Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove

Behavior

Udførelse Adfærdsmæssige opgaver hos forsøgspersoner med Intrakranielle elektroder

doi: 10.3791/51947 Published: October 2, 2014

Summary

Patienter implanteret med intrakranielle elektroder giver en enestående mulighed for at optage neurologiske data fra flere områder af hjernen, mens patienten udfører adfærdsmæssige opgaver. Her præsenterer vi en metode til optagelse fra implanterede patienter, der kan være reproducerbar ved andre institutioner med adgang til denne patientgruppe.

Abstract

Patienter, der har stereo-electroencefalografi (SEEG) elektrode, subduralt gitter eller dybde elektrode implantater har et væld af elektroder implanteret i forskellige områder af deres hjerne til lokalisering af deres beslaglæggelse fokus og veltalende områder. Efter implantation, skal patienten forblive på hospitalet, indtil den patologiske område hjernen er fundet og eventuelt resekteret. I løbet af denne tid, disse patienter giver en unik mulighed for at forskersamfundet, fordi enhver række adfærdsmæssige paradigmer kan udføres for at afdække den neurale korrelerer at guide adfærd. Her præsenterer vi en metode til registrering af hjernens aktivitet fra intrakranielle implantater som fag udføre en adfærdsmæssig opgave designet til at vurdere beslutningsprocessen og belønning kodning. Alle elektrofysiologiske data fra de intrakranielle elektroder registreres i den adfærdsmæssige opgave, der giver mulighed for undersøgelse af de mange områder i hjernen, der er involveret i en enkelt funktion på tidsskalaer relevant for adfærd.Desuden og i modsætning til dyreforsøg, humane patienter kan lære en bred vifte af adfærdsmæssige opgaver hurtigt, giver mulighed for evnen til at udføre mere end én opgave i det samme emne eller udfører kontrol. På trods af de mange fordele ved denne teknik til at forstå den menneskelige hjerne fungerer, er der også metodologiske begrænsninger, som vi diskuterer, herunder miljømæssige faktorer, analgetiske virkninger, tidspres og optagelser fra sygt væv. Denne metode kan let gennemføres af enhver institution, der udfører intrakranielle vurderinger; giver mulighed for direkte at undersøge menneskelige hjerne funktion under opførsel.

Introduction

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

Epilepsi er en af ​​de mest almindelige hjernesygdomme, kendetegnet ved kronisk tilbagevendende anfald som følge af overdreven elektriske udladninger fra grupper af neuroner. Epilepsi påvirker omkring 50 millioner mennesker verden over, og omkring 40% af alle personer med epilepsi har uløselige anfald, kan ikke helt blive kontrolleret af medicinsk behandling 1. Kirurgi kan resultere i beslaglæggelse fri status, hvis de områder i hjernen, der er ansvarlige for generering af anfald (den epileptogen zone - EZ) lokaliseres og fjernes kirurgisk eller afbrudt. For at definere den anatomiske placering af EZ og dets nærhed med mulige subkortikale veltalende områder, en række non-invasive værktøjer er tilgængelige: analyse af beslaglæggelse semiologi, video-hovedbund elektroencefalografiske optagelser (Ictal og interictal optagelser), neuropsykologiske test , magnetoencephalography (MEG) og MR 2. Når invasiv data er utilstrækkelige til precisely definere placeringen af hypotetiske EZ, når der er mistanke om tidlig inddragelse af veltalende subkortikale områder, eller når der er mulighed for multi-fokale anfald, kan kronisk invasiv monitorering kræves 3,4.

Metoder til kronisk invasiv monitorering for at definere beliggenhed og grænser en EZ kan omfatte subduralt net og strimler, med elektroder placeret på hjernens overflade, og stereo-electroencefalografi (SEEG), når flere dybde elektroder er placeret i hjernen i en tre- dimensional mode. Subdural intrakranielle optagelser blev oprindeligt rapporteret i 1939, da Penfield og kolleger brugte epidural enkelt kontaktløse elektroder i en patient med en gammel venstre tidsmæssig-parietale fraktur, og hvis pneumoencephalography afsløres diffus cerebral atrofi 5. Efterfølgende brug af subduralt grid arrays blev mere populær efter flere publikationer i 1980'erne demonstrerede deressikkerhed og effektivitet 6. Seeg metoden blev udviklet og populariseret i Frankrig af Jean Tailarach og Jean Bancaud løbet af 50'erne og har været mest brugt i Frankrig og Italien som den foretrukne metode for invasiv kortlægning af refraktær fokal epilepsi 7-9.

