Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove

Behavior

Utföra Behavioral Uppgifter i ämnen med Intrakraniella Elektroder

doi: 10.3791/51947 Published: October 2, 2014

Summary

Patienter implanterade med intrakraniella elektroder ger en unik möjlighet att spela in neurologiska data från flera områden i hjärnan medan patienten utför beteende uppgifter. Här presenterar vi en metod för inspelning från implanterade patienter som kan vara reproducerbar vid andra institutioner som har tillgång till denna patientgrupp.

Abstract

Patienter som har stereo-elektroencefalografi (SEEG) elektrod, subdural rutnät eller djupelektrodimplantat har en mängd elektroder implanteras i olika delar av hjärnan för lokalisering av deras anfallsfokus och vältaliga områden. Efter implantation måste patienten kvar på sjukhuset tills det patologiska området hjärnan hittas och eventuellt opererande. Under denna tid, dessa patienter har en unik möjlighet att forskarsamhället, eftersom kan utföras valfritt antal beteende paradigm att avslöja neurala korrelat att styrbeteende. Här presenterar vi en metod för registrering av hjärnans aktivitet från intrakraniella implantat som subjekt utför en beteende uppgift utformad för att bedöma beslutsfattande och belöning kodning. Alla elektrofysiologiska data från intrakraniella elektroder registreras under beteende uppgiften, vilket möjliggör granskning av de många områden i hjärnan som är involverade i en enda funktion vid tidsskalor relevanta för beteendet.Dessutom, och till skillnad djurstudier, humana patienter kan lära sig en mängd olika beteende uppgifter snabbt, vilket möjliggör förmågan att utföra mer än en uppgift i samma ämne, eller för att utföra kontroller. Trots de många fördelarna med denna teknik för att förstå den mänskliga hjärnans funktion, det finns också metodologiska begränsningar som vi diskuterar, även miljöfaktorer, smärtstillande effekter, tidsbrist och inspelningar från sjuk vävnad. Denna metod kan lätt genomföras av varje institution som utför intrakraniella bedömningar; ger möjlighet att direkt undersöka den mänskliga hjärnans funktion under uppförande.

Introduction

Epilepsi är en av de vanligaste sjukdomar i hjärnan, som kännetecknas av kroniskt återkommande anfall till följd av överdrivna elektriska urladdningar från grupper av nervceller. Epilepsi drabbar cirka 50 miljoner människor i världen och cirka 40% av alla personer med epilepsi har svårlösta anfall som inte helt kan kontrolleras av medicinsk terapi 1. Kirurgi kan leda till anfallsfria status om de hjärnområden som är ansvariga för generering av kramper (den epileptogena zonen - EZ) lokaliseras och avlägsnas kirurgiskt eller kopplas bort. För att definiera den anatomiska placeringen av EZ och närheten med möjliga kortikala och subkortikala vältaliga områden, en rad av icke-invasiva verktyg finns: analys av beslag semiology, video-hårbotten elektroencefalografiska inspelningar (ictal och Interiktal inspelningar), neuropsykologiska tester , magnetencefalografi (MEG) och MR 2. När den icke-invasiv data är otillräcklig för att precisely definiera platsen för den hypotetiska EZ, när det finns misstanke om tidig involvering av vältaliga kortikala och subkortikala områden eller när det finns en möjlighet för flera fokala anfall, kan kronisk invasiv övervakning krävas 3,4.

Metoder för kronisk invasiv övervakning för att definiera läget och gränserna för en EZ kan omfatta subdural nät och band, med elektroder placerade på hjärnans yta, och stereo-elektroencefalografi (SEEG), när flera djupelektroder placeras i hjärnan i en tre dimensionella mode. Subduralt intrakraniella inspelningar initialt 1939 när Penfield och kollegor använde epidurala enkla kontaktelektroderna hos en patient med en gammal vänstra temporal-parietal fraktur och vars pneumoencephalography avslöjas diffus cerebral atrofi 5. Därefter användning av subdural galler matriser blev mer populär efter flera publikationer under 1980-talet visade sinsäkerhet och effekt 6. Den SEEG Metoden utvecklades och populariserades i Frankrike av Jean Tailarach och Jean Bancaud under 50-talet och har främst använts i Frankrike och Italien som metoden för invasiv kartläggning av refraktär fokal epilepsi 7-9.

