiología convulsión. La estrategia de implantación se individualiza, con la colocación de electrodos en base a una hipótesis de preimplantación que tenga en cuenta la organización de base de la actividad epileptiforme y la red epiléptica hipotética implicadas en la propagación de las crisis. Según varios informes norteamericanos y europeos recientes, metodología SEEG permite grabaciones precisas de las estructuras corticales y subcorticales profundas, lo contiguo múltiplebes, y exploraciones bilaterales y evitar la necesidad de grandes craneotomías 10-15. Después, se toman imágenes postoperatorias para obtener la posición anatómica exacta de los electrodos implantados. Posteriormente, un período de monitoreo se inicia en el que los pacientes permanecen en el hospital durante un período de 1 a 4 semanas con el fin de registrar las actividades interictales y ictales de los electrodos implantados. Este período de monitoreo es un momento oportuno para estudiar la función del cerebro usando análisis SEEG relacionados con el evento, ya que no hay riesgo añadido y el paciente por lo general ve el estudio de investigación como un respiro desde el periodo de monitoreo mundano. Las grabaciones recogidas de electrodos intracraneales no sólo son vitales para mejorar la evaluación y el cuidado de los pacientes con epilepsia, pero, además, ofrecen la oportunidad excepcional para estudiar la actividad cerebral humana durante los paradigmas de comportamiento.
Varios investigadores ya han dado cuenta de la oportunidad de estudiar las grabaciones invasoras delos pacientes con epilepsia. Hill et al. Informaron sobre la metodología para la grabación de señales electrocorticográfica (ECOG) de los pacientes para el mapeo cortical funcional 16. Grabaciones ECoG también han proporcionado información al acoplamiento del lenguaje motor 17. Los pacientes con electrodos profundos implantados han realizado tareas de navegación para estudiar las oscilaciones cerebrales en la memoria, el aprendizaje y el movimiento 18 19. Grabaciones de electrodos de profundidad también se utilizaron para estudiar los paradigmas con resolución temporal de otro modo inalcanzables, tales como la actividad del hipocampo evocado 20, la actividad neuronal en la red de modo por defecto 21, y el curso temporal del procesamiento emocional 22. Hudry et al estudiaron pacientes con epilepsia del lóbulo temporal que tenía electrodos implantados en su SEEG amígdala de los estímulos olfativos a corto plazo a juego 23. Otro grupo ha estudiado movimientos de las extremidades simples, tales como la flexión de la mano o el movimiento unilateral de la mano o pie en Brai saludablen sitios de pacientes epilépticos con implantado SEEG 24,25.
Los estudios descritos anteriormente son una pequeña muestra de una colección muy diversa de la literatura relevante. Existe un potencial insuperable para aprender y entender cómo funciona el cerebro humano utilizando una combinación de tareas conductuales y registros intracraneales. Mientras que hay otros métodos para lograr este objetivo, registros intracraneales poseen varios beneficios, incluyendo la resolución temporal y espacial de alta, así como el acceso a las estructuras más profundas. Los autores pretenden describir la metodología general para la grabación de los pacientes con electrodos intracraneales durante las tareas de comportamiento. Sin embargo, hay varios factores de disuasión y barreras para que terminen con éxito la investigación clínica en los pacientes que reciben atención. Limitaciones, efectos de confusión, y la importancia de esta investigación también serán identificados y explorados.
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Protocol
Todas las tareas se realizaron de acuerdo a un protocolo aprobado presentado a la Junta de Revisión Institucional (IRB) de la Cleveland Clinic Foundation. Un proceso de consentimiento informado se llevó a cabo con cada paciente antes de todas las actividades de investigación. En este ejemplo, un sujeto que responde al criterio estudio que ha tenido estéreo-electroencefalografía (SEEG) electrodos implantados para la incautación se elige. El proyecto fue discutido con el tema y han dado su consentimiento para participar.
1. de inscripción del paciente
- Evaluar a los pacientes con epilepsia refractaria en consideración para la implantación de electrodos intracraneales. Si el paciente es un buen candidato para la cirugía invasiva, analizar el paciente de MRI, PET y MEG junto con la patología de convulsiones con el fin de optimizar la colocación de los electrodos. Un equipo clínico lleva a cabo todas las evaluaciones y no se toman decisiones con fines de investigación. .