Princippet om SEEG er baseret på anatomisk-elektro-kliniske sammenhænge, ​​der tager sit hovedprincip 3-dimensionelle rumlige-temporale organisering af epileptiske udledning i hjernen i sammenhæng med beslaglæggelse semiologi. Implantationen Strategien er individualiseret, med elektrode placering baseret på en præimplantationsperioden hypotese, der tager hensyn til den primære organisering af epileptiforme aktivitet og den hypotetiske epileptisk netværk er involveret i udbredelsen af ​​anfald. Ifølge flere europæiske og de seneste nordamerikanske rapporter SEEG metoden muliggør præcise optagelser fra dybe subkortikale strukturer, multipel usammenhængende lobes, og bilaterale udforskninger samtidig undgå behovet for store craniotomies 10-15. Bagefter postoperative taget billeder for at opnå den nøjagtige anatomiske placering af de implanterede elektroder. Efterfølgende en opfølgningsperiode på starter, hvor patienter forbliver på hospitalet i en periode på 1 til 4 uger for at indspille interictal og Ictal aktiviteter fra de implanterede elektroder. Denne overvågning periode er et belejligt tidspunkt til at studere hjernens funktion ved hjælp af event-relaterede SEEG analyse, da der ikke er nogen øget risiko, og patienten typisk ser forskningsundersøgelse som en velkommen udsættelse fra den verdslige overvågningsperiode. Optagelserne garnered fra intrakranielle elektroder er ikke kun afgørende for en forbedret evaluering og pleje af epilepsipatienter, men derudover giver den enestående mulighed for at studere menneskelige hjerne aktivitet under adfærdsmæssige paradigmer.

Flere forskere har allerede indset mulighed for at studere invasive optagelser fraepilepsipatienter. Hill et al. Rapporterede om metoden til optagelse electrocorticographic (ECoG) signaler fra patienter til funktionel kortikal kortlægning 16. ECoG optagelser har også givet indsigt til motor-sprog kobling 17. Patienter med implanterede dybde elektroder har udført navigations opgaver at studere hjernens svingninger i hukommelsen, læring 18 og bevægelse 19. Dybde elektrode optagelser blev også brugt til at studere paradigmer med ellers uopnåelige tidsopløsning såsom hippocampus fremkaldt aktivitet 20, neurale aktivitet i standard-mode netværk 21, og den tidsmæssige forløb følelsesmæssig behandling 22. Hudry m.fl. studerede patienter med FLE der havde Seeg elektroder implanteret i deres amygdala for kortsigtede olfaktoriske stimuli matchende 23. En anden gruppe har studeret simple benbevægelser såsom hånd fleksion eller ensidig bevægelse af hånd eller fod i sund brain sites fra epileptiske patienter med implanteret SEEG 24,25.

De ovenfor beskrevne undersøgelser er et lille udsnit af en meget forskelligartet samling af relevant litteratur. Der eksisterer en uoverstigelig potentiale til at lære og forstå, hvordan den menneskelige hjerne fungerer ved hjælp af en kombination af adfærdsmæssige opgaver og intrakranielle optagelser. Mens der er andre metoder til at nå dette mål, intrakranielle optagelser har flere fordele, herunder høj tidslig og rumlig opløsning samt adgang til dybere strukturer. Forfatterne til formål at beskrive den generelle metode til optagelse fra patienter med intrakranielle elektroder under adfærdsmæssige opgaver. Men der er flere afskrækkelsesmidler og barrierer for succes gennemfører klinisk forskning i patienter, der får behandling. Begrænsninger, forstyrrende effekter og betydningen af ​​denne forskning vil også blive identificeret og udforsket.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

Alle opgaver blev udført i overensstemmelse med en godkendt protokol forelægges Institutional Review Board (IRB) i Cleveland Clinic Foundation. Et informeret samtykke proces blev gennemført med hver patient forud for alle forskningsaktiviteter. I dette eksempel, et emne, der opfylder undersøgelse kriterium, der har haft stereo-electroencefalografi (Seeg) elektroder implanteret for beslaglæggelse er valgt. Projektet blev drøftet med emnet, og de har givet deres samtykke til at deltage.