Principen om SEEG bygger på anatomisk-elektro kliniska korrelationer, som tar som sin huvudprincipen 3-dimensionella spatial-temporala organisation av epileptisk urladdning i hjärnan i samband med anfalls semiology. Den implantation Strategin är individualiserad, med elektrodplacering baserad på en preimplantation hypotes som tar hänsyn till den primära organisationen av epileptiform aktivitet och den hypotetiska epileptisk nätverket deltar i spridning av anfall. Enligt flera europeiska och senare nordamerikanska rapporter SEEG metodologi möjliggör exakta inspelningar från djupa kortikala och subkortikala strukturer, multipel icke sammanhängande lobes, och bilaterala utforskningar samtidigt som man undviker behovet av stora craniotomies 10-15. Efteråt är postoperativa bilder vidtagits för att få den exakta anatomiska läget för de implanterade elektroder. Därefter en övervakningsperioden startar där patienter kvar på sjukhuset under en period av 1-4 veckor för att spela in Interiktal och ictal aktiviteter från de implanterade elektroder. Denna övervakningsperiod är ett lämpligt tillfälle för att studera hjärnans funktion med hjälp av händelserelaterade SEEG analys, eftersom det inte finns någon extra risk och patienten ser typiskt forskningsstudien som en välkommen respit från det vardagliga övervakningsperioden. Inspelningarna samlat från intrakraniella elektroder är inte bara avgörande för förbättrad utvärdering och vård av epilepsipatienter, men dessutom ger exceptionell möjlighet att studera människans hjärnaktivitet under beteende paradigm.

Flera forskare har redan insett möjligheten att studera invasiva inspelningar frånepilepsipatienter. Hill et al. Rapporterade om metoden för inspelning electrocorticographic (ECOG) signaler från patienter för funktionell kortikal kartläggning 16. ECOG inspelningar har också gett insikt till motor-språkkoppling 17. Patienter med implanterade djup elektroder har utfört navigeringsuppgifter för att studera hjärnan svängningar i minne, inlärning 18 och rörelse 19. Djup elektrod inspelningar användes också för att studera paradigm med annars ouppnåelig tidsupplösning såsom hippocampus kallat aktivitet 20, neural aktivitet i standardläge nätet 21, och den tidsmässiga förlopp emotionell bearbetning 22. Hudry et al studerade patienter med tinningloben epilepsi som hade Seeg elektroder implanterade i deras amygdala för kortfristiga lukt stimuli matchar 23. En annan grupp har studerat enkla benrörelser såsom handen böjning eller ensidig rörelse av handen eller foten i friska brain webbplatser från epileptiska patienter med implanterade SEEG 24,25.

Studierna som beskrivs ovan är ett litet urval av en mycket brokig samling av relevant litteratur. Det föreligger ett oöverstigligt potential att lära sig och förstå hur den mänskliga hjärnan fungerar genom att använda en kombination av beteende uppgifter och intrakraniella inspelningar. Även om det finns andra metoder för att uppnå detta mål, intrakraniella inspelningar har flera fördelar inklusive hög tidsmässiga och geografiska samt tillgång till djupare strukturer. Författarna syftar till att beskriva den generella metod för inspelning från patienter med intrakraniella elektroder under beteende uppgifter. Men det finns flera avskräckande och hinder för framgångsrikt slutföra den kliniska forskningen för patienter som får vård. Begränsningar, störande effekter, och betydelsen av denna forskning kommer också att identifieras och undersökas.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Samtliga uppgifter utfördes enligt godkänd protokoll lämnas till Institutional Review Board (IRB) för Cleveland Clinic Foundation. Ett informerat samtycke processen genomfördes med varje patient före all forskningsverksamhet. I detta exempel, ett ämne som uppfyller studie kriterium som har haft stereo-elektroencefalografi (Seeg) elektroder implanterade i beslag väljs. Projektet diskuterades med ämnet och de har samtyckt att delta.