- Identificar a los pacientes elegibles para el estudio subsequent a la evaluación de la implantación y verificar los pacientes por el protocolo aprobado por el IRB basado en los criterios de inclusión / exclusión.
NOTA: Es en el mejor interés del paciente para incluir sujetos con un aura en los criterios de inclusión. Los pacientes con auras son capaces de notificar a los investigadores que están a punto de tener un ataque; dando al paciente los investigadores y el momento de tomar las precauciones necesarias (pulsando la alarma incautación de notificar al personal clínico y tirando de todo el equipo fuera del camino). Sin embargo, si los sujetos son reclutados que no tienen un aura, asegúrese de que los dispositivos de entrada de los pacientes se pueden quitar fácilmente de la zona del paciente y que el personal está al tanto de los equipos de investigación y el protocolo. - Obtener el consentimiento informado antes de cualquier actividad de investigación, de conformidad con el IRB. Durante el consentimiento informado, explicar la investigación, haciendo hincapié en que la participación es estrictamente voluntaria y afectará de ninguna manera a los pacientes la atención clínica. En la mayoría de los casos allí is ningún beneficio directo para el paciente y su voluntad de participar es altruista.
- Mantener el respeto por los derechos del paciente y la privacidad en todo momento. Recuerde a los pacientes de que su información se mantendrá anónima y confidencial, y que pueden dejar de participar en el estudio en cualquier momento bajo ninguna consecuencia.
- Tener el signo paciente y salí con el consentimiento informado si él o ella entiende y está de acuerdo en participar en el estudio. Deje una copia se queda con el paciente a revisión; en caso de que tenga alguna pregunta o preocupación animar a los pacientes a comunicarse con la PI.
2. Comportamiento del sistema Set-up
- Antes de llevar el equipo a la habitación, asegúrese de que hay espacio suficiente en la habitación del paciente, así como el acceso a las salidas necesarias (2).
- Compruebe que todos los equipos y cables están listos para acelerar la puesta en marcha. El sistema conductual incluye un fármaco aprobado por el brazo robótico (que permite al sujeto contROL un cursor durante la tarea), un ordenador portátil para controlar el programa de comportamiento, un monitor para la presentación de los estímulos de tareas, y un sistema de adquisición de datos para almacenar los datos electrofisiológicos y de comportamiento.
NOTA: Hacer las modificaciones necesarias para cumplir con las necesidades específicas de la investigación de uno. Por ejemplo, utilizar una caja de botones de la interfaz de paciente en lugar del brazo robótico. - Si el paciente no está actualmente posicionada de una manera adecuada para completar la tarea, ayudar al paciente a una silla reclinable (o cama) con los brazos, en caso de tener una convulsión.
NOTA: Es una buena idea para discutir el diseño del estudio, el equipo, etc, con todos los miembros de la unidad de seguimiento para informarles de lo que está pasando, cómo el grupo se interactúa con los pacientes, y cualquier posible problema que pueda surgir. - Cuando el paciente está listo, que el sistema de comportamiento en la sala y comenzar a arrancar el sistema de comportamiento y el brazo robótico.
- Conecte el marke evento digitalessalida r desde el ordenador del comportamiento de los canales de CC del sistema de adquisición de electrofisiológico con el fin de bloquear las señales de tiempo SEEG grabadas con marcadores de eventos conductuales.
NOTA: En este centro hay un sistema de adquisición de electrofisiológico separada designada para fines de investigación, lo que no interfieren con el sistema de adquisición de clínica. Sin embargo, es posible utilizar el sistema de adquisición de clínica, trabajando con el personal apropiado. Deben realizarse todos los esfuerzos para no interrumpir la adquisición clínica. - Calibrar el brazo robótico y la posición de tal manera que el rango de movimiento es cómodo para el paciente. Si se utiliza otro dispositivo de interfaz, asegúrese de que el equipo está funcionando correctamente y está en una posición cómoda para el sujeto que desea utilizar.