1. patientoptagning

  1. Vurdere patienter med refraktær epilepsi i betragtning for intrakraniel elektrode implantation. Hvis patienten er en god kandidat til invasiv kirurgi, analysere patientens MRI, PET og MEG sammen med beslaglæggelse patologi for at optimere placeringen af ​​elektroderne. En klinisk hold udfører alle evalueringer og er lavet nogen beslutninger til forskningsformål. .
  2. Identificere egnede patienter til studiet subsequent til evalueringen til implantation og kontrollere patienter pr den godkendte IRB protokol baseret på de kriterier inklusion / eksklusion.
    BEMÆRK: Det er i den bedste interesse for patienten til at omfatte personer med en aura i inklusionskriterierne. Patienter med auraer er i stand til at underrette forskerne, at de er ved at have en beslaglæggelse; give forskere og patienten tid til at tage de nødvendige forholdsregler (tryk på anfaldsalarm at anmelde det kliniske personale og trække alt udstyr af vejen). Men hvis individer rekrutteres, der ikke har en aura sikre, at patienten inputenheder let kan fjernes fra patienten område, og at personalet er bekendt med den forskning udstyr og protokol.
  3. Indhente informeret samtykke forud for enhver forskningsaktiviteter i overensstemmelse med IRB. Under informeret samtykke, forklarer den forskning, der understreger, at deltagelse er helt frivillig, og vil på ingen måde påvirke patienternes kliniske pleje. I de fleste tilfælde der jeger ingen direkte gevinst for patienten og deres vilje til at deltage er altruistisk.
  4. Bevar respekten for patientens rettigheder og privatliv på alle tidspunkter. Mind patienterne, at deres oplysninger vil forblive anonyme og fortrolige, og de kan ophøre med at deltage i undersøgelsen på ethvert tidspunkt under ingen konsekvens.
  5. Har patienten underskrive og datere informeret samtykke, hvis han eller hun forstår og accepterer at deltage i undersøgelsen. Efterlad en kopi efterlades med patienten til fornyet overvejelse; bør de have nogen spørgsmål eller bekymringer opfordre patienterne til at kontakte PI.

2. Behavior System Set-up

  1. Før at bringe udstyret ind i rummet, sørge for, at der er tilstrækkelig plads i patientens rum, samt adgang til de nødvendige forretninger (2).
  2. Kontrollér, at alt udstyr og ledninger er klar til at fremskynde opsætningen. De adfærdsmæssige system indbefatter en FDA-godkendt robotarm (som tillader emnet at control en markør i løbet af opgaven), en bærbar computer til at styre adfærdsmæssige program, en skærm til at præsentere opgaven stimuli, og et dataopsamlingssystem at gemme elektrofysiologiske og adfærdsmæssige data.
    BEMÆRK: Foretag de nødvendige ændringer for at imødekomme specifikke behov af ens forskning. For eksempel bruger en knap kasse for patienten brugerflade i stedet for robotarmen.
  3. Hvis patienten ikke i øjeblikket er placeret på en måde er egnet til at fuldføre opgaven, hjælpe patienten til en tilbagelænet stol (eller seng) med våben, bør de have et anfald.
    Bemærk: Det er en god idé at diskutere studiets design, udstyr mv med alle medlemmer af den overvågning, enhed for at informere dem om, hvad der foregår, hvordan gruppen skal fungere sammen med patienterne, og eventuelle problemer, der kan opstår.
  4. Når patienten er klar, sætter adfærdssystem ind i stuen og begynde opstart adfærdsmæssige systemet og robotarm.
  5. Forbind det digitale begivenhed markeR output fra adfærdsmæssige computer til DC kanaler i elektrofysiologiske erhvervelse systemet for at tid låse de registrerede Seeg signaler med adfærdsmæssige event markører.
    BEMÆRK: I dette center er der en separat elektrofysiologisk erhvervelse system, der er udpeget til forskningsformål, som ikke interfererer med den kliniske erhvervelse systemet. Det er imidlertid muligt at anvende den kliniske erhvervelse systemet ved at arbejde med det relevante personale. Der bør gøres alt for ikke at forstyrre den kliniske erhvervelsen.
  6. Kalibrer robotarmen og placere den sådan, at den række af forslag er behagelig for patienten. Hvis du bruger et andet interface-enhed, sikre, at udstyret fungerer korrekt og er placeret komfortabelt for emnet at bruge.
  7. Mens du bruger robotarmen, sikre, at nødstop er let tilgængelige, som forskerne i hele adfærdsmæssige opgave. I tilfælde af et anfald, nødstoppet erpressede og udstyr trækkes væk fra patienten, således at de ikke skader sig selv. Derudover bruger vi ikke velcro stropper, der kommer med robotten for at lette udtagning fra en patient i tilfælde et anfald opstår.
    BEMÆRK: I dette eksempel er den parallelle port adfærd riggen tilsluttes den digitale indgangsport af købet system ved hjælp af en parallel port kabel. Yderligere analoge signaler såsom x & y position robotarmen registreres samtidigt.