1 Patient Inskrivning

  1. Utvärdera patienter med refraktär epilepsi som vederlag för intrakraniell elektrod implantation. Om patienten är en bra kandidat för invasiv kirurgi, analysera patientens MRI, PET och MEG tillsammans med beslaget patologi för att optimera placeringen av elektroderna. En klinisk teamet utför alla utvärderingar och inga beslut fattas i forskningssyfte. .
  2. Identifiera lämpliga patienter för studien subsequent till utvärdering för implantation och kontrollera patienter per den godkända IRK protokoll baserat på de kriterier inkludering / exkludering.
    OBS: Det är i bästa intresse för patienten till att omfatta personer med en aura av inklusionskriterierna. Patienter med auror kan anmäla forskarna att de är på väg att få ett anfall; ger forskare och patienten tid att vidta nödvändiga försiktighetsåtgärder (trycka beslag larm för att meddela den kliniska personalen och dra all utrustning ur vägen). Men om individer rekryteras som inte har en aura, se till att patientinmatningsenheter lätt kan avlägsnas från patienten området och att personalen är medveten om forskningsutrustning och protokoll.
  3. Erhålla informerat samtycke innan någon forskningsverksamhet enligt IRK. Under informerat samtycke, förklara forskningen och betonar att deltagandet är helt frivilligt och kommer inte på något sätt påverka patienterna klinisk vård. I de flesta fall där jagingen direkt nytta för patienten och deras vilja att delta är altruistisk.
  4. Behåll respekt för patientens rättigheter och integritet hela tiden. Påminn patienterna att deras uppgifter kommer att förbli anonyma och konfidentiella och de kan upphöra att delta i studien när som helst i några konsekvenser.
  5. Har patienten tecken och datera informerat samtycke, om han eller hon förstår och samtycker till att delta i studien. Lämna en kopia lämnas med patienten att granska; om de har några frågor eller funderingar uppmuntra patienterna att kontakta PI.

2 Beteende System Set-up

  1. Innan föra utrustningen in i rummet, se till att det finns tillräckligt med utrymme i patientens rum, samt tillgång till nödvändiga uttag (2).
  2. Kontrollera att all utrustning och ledningar är redo att påskynda inrättandet. Beteende systemet ingår en FDA godkänt robotarm (vilket gör att motivet till fortsrol en markör under uppdraget), en bärbar dator för att styra beteendeprogram, en monitor för att presentera uppgiften stimuli, och ett datainsamlingssystem för att lagra elektrofysiologiska och beteendemässiga data.
    OBS: Se nödvändiga ändringar för att möta specifika behov hos sin forskning. Till exempel använder en knapp låda för patienten gränssnitt istället för robotarmen.
  3. Om patienten inte är närvarande placerad på ett sätt som är lämpligt för att slutföra uppgiften, hjälpa patienten till en vilstol (eller säng) med armarna, bör de ha ett anfall.
    OBS: Det är en bra idé att diskutera studiens utformning, utrustning etc. med alla medlemmar i övervakningsenheten för att informera dem om vad som händer, hur gruppen kommer att interagera med patienterna, och eventuella problem som kan uppstår.
  4. När patienten är klar, ta med beteendesystemet in i rummet och börjar starta upp beteendesystemet och robotarm.
  5. Anslut den digitala händelsen Marker utsignal från beteende dator till DC-kanalerna i den elektrofysiologiska inhämtningssystemet i syfte att tiden låsa de inspelade SEEG signaler med beteendehändelsemarkörer.
    OBS: I detta centrum finns en separat elektroförvärvs system som utsetts för forskningsändamål, vilket inte stör den kliniska förvärvssystemet. Det är dock möjligt att använda det kliniska anskaffningssystemet genom att arbeta med lämplig personal. Alla ansträngningar bör göras för att inte störa den kliniska förvärvet.
  6. Kalibrera robotarmen och placera den så att den rörelseomfång är bekväm för patienten. Om du använder ett annat gränssnitt enhet, se till att utrustningen fungerar som den ska och är placerad bekvämt för ämnet att använda.
  7. När du använder robotarmen, se till att nödstoppsknappar är lätt att nå med forskarna i hela beteende uppgiften. I händelse av ett anfall, är nödstoppenintryckt och utrustningen dras bort från patienten, så att de inte skadar sig själva. Dessutom använder vi inte det kardborreband som följer med robotsystemet för att underlätta avlägsnande från patienten om ett anfall inträffar.
    OBS: I detta exempel är parallellporten av beteendet riggen ansluten till den digitala ingången porten på förvärvssystemet med en parallellport kabel. Ytterligare analoga signaler såsom x och y-position i robotarmen registreras samtidigt.

3. Behavioral Task

  1. Förklara uppgiften till patienten efter avslutad riggen inrättas och kalibrering av kortläsaren.
  2. Använd en beteende uppgift liknar barnens kortspelet "krig". Be patienten att göra satsningar på om deras kort är större än datorns kortet. Valet av insatsen är baserad på patienternas uppfattning av det relativa värdet av sitt kort. Förenkla tbe om efterföljande analys, genom att endast använda korten i en färg och begränsa däck till 2, 4, 6, 8 och 10 numrerade kort.
  3. Visa en fixerings kö på skärmen för 350 msek. Se till att patienten håller markören över fixeringsmärket att inleda uppgiften.
  4. Visa stimulans för 1000 ms. Låt patienten att se sina kort med datorns kortet bredvid den nedåt.
  5. Efter kort försvinner, visar en go-cue (<5,000 ms) visar två alternativ, be patienten att satsa antingen $ 5 eller $ 20, baserat på deras kort. Be patienten att placera en insats genom att flytta markören med hjälp av robotarmen, över deras valda satsning. Slumpa insatsen position från rättegång till rättegång för att säkerställa ingen bias baserat på befattning.
  6. Efter insatsen har valts, märker en 250-500 ms fördröjning (tom skärm), följt av uppenbarelsen av datorns kortet (1.000 - 1.250 msek). Observera resultatet (1,000 ms), om rättegången var en vinna, förlora eller rita ochhur mycket som vunnit eller förlorat.
  7. Låt patienten att träna tills de är säkra på sin prestation och har inga frågor.