- Durante el uso del brazo robótico, asegúrese de que los botones de parada de emergencia son fácilmente accesibles por los investigadores a lo largo de la tarea conductual. En el caso de un ataque, el botón de parada de emergencia espresionado y el equipo se apartó del paciente, de manera que no dañan a sí mismos. Además, no utilizamos las cintas de velcro que vienen con el sistema de robot para facilitar la retirada del paciente en caso de que ocurra un ataque.
NOTA: En este ejemplo, el puerto paralelo de la plataforma comportamiento está conectado al puerto de entrada digital del sistema de adquisición mediante un cable de puerto paralelo. Señales analógicas adicionales, tales como el x & y posición del brazo robótico se graban simultáneamente.
3. Comportamiento de tareas
- Explicar la tarea para el paciente después de la finalización de la plataforma de configurar y calibración del dispositivo de interfaz.
- Utilice una tarea de comportamiento similar al juego de cartas de los niños de la "guerra". Pida al paciente que hacer apuestas sobre si su tarjeta es mayor que la tarjeta de la computadora. La elección de la apuesta se basa en la percepción del valor relativo de su tarjeta de los pacientes. Simplificar el tpedir para su posterior análisis, utilizando sólo cartas del mismo palo y limitar la cubierta para los 2, 4, 6, 8, y 10 cartas numeradas.
- Mostrar un taco de fijación en la pantalla durante 350 ms. Asegúrese de que el paciente mantiene el cursor sobre la marca de fijación para iniciar la tarea.
- Mostrar el estímulo para 1000 ms. Permita que el paciente vea su tarjeta con la tarjeta de la computadora al lado de él boca abajo.
- Tras la desaparición tarjetas, mostrar un go-cue (<5.000 ms) se presentan dos opciones, pedir al paciente que apostar $ 5 o $ 20, basado en su tarjeta. Pida al paciente que coloque la apuesta por mover el cursor utilizando el brazo robótico, más su apuesta elegida. Selección aleatoria de la posición de apuesta de ensayo a ensayo para garantizar que no sesgo basado en la posición.
- Después de seleccionar la apuesta, notar un 250 - 500 ms de retardo (pantalla en blanco), seguido por la revelación de la tarjeta de la computadora (1000 - 1250 ms). Observar el resultado (1.000 ms), si el ensayo fue una victoria, perder, o dibujar ycuánto se ha ganado o perdido.
- Permita que el paciente practique hasta que están seguros de su rendimiento y no tienen preguntas.
4. Adquisición de Datos
- Grabe los datos cuando el paciente está listo y verificar que se seleccionan apropiadamente la configuración de la investigación (o clínica) sistema de adquisición.
- Apague las luces de la habitación y TV para mantener el ruido de fondo a un mínimo durante la grabación. Además, se pide al paciente que se abstenga de conductas como tocando su pie, hablando o moviendo sus piernas.
- Comience la tarea y registrar al paciente la realización de la tarea. Pida al sujeto para realizar la tarea durante 30 minutos. La velocidad de muestreo del sistema de brazo robótico es 1 KHz, y la de sistema de grabación SEEG es 2 KHz.
NOTA: Esta duración puede ser diferente para otros paradigmas.
Análisis 5. Datos
- En primer lugar, de-identificar los datos SEEG grabadas para asegurar que informa del pacienteción es confidencial y que sus / sus datos se presentan de forma anónima.
- Obtener las coordenadas de las localizaciones de los electrodos de la MRI CT preoperatorio y postoperatorio.
- Alinear las grabaciones neurofisiológicos con las marcas de tiempo digitales de los intereses de la tarea conductual.
- Aplicar métodos de análisis de señales para analizar la actividad cerebral depende evento modulación.
NOTA: En este estudio, se calculó la densidad espectral de potencia (PSD) del evento relacionado con señales SEEG usando Chronux multitaper caja de herramientas 26,27. Cada dato ensayo fue alineado con respecto al evento relevante (tiempo cero), y el PSD calculado se normalizó en cada contenedor de frecuencia con respecto a la línea de base PSD.