3. Behavioral Opgave

  1. Forklar opgaven til patienten efter afslutningen af ​​sættet up rig og kalibrering af interfacet.
  2. Brug en adfærdsmæssig opgaver svarende til børnenes kortspil af "krig". Bed patienten om at gøre indsatser, hvorvidt deres kort er større end computerens kortet. Valget af indsatsen er baseret på patienternes opfattelse af den relative værdi af deres kort. Forenkle tbede om efterfølgende analyse ved kun at bruge kort i en farve og begrænse dækket til de 2, 4, 6, 8 og 10 nummererede kort.
  3. Vis en fiksering cue på skærmen i 350 ms. Sikre, at patienten holder markøren over fiksering mærke at indlede opgaven.
  4. Vis tilskyndelsen til 1000 ms. Lad patienten til at se deres kort med computerens kortet ved siden af ​​den med forsiden nedad.
  5. Efter kort forsvinden, viser en go-cue (<5.000 ms) viser to muligheder, beder patienten til at satse enten $ 5 eller $ 20, baseret på deres kort. Bed patienten at placere dit væddemål ved at flytte markøren med robotarmen over deres valgte satsning. Tilfældig satsning position fra forsøg til forsøg for at sikre ingen bias baseret på positionen.
  6. Efter indsatsen er valgt, bemærke en 250-500 msek forsinkelse (blank skærm), efterfulgt af åbenbaringen af ​​computerens kort (1.000 - 1.250 ms). Overhold resultatet (1.000 ms), om forsøget var en sejr, taber eller tegne oghvor meget der blev vundet eller tabt.
  7. Lad patienten til at praktisere, indtil de er sikre på deres præstationer og har ingen spørgsmål.

4. Data Acquisition

  1. Optag data, når patienten er klar, og kontroller, at indstillingerne på forskning (eller klinisk) erhvervelse systemet er behørigt valgt.
  2. Sluk lyset i rummet og TV for at holde baggrundsstøj til et minimum under optagelsen. Derudover bede patienten om at afstå fra adfærd, såsom at trykke deres mund, taler eller ryster deres ben.
  3. Begynd opgaven og registrerer patienten udfører opgaven. Spørg motivet til at udføre opgaven i 30 min. Samplinghastigheden robotarmen systemet er 1 kHz, og det SEEG registreringssystem er 2 kHz.
    BEMÆRK: Denne varighed kan være forskellig for andre paradigmer.

5. Dataanalyse

  1. Først de-identificere de optagede SEEG data for at sikre, at patientens information forbliver fortrolige, og at hans / hendes data sendes anonymt.
  2. Anskaf koordinaterne af elektroden steder fra den postoperative CT og præoperativ MR.
  3. Juster neurofysiologiske optagelser med de digitale tidsstempler interesser fra adfærdsmæssige opgave.
  4. Anvende signal analysemetoder til at analysere den afhængige begivenhed hjernens aktivitet graduering.
    BEMÆRK: I denne undersøgelse blev power spectral density (PSD) af begivenheden relateret Seeg signaler beregnet ved hjælp Chronux multitaper værktøjskasse 26,27. Hver forsøgsdata blev justeret i forhold til den relevante begivenhed (tid nul), og den beregnede PSD var normaliseret i hver frekvens bin med hensyn til baseline PSD.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