4 Datainsamling

  1. Spela in data när patienten är klar och kontrollera att inställningarna på forskning (eller klinisk) insamlingssystem är lämpligt vald.
  2. Stäng av rummet ljus och TV för att hålla bakgrundsljud till ett minimum under inspelningen. Dessutom be patienten att avstå från beteenden som att knacka med foten, prata eller skaka benen.
  3. Börja uppgiften och spela in patienten utför uppgiften. Be motivet att utföra uppgiften i 30 minuter. Samplingsfrekvensen för den robotarm systemet är ett KHz, och den för SEEG inspelningssystem är 2 kHz.
    OBS: Denna tidsperiod får avvika för andra paradigm.

5. Data Analysis

  1. Först de-identifiera de inspelade SEEG data för att säkerställa att patientens informaning förblir konfidentiell och att hans / hennes uppgifter lämnas in anonymt.
  2. Skaffa koordinaterna för elektrodplatser från den postoperativa CT och preoperativ MRI.
  3. Rikta in neurofysiologiska inspelningar med de digitala tidsstämplar intresse från beteende uppgiften.
  4. Applicera signal analysmetoder för att analysera händelsen beroende hjärnaktivitet modulation.
    OBS: I denna studie var effektspektrum (PSD) för händelsen relaterade Seeg signaler beräknas med Chronux multitaper verktygslåda 26,27. Varje försöksuppgifter var i linje med avseende på den aktuella händelsen (tid noll), och den beräknade PSD normaliserades inom varje frekvensfack i förhållande till baslinjen PSD.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

I dessa resultat presenteras analysen av Seeg data från det limbiska systemet fångas i ett ämne spela War Task. Vi kan visa att olika aspekter av War Task framkalla signifikant gamma-bandet (40-150 Hz) modulering i det limbiska systemet (figur 1). Som framgår i syncentrum, presentation av ett objekt på resultaten skärmen i en snabb latens (~ 200 ms) bredbandssvar oavsett uppgiften utsedda. Dessutom verkar det finnas skillnader i varaktigheten av responsen under belöning period och en potentialskillnad mellan kraften i det stimulerade svaret för unrewarded prövningar jämfört med belönas prövningar. Däremot är det sämre frontal gyrus endast moduleras i prövningar som resulterar i belöning. Denna modulering var längre i latens (~ 500 ms), vilket tyder på en period då belöningen Informationen som bearbetas. Belöningen relaterade lyhördhet är förenlig med funktionen av denna del avcortex, eftersom man tror att den underlägsna frontal gyrus deltar i beslutsfattandet och belöna utvärdering 28.

I den här analysen har vi valt att undersöka innehållet frekvensen av elektrofysiologiska data i gamma bandområdet, eftersom man tror att detta band av aktivitet representerar kognitiv bearbetning 29. Det finns emellertid en stor variation av analystekniker som kan användas för att lokalt fält data avseende beteende uppgifter, såsom den frekvensinnehåll i andra band, framkallad aktivitet eller nätverksbaserad analys. Dessutom kommer uppkopplad statistisk analys avgränsa statistisk signifikans med avseende på beteendemässiga uppgifter.

Figur 1
Figur 1. Strömaktivitetsspektrum i förhållande till tre olika epoker (t = 0) i kriget. Uppgift Den första raden visar aktiviteten av sämre frontal gyrus och den andra raden visar aktiviteten av syncentrum, (x-axel: tid i förhållande till epok, y-axel: frekvens och färg representerar z-poäng i förhållande till baseline) . Tids nollor i graferna i varje kolumn representerar uppkomsten av insatsalternativ (vänster kolumn), uppkomsten av positiva belöning (mittkolumnen), och uppkomsten av negativa belöning (höger kolumn). De färgskalor är de procentuella förändringarna i inspelade signaleffekten i varje frekvensband i förhållande till baslinjen. Klicka här för att se en större version av denna siffra.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Här har vi presenterat en metod för att utföra intrakraniella elektrofysiologiska studier på människor som de bedriver en beteendevetenskaplig uppgift. Denna metod och dess enkla permutationer är viktiga för att studera mänsklig rörelse och kognition. Även om det i sig finns fördelar och nackdelar med varje teknik, inspelning från intrakraniella elektroder har fördelar jämfört med andra elektrofysiologiska och avbildningstekniker. Två av de stora fördelarna är möjligheten att samla in data av hög kvalitet med bättre kontroll och utformning av beteende uppgifter.