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Representative Results
En estos resultados se presenta el análisis de los datos SEEG desde el sistema límbico capturado en un sujeto que juega el Grupo de Guerra. Podemos demostrar que los diversos aspectos de la Tarea Guerra evocan banda gamma significativa (40 - 150 Hz) de modulación en el sistema límbico (Figura 1). Como se ve, en la corteza visual, la presentación de un objeto en la pantalla da lugar una latencia rápida (~ 200 ms) respuesta de banda ancha independientemente de la contingencia tarea. Además, no parece haber diferencias en la duración de la respuesta durante el período de recompensa y una diferencia de potencial entre la potencia de la respuesta evocada para los ensayos no recompensados en comparación con los ensayos premiados. En contraste, la circunvolución frontal inferior sólo se modula en los ensayos que resultan en recompensa. Esta modulación fue mayor en la latencia (~ 500 ms), lo que sugiere un período en que se está procesando la información recompensa. La capacidad de respuesta relacionados con la recompensa es consistente con la función de esta parte de lacorteza, ya que se piensa que el giro frontal inferior está involucrado en la toma de decisiones y la recompensa de evaluación 28.
En este análisis, elegimos para examinar el contenido de frecuencia de los datos electrofisiológicos en la gama de banda gamma, ya que se piensa que esta banda representa la actividad de procesamiento cognitivo 29. Sin embargo, hay una gran variedad de técnicas de análisis que se pueden emplear para datos de campo local en relación con las tareas de comportamiento, tales como el contenido de frecuencia en otras bandas, la actividad evocada, o análisis basados en red. Además, el análisis estadístico desconectado delineará la significación estadística con respecto a las tareas del comportamiento.
Figura 1. Espectro de potencia de la actividad relativa a tres épocas diferentes (t = 0) en la Guerra. Tarea La primera fila muestra la actividad de la circunvolución frontal inferior y la segunda fila muestra la actividad de la corteza visual, (eje x: tiempo relativo a la época, y-eje: la frecuencia y el color representa z-score respecto al valor basal) . Los ceros de tiempo de los gráficos en cada columna representa la aparición de opciones de apuesta (columna izquierda), la aparición de recompensa positiva (columna central), y la aparición de recompensa negativo (columna derecha). Las escalas de colores son los porcentajes de variación de la potencia de la señal registrada en cada banda de frecuencia con respecto a la línea de base. Por favor haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
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Discussion
Aquí hemos presentado un método para realizar estudios electrofisiológicos intracraneales en los seres humanos que se dediquen a la tarea de comportamiento. Esta metodología y sus permutaciones simples son importantes para el estudio del movimiento humano y la cognición. Si bien existe inherentemente ventajas y desventajas de cualquier técnica, la grabación de electrodos intracraneales tiene ventajas sobre otras técnicas electrofisiológicas y de imagen. Dos de las principales ventajas son la capacidad de recoger datos de alta calidad con un mejor control y diseño de las tareas de comportamiento.
Grabaciones de electrodos intracraneales tienen un número de ventajas sobre otros métodos utilizados para medir la actividad cerebral durante las tareas de comportamiento. Es decir, una gran mayoría de estudios se han realizado utilizando técnicas de imagen como la resonancia magnética funcional y PET, que ofrecen la ventaja de una alta cobertura espacial, pero la resolución temporal limitada (del orden de 1 a 1,5 seg). Como tales, estos estudios estiman groseramentela función del cerebro como un cambio en la actividad respecto al valor basal estados y no puede proporcionar estimaciones realistas de procesamiento dinámico relativo a componentes específicos de comportamiento. Estudios de MEG, por otro lado, tienen mejor resolución temporal (<1 ms), pero la cobertura espacial se limita a objetivos corticales y pueden ser confundidos por señales generadas profundamente dentro del cerebro. Estudios de una o varias unidades de han tenido éxito en el suministro de información sobre la función del cerebro, ya que proporcionan una alta resolución temporal. Sin embargo, la limitación de los estudios de una sola unidad y de múltiples convencionales se refiere a la colocación de electrodos directamente en el área del cerebro de interés, lo que limita la cobertura espacial a un pequeño volumen de tejido. Por lo tanto, estos estudios tienden a centrarse en una parte (o núcleo) del cerebro y no examinan cómo interconectado núcleos cerebrales se comunican para controlar el comportamiento 30. En contraste, los electrodos intracraneales proporcionan alta resolución temporal (1 ms) y ampliacobertura espacial (hasta 200 posiciones de los electrodos), lo que permite al investigador para examinar el procesamiento de información a través de múltiples estructuras del cerebro simultáneamente en escalas de tiempo, capaces de componentes específicos exigentes de comportamiento.
Además de la calidad de los datos, también hay ventajas para el diseño de estudios de comportamiento que se pueden realizar en estos temas. En contraste con los estudios en animales, la capacidad cognitiva de los pacientes humanos permite periodos de capacitación breves sobre tareas complejas, lo que lleva a la adquisición rápida de datos y muestras de mayor tamaño. En segundo lugar, la actividad neuronal obtenido de estos estudios se relaciona con el comportamiento humano, lo que elimina la necesidad de dar cuenta de las variaciones de las especies, ya sea en el procesamiento o el comportamiento neural. Por último, debido a que los sujetos se encuentran en la zona de seguimiento durante largos períodos de tiempo y no hay riesgo considerable en la realización de estos estudios, es posible recoger muchas pruebas en una tarea determinada y para realizar más de una tarea en la mismapaciente. Esta ventaja es de particular importancia, ya que mejora el poder estadístico y permite la ejecución de ensayos de control. Con otras técnicas utilizadas en los estudios en humanos, el tiempo (es decir, grabaciones únicas / múltiples unidades en la sala de operaciones) y costo (es decir, de resonancia magnética funcional o MEG) restricciones desembocan en pequeños períodos de recopilación de datos, que limitan la capacidad de hacer inferencias fuertes o en la cuenta para explicaciones alternativas para un efecto observado. En cambio, los estudios llevados a cabo en modelos animales permiten períodos de grabación largos pero se limitan normalmente a un tipo de comportamiento debido a las limitaciones de la formación del comportamiento. Además, los pacientes también pueden proporcionar información, ya sea positivo o negativo, sobre la tarea y cómo mejorar potencialmente el paciente experiencia en el futuro.
Si bien existen múltiples ventajas a este tipo de investigación, hay algunas desventajas. Como estos pacientes están confinados a sus habitaciones mientras están siendo monitoreados faetcirugía r, la tarea de comportamiento debe adaptarse a las limitaciones de la habitación, que pueden incluir la ubicación de puntos de venta, el ruido de fondo de los aparatos en la habitación, o interrupciones de personal clínico. Las observaciones se realizarán durante las grabaciones de manera que cualquier artefacto inesperados pueden ser contabilizadas. Con respecto a los datos recogidos, las áreas del cerebro específicas están determinadas exclusivamente por el equipo quirúrgico en un esfuerzo por localizar el EZ, por lo tanto, los investigadores tienen que entender que no siempre se pueden recopilar datos de su objetivo ideal o de áreas del cerebro que no están afectadas por enfermedad. Otro inconveniente es la posibilidad de efectos de cualquier analgésicos o medicamentos que el paciente pueda estar tomando en el momento que están realizando la tarea de comportamiento confusión. Sin controles para dar cuenta de estos factores de confusión, no hay manera de determinar cómo los medicamentos afectan la capacidad del paciente para llevar a cabo la tarea; aunque en algunos casos, los efectos de analgésicos o medicamentos pueden ser el focus del estudio.
Otros problemas con esta técnica incluyen la seguridad e integridad de los datos electrofisiológicos clínica del paciente. es decir, debe hacerse todo lo posible por evitar lesiones al paciente durante la tarea experimental. Por ejemplo, en este estudio, se optó por tener los pacientes en una silla mientras realizaban la tarea de comportamiento. Las sillas que utilizamos son un equipamiento normal en nuestras salas de monitoreo de la epilepsia y se han diseñado para reducir lesiones en el paciente durante los eventos convulsivos. A menudo el paciente ya está en la silla antes de empezar el experimento y peticiones de permanecer en la silla después de completar el experimento. Con respecto a la protección de los datos clínicos, se deben hacer las conexiones con el sistema de adquisición sin interrumpir la adquisición de datos con fines clínicos. Logramos esto mediante el uso de un segundo sistema de adquisición para la recogida de datos de la investigación en nuestros sujetos que es independiente del sistema de adquisición clínico. Sin embargo, esto puedecausar errores de sincronización entre el sistema de presentación de comportamiento y el sistema de adquisición de clínica, que puede ser corregida por adelantado, si la previsión se da a los requisitos de hardware necesarios para conectar el sistema de comportamiento al sistema de adquisición. Por último, el equipo de investigación debe ser flexible para adaptarse a las necesidades médicas del paciente, especialmente con respecto a la programación de todo el personal clínico.