I disse resultater præsenterer vi analysen af ​​Seeg data fra det limbiske system fanget i et emne spille krig Opgave. Vi kan påvise, at forskellige aspekter af krigen Task fremkalde signifikant gamma-band (40 - 150 Hz) graduering i det limbiske system (figur 1). Som det ses, i den visuelle cortex, præsentationen af ​​et objekt på resultaterne skærm i en hurtig ventetid (~ 200 ms) bredt bånd svar uanset opgaven uforudsete. Desuden synes der at være forskelle i varighed af respons under belønning periode og en potentiel forskel mellem styrken af ​​den fremkaldte reaktion til ubelønnet forsøg sammenlignet med belønnet forsøg. I modsætning hertil er det ringere frontal gyrus kun moduleret i forsøg, der resulterer i belønning. Denne graduering var længere i latenstid (~ 500 ms), hvilket tyder på en periode, hvor belønning oplysninger blev behandlet. Belønningen relateret lydhørhed er i overensstemmelse med funktionen af ​​denne del afcortex, da det menes, at den ringere frontal gyrus er involveret i beslutningsprocessen og belønning evaluering 28.

I denne analyse, valgte vi at undersøge indholdet hyppigheden af elektrofysiologiske data gamma bandet rækkevidde, da det menes, at dette band af aktivitet repræsenterer kognitiv behandling 29. Der er imidlertid et stort udvalg af analyseteknikker, som kan anvendes til lokal datafelt i forhold til adfærdsmæssige opgaver, såsom indholdet frekvens i andre frekvensbånd, fremkaldt aktivitet, eller et netværk baseret analyse. Desuden vil offline statistisk analyse afgrænse statistisk signifikans med hensyn til de adfærdsmæssige opgaver.

Figur 1
Figur 1. Power spektrum af aktivitet i forhold til tre forskellige epoker (T = 0) i krigen. Opgave Den første række viser aktiviteten af den ringere frontal gyrus og den anden række viser aktiviteten af den visuelle cortex, (x-akse: tid i forhold til epoke, y-akse: frekvens og farve repræsenterer z-score i forhold til baseline) . De tidsmæssige nuller af graferne i hver kolonne repræsenterer udseendet af satsninger (venstre kolonne), fremkomsten af ​​positiv belønning (midterste søjle), og fremkomsten af ​​negativ belønning (højre kolonne). De farveskalaer er de procentvise ændringer i det optagede signal magt i hvert frekvensbånd i forhold til baseline. Klik her for at se en større version af dette tal.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

Her har vi præsenteret en metode til udførelse af intrakranielle elektrofysiologiske studier i mennesker, da de udøver en adfærdsmæssig opgave. Denne metode og dens simple permutationer er vigtige for at studere menneskelig bevægelse og kognition. Mens der i sagens natur findes fordele og ulemper til enhver teknik, optagelse fra intrakranielle elektroder har fordele frem for andre elektrofysiologiske og billeddannende teknikker. To af de store fordele er evnen til at indsamle data af høj kvalitet med bedre kontrol og design af adfærdsmæssige opgaver.

Intrakranielle elektrode optagelser har en række fordele i forhold til andre metoder, der anvendes til måling af hjerneaktivitet i adfærdsmæssige opgaver. Nemlig, har et stort flertal af undersøgelser er udført ved hjælp af billeddannende teknikker såsom fMRI og PET, som tilbyder den fordel, at høj rumlig dækning, men begrænset tidsmæssig opløsning (af størrelsesordenen 1 - 1,5 sek). Som sådan, disse undersøgelser groft anslåhjernefunktion som en ændring i aktiviteten i forhold til baseline, og de kan ikke fremlægge realistiske skøn over dynamisk behandling i forhold til specifikke dele af adfærd. MEG undersøgelser, på den anden side, har bedre tidsopløsning (<1 ms), men geografisk dækning er begrænset til corticale mål og kan blive forstyrret af signaler genereres dybt inde i hjernen. Single og multi undersøgelser enhed har været en succes på at give indsigt i hjernens funktion, da de giver høj tidsmæssig opløsning. Men begrænsning af konventionelle undersøgelser single og multi enhed vedrører placering af elektroder direkte i hjernen område af interesse, begrænsning rumlig dækning til et lille volumen af ​​væv. Derfor er disse undersøgelser har en tendens til at fokusere på den ene side (eller kerne) af hjernen og undlader at undersøge, hvordan sammenkoblede hjernekerner kommunikere til at styre adfærd 30. I modsætning hertil intrakranielle elektroder giver høj tidsmæssig opløsning (1 ms) og bredrumlig dækning (op til 200 elektrode positioner), gør det muligt for forskeren at undersøge informationsbehandling på tværs af flere strukturer i hjernen samtidigt på tidsskalaer i stand til kræsne specifikke dele af adfærd.

Ud over kvaliteten af ​​data, er der også fordele ved design af adfærdsmæssige undersøgelser, der kan udføres i disse fag. I modsætning til dyreforsøg, den kognitive evne til humane patienter giver mulighed for korte praktikperioder på komplekse opgaver, der fører til erhvervelse hurtig dataoverførsel og større stikprøvestørrelser. For det andet, tjente den neurale aktivitet fra disse undersøgelser er relateret til menneskelig adfærd, hvilket eliminerer behovet for at tage højde for arter variationer i enten neurale forarbejdning eller adfærd. Endelig fordi fagene er i overvågningen området i længere perioder, og der er ingen væsentlig risiko ved gennemførelsen af ​​disse undersøgelser, er det muligt at samle mange prøvelser i en given opgave, og til at udføre mere end én opgave i det sammepatient. Denne fordel er af særlig betydning, fordi det forbedrer statistisk styrke og giver mulighed for udførelse af kontrolforsøg. Med andre teknikker, der anvendes i humane studier, tid (dvs. single / unit optagelser multi i operationsstuen) og pris (dvs. fMRI eller MEG) begrænsninger føre til små perioder dataindsamling, som begrænser muligheden for at foretage stærke slutninger eller til at afregne for alternative forklaringer på en observeret effekt. I modsætning hertil undersøgelser i dyremodeller mulighed for lange optagetider perioder, men er typisk begrænset til én type adfærd på grund af begrænsninger af adfærdsmæssige træning. Desuden kan patienterne også give feedback, enten positiv eller negativ, på opgaven, og hvordan man potentielt forbedre patientens oplevelse i fremtiden.

Selv om der er flere fordele ved denne type forskning, der er nogle ulemper. Da disse patienter er begrænset til deres værelse, mens de bliver overvåget after kirurgi, skal adfærdsmæssige opgave at tilpasse sig de begrænsninger af det rum, som kan omfatte placering af salgssteder, baggrundsstøj fra apparater i rummet, eller afbrydelser fra kliniske personale. Observationerne skal foretages under optagelserne, således at eventuelle uventede artefakter kan forklares. Med hensyn til de indsamlede data, er de områder i hjernen, målrettet udelukkende bestemmes af det kirurgiske team i et forsøg på at finde EZ derfor forskerne nødt til at forstå de måske ikke altid indsamle data fra deres ideelle mål eller fra områder i hjernen, der ikke påvirkes af sygdom. En anden ulempe er muligheden for confounding effekter af analgetika eller medicin, som patienten eventuelt tager på det tidspunkt, de udfører de adfærdsmæssige opgave. Uden kontrol at tage højde for disse forvirrer, er der ingen måde at afgøre, hvordan medicin vil påvirke patientens evne til at udføre opgaven; men i nogle tilfælde kan virkningen af ​​analgetika eller medikamenter være focus af undersøgelsen.

Andre problemer med denne teknik omfatter patientsikkerhed og integritet klinik elektrofysiologiske data. nemlig bør gøres alt for at beskytte mod skade på patienten under den eksperimentelle opgave. For eksempel, i denne undersøgelse, har vi valgt at få patienterne i en stol, mens de udførte adfærdsmæssige opgave. Stolene vi brugte er en normal møblering i vores epilepsi beslaglæggelse overvågning værelser og er designet til at reducere patientens skade i beslaglæggelse begivenheder. Ofte er patienten allerede i stolen, før vi starter eksperimentet og anmodninger om at forblive i stolen efter forsøget er afsluttet. Med hensyn til beskyttelse af kliniske data, bør forbindelser til erhvervelse system gøres uden at forstyrre dataopsamling til kliniske formål. Vi gør dette ved hjælp af en anden erhvervelse system til indsamling af forskning data i vores emner, der er uafhængig af den kliniske erhvervelse systemet. Men dette kanforårsage synkroniseringsfejl mellem adfærdsmæssige præsentation og den kliniske erhvervelse system, som kan korrigeres for i forvejen, hvis omtanke gives til hardware krav er nødvendige for at forbinde adfærdssystem til erhvervelse systemet. Endelig skal forskerholdet være fleksible for at imødekomme patientens medicinske behov, især med hensyn til planlægning omkring det kliniske personale.