Intrakraniella elektrod inspelningar har ett antal fördelar jämfört med andra metoder som används för att mäta hjärnaktivitet under beteende uppgifter. Nämligen har en stor majoritet av studier genomförts med användning av avbildningstekniker, såsom fMRI och PET, som erbjuder fördelen av hög spatial täckning men begränsad temporal upplösning (i storleksordningen 1 till 1,5 sek). Som sådana dessa studier grovt uppskattahjärnfunktion som en förändring i aktivitet i förhållande till baslinjen stater och kan inte ge realistiska uppskattningar av dynamisk bearbetning i förhållande till specifika komponenter av beteenden. MEG studier, å andra sidan, har bättre temporal upplösning (<1 ms), men den rumsliga täckningen är begränsad till kortikala mål och kan förväxlas med signaler genererade djupt inne i hjärnan. Enhetsstudier Singel och multi har varit framgångsrika på att ge en inblick i hjärnans funktion, eftersom de ger hög tidsupplösning. Men en begränsning av konventionella enkla och flerenhetsstudier avser placeringen av elektroderna direkt i hjärnan intresseområdet, begränsar rumslig täckning till en liten volym av vävnad. Därför är dessa studier tenderar att fokusera på en del (eller kärnan) av hjärnan och misslyckas att undersöka hur sammankopplade hjärnkärnor meddela styra beteendet 30. Däremot intrakraniella elektroder ger hög tidsupplösning (1 ms) och bredarumslig täckning (upp till 200 elektrodpositioner), vilket gör att forskaren att undersöka bearbetnings information över flera strukturer i hjärnan samtidigt vid tidsskalor som kan kräsna vissa komponenter i beteende.

Förutom datakvalitet, det finns också fördelar med att utformningen av beteendestudier som kan utföras i dessa ämnen. Till skillnad från djurstudier, gör den kognitiva förmågan hos mänskliga patienter under korta utbildningsperioder på komplexa uppgifter, vilket leder till snabb datainsamling och större provstorlekar. För det andra fick neural aktivitet från dessa studier är relaterade till mänskligt beteende, vilket eliminerar behovet att ta hänsyn till arter variationer i antingen neural bearbetning eller beteende. Slutligen eftersom ämnena är i övervakningsområdet under längre perioder och det finns ingen betydande risk för att bedriva dessa studier, är det möjligt att samla många prövningar i en given uppgift och att utföra mer än en uppgift i sammapatienten. Denna fördel är av särskild betydelse eftersom det förbättrar statistisk kraft och möjliggör utförandet av kontrollförsök. Med andra tekniker som används inom humanstudier, tid (dvs, ett / flera enhets inspelningar i operationssalen) och kostnader (dvs. fMRI eller MEG) begränsningar leder till små datainsamlingsperioder, vilket begränsar möjligheten att göra starka slutsatser eller till konto alternativa förklaringar till en observerad effekt. Däremot studier i djurmodeller möjliggör långa inspelningstider, men är oftast begränsad till en typ av beteende på grund av begränsningar i beteendevetenskaplig utbildning. Dessutom kan patienterna också ge feedback, positiv eller negativ, på uppgiften och hur man eventuellt förbättra patienternas erfarenheter i framtiden.

Även om det finns flera fördelar med denna typ av forskning, finns det vissa nackdelar också. Eftersom dessa patienter är begränsade till sitt rum medan de håller på att övervakas after kirurgi måste beteende uppgiften att anpassa sig till de begränsningar i rummet, vilket kan innefatta placering av uttag, bakgrundsljud från apparater i rummet, eller avbrott från klinisk personal. Observationer bör göras under inspelningarna så att eventuella oväntade artefakter kan redovisas. När det gäller de uppgifter som samlas in, de hjärnområden riktade enbart bestäms av kirurgerna i ett försök att lokalisera EZ därför forskare behöver förstå att de kanske inte alltid samla in data från sina ideal målet eller från områden i hjärnan som inte påverkas av sjukdom. En annan nackdel