Directamente correlacionar la actividad cerebral humana al comportamiento es una importante oportunidad para avanzar en la comprensión de la función cerebral y la disfunción. Los datos obtenidos a través de registros intracraneales tiene una serie de ventajas sobre otras técnicas invasivas y no invasivas, pero no hacen que estas otras técnicas no válida u obsoleta. De hecho, la combinación de grabaciones y datos intracraneales recoge de forma no invasiva o en un modelo animal es gratuito y sólo fortalece la capacidad de comprender los mecanismos de información processing y el control del comportamiento. Mientras que los experimentos electrofisiológicos humanos están llenos de obstáculos y requieren una gran cantidad de paciencia, estas técnicas tienen la capacidad de producir información novedosa y emocionante con respecto al comportamiento humano.
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Disclosures
Los autores no tienen conflictos a revelar.
Acknowledgments
Este trabajo fue apoyado por EFRI-MC3: # 1,137,237 concedida a la SVS y JTG
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| InMotion ARM | Interactive Motion Technologies | InMotion Arm | http://interactive-motion.com/inmotion-arm-the-new-standard-of-care/ Equipment our lab used, can use other equipment to collect data |
| MATLAB | Mathworks Inc | MATLAB | http://www.mathworks.com/ Need version r2007b or higher to run Monkeylogic |
| Data Acquisition Toolbox | Mathworks Inc | Data Acquisition Toolbox | http://www.mathworks.com/products/daq/ Must have to run Monkeylogic |
| Image Processing Toolbox | Mathworks Inc | Image Processing Toolbox | http://www.mathworks.com/products/image/ Must have to run Monkeylogic |
| Monkeylogic | Wael Asaad and David Freedman | Monkeylogic | http://www.brown.edu/Research/monkeylogic/ Free download, must have MATLAB to run |
| Chronux | Medametrics, LLC | Data Processing Toolbox | http://www.chronux.org/ |
| Brainstorm | MEG/EEG Analysis Application | http://neuroimage.usc.edu/brainstorm/ | |
| Laptop | Dell | Latitude E5530 | http://www.dell.com/us/business/p/latitude-e5530/pd?ST=dell%20latitude%20e5530&dgc=ST&cid=263756&lid=4781504&acd=12309152537461010 |
| NI Card | National Instruments | NI USB-6008 | http://sine.ni.com/nips/cds/view/p/lang/en/nid/201986 12-Bit, 10 kS/sec Low-Cost Multifunction DAQ |
References
- Epilepsy Fact Sheet No. 999. , World Health Organization. Available from: http://www.who.int/mediacentre/factsheets/fs999/en/ (2013).
- Rosenow, F., Luders, H.
- Adelson, P. D., et al. Use of subdural grids and strip electrodes to identify a seizure focus in children. Pediatr. Neurosurg. 22 (4), 174-180 (1995).
- Jayakar, P. Invasive EEG monitoring in children: When, where, and what. J Clin Neurophysiol. 16, 408-418 (1999).
- Almeida, A. N., Martinez, V., Feindel, W. The first case of invasive EEG monitoring for the surgical treatment of epilepsy: Historical significance and context. Epilepsia. 46, 1082-1085 (2005).
- Dinner, D. S., Luders, H. O., Klem, G. Chronic electrocorticography: Cleveland clinic experience. Electroencephalogr Clin Neurophysiol. , 58-69 (1998).
- Bancaud, J., et al. Functional Stereotaxic Exploration (Seeg) of Epilepsy. Electroencephalogr Clin Neurophysiol. 28, 85 (1970).
- Chassoux, F., et al. Intralesional recordings and epileptogenic zone in focal polymicrogyria. Epilepsia. 49, 51-64 (2008).