Direkte korrelerende menneskelige hjerne aktivitet adfærd er en vigtig mulighed for at fremme forståelsen af ​​hjernens funktion og dysfunktion. De opnåede data gennem intrakranielle optagelser har en række fordele frem for andre invasive og invasive teknikker, men gør ikke disse andre teknikker ugyldige eller forældede. Faktisk kombinationen af ​​intrakranielle optagelser og data indsamlet invasivt eller i en dyremodel er gratis og kun styrker evnen til at forstå mekanismerne for information processing og adfærdskontrol. Mens humane elektrofysiologiske eksperimenter er fyldt med forhindringer og kræver en stor tålmodighed, disse teknikker har evnen til at give nye og spændende informationer med hensyn til menneskelig adfærd.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Forfatterne har ingen konflikter at afsløre.

Acknowledgments

Dette arbejde blev støttet af EFRI-MC3: # 1137237 tildelt SVS og 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

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Epilepsy Fact Sheet No. 999. World Health Organization. Available from: http://www.who.int/mediacentre/factsheets/fs999/en/ (2013).
  2. Rosenow, F., Luders, H. Presurgical evaluation of epilepsy. Brain. 124, 1683-1700 (1093).
  3. 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).
  4. Jayakar, P. Invasive EEG monitoring in children: When, where, and what. J Clin Neurophysiol. 16, 408-418 (1999).
  5. 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).
  6. Dinner, D. S., Luders, H. O., Klem, G. Chronic electrocorticography: Cleveland clinic experience. Electroencephalogr Clin Neurophysiol. 58-69 (1998).
  7. Bancaud, J., et al. Functional Stereotaxic Exploration (Seeg) of Epilepsy. Electroencephalogr Clin Neurophysiol. 28, 85 (1970).
  8. Chassoux, F., et al. Intralesional recordings and epileptogenic zone in focal polymicrogyria. Epilepsia. 49, 51-64 (2008).
  9. Lo Russo, G., et al. Focal cortical resection in malformations of cortical development. Epileptic Disord. 5, S115-S123 (2003).
  10. Avanzini, G. Discussion of stereoelectroencephalography. Acta neurologica Scandinavica Supplementum. 152-170 (1994).
  11. Cossu, M., et al. Stereo-EEG in children. Child Nerv Syst. 22, 766-778 (2006).
  12. Cossu, M., et al. Epilepsy surgery in children: Results and predictors of outcome on seizures. Epilepsia. 49, 65-72 (2008).
  13. 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).
  14. 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).
  15. Vadera, S., et al. Stereoelectroencephalography following subdural grid placement for difficult to localize epilepsy. Neurosurgery. 72, 723-729 (2013).
  16. 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).
  17. 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).
  18. 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).
  19. 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).
  20. Roman, R., et al. Hippocampal negative event-related potential recorded in humans during a simple sensorimotor task occurs independently of motor execution. Hippocampus. (2013).
  21. Jerbi, K., et al. Exploring the electrophysiological correlates of the default-mode network with intracerebral EEG. Front Syst Neurosci. 4, 27 (2010).
  22. 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).
  23. 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).
  24. Rektor, I., Bares, M., Kubova, D. Movement-related potentials in the basal ganglia: a SEEG readiness potential study. Clin Neurophysiol. 112, 2146-2153 (2001).
  25. 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).
  26. Mitra, P., Bokil, H. Observed Brain Dynamics. Oxford University Press. New York. (2008).
  27. 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).
  28. 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).
  29. 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).
  30. 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).
Udførelse Adfærdsmæssige opgaver hos forsøgspersoner med Intrakranielle elektroder
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Johnson, M. A., Thompson, S., Gonzalez-Martinez, J., Park, H. J., Bulacio, J., Najm, I., Kahn, K., Kerr, M., Sarma, S. V., Gale, J. T. Performing Behavioral Tasks in Subjects with Intracranial Electrodes. J. Vis. Exp. (92), e51947, doi:10.3791/51947 (2014).More

Johnson, M. A., Thompson, S., Gonzalez-Martinez, J., Park, H. J., Bulacio, J., Najm, I., Kahn, K., Kerr, M., Sarma, S. V., Gale, J. T. Performing Behavioral Tasks in Subjects with Intracranial Electrodes. J. Vis. Exp. (92), e51947, doi:10.3791/51947 (2014).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
simple hit counter