- Lo Russo, G., et al. Focal cortical resection in malformations of cortical development. Epileptic Disord. 5, S115-S123 (2003).
- Avanzini, G.
- Cossu, M., et al.
- Cossu, M., et al. Epilepsy surgery in children: Results and predictors of outcome on seizures. Epilepsia. 49, 65-72 (2008).
- Cossu, M., et al. Stereoelectroencephalography in the presurgical evaluation of focal epilepsy in infancy and early childhood Clinical article. J Neurosurg-Pediatr. 9, 290-300 (2012).
- Gonzalez-Martinez, J., et al. Stereoelectroencephalography in the "difficult to localize" refractory focal epilepsy: early experience from a North American epilepsy center. Epilepsia. 54, 323-330 (2013).
- Vadera, S., et al. Stereoelectroencephalography following subdural grid placement for difficult to localize epilepsy. Neurosurgery. 72, 723-729 (2013).
- Hill, N. J., et al. Recording human electrocorticographic (ECoG) signals for neuroscientific research and real-time functional cortical mapping. Journal of visualized experiments : JoVE. , (2012).
- Ibanez, A., et al. Motor-language coupling: direct evidence from early Parkinson's disease and intracranial cortical recordings. Cortex; a journal devoted to the study of the nervous system and behavior. 49, 968-984 (2013).
- Caplan, J. B., Madsen, J. R., Raghavachari, S., Kahana, M. J. Distinct patterns of brain oscillations underlie two basic parameters of human maze learning. J Neurophysiol. 86, 368-380 (2001).
- Watrous, A. J., Fried, I., Ekstrom, A. D. Behavioral correlates of human hippocampal delta and theta oscillations during navigation. J Neurophysiol. 105, 1747-1755 (2011).
- Roman, R., et al. Hippocampal negative event-related potential recorded in humans during a simple sensorimotor task occurs independently of motor execution. Hippocampus. , (2013).
- Jerbi, K., et al. Exploring the electrophysiological correlates of the default-mode network with intracerebral EEG. Front Syst Neurosci. 4, 27 (2010).
- Krolak-Salmon, P., Henaff, M. A., Vighetto, A., Bertrand, O., Mauguiere, F. Early amygdala reaction to fear spreading in occipital, temporal, and frontal cortex: a depth electrode ERP study in human. Neuron. 42, 665-676 (2004).
- Hudry, J., Perrin, F., Ryvlin, P., Mauguiere, F., Royet, J. P. Olfactory short-term memory and related amygdala recordings in patients with temporal lobe epilepsy. Brain. 126, 1851-1863 (2003).
- Rektor, I., Bares, M., Kubova, D. Movement-related potentials in the basal ganglia: a SEEG readiness potential study. Clin Neurophysiol. 112, 2146-2153 (2001).
- Rektor, I., Louvel, J., Lamarche, M. Intracerebral recording of potentials accompanying simple limb movements: a SEEG study in epileptic patients. Electroencephalogr Clin Neurophysiol. 107, 277-286 (1998).
- Mitra, P., Bokil, H. Observed Brain Dynamics. , Oxford University Press. New York. (2008).
- Lachaux, J. P., Axmacher, N., Mormann, F., Halgren, E., Crone, N. E. High-frequency neural activity and human cognition: past, present and possible future of intracranial EEG research. Progress in neurobiology. 98, 279-301 (2012).
- Rogers, R. D., et al. Choosing between small, likely rewards and large, unlikely rewards activates inferior and orbital prefrontal cortex. The Journal of neuroscience : the official journal of the Society for Neuroscience. 19, 9029-9038 (1999).
- Lachaux, J. -P., Axmacher, N., Mormann, F., Halgren, E., Crone, N. E. High-frequency neural activity and human cognition: Past, present and possible future of intracranial EEG research. Prog. Neurobiol. 98, 279-301 (2012).
- Gale, J. T., Martinez-Rubio, C., Sheth, S. A., Eskandar, E. N. Intra-operative behavioral tasks in awake humans undergoing deep brain stimulation surgery. Journal of visualized experiments : JoVE. , (2011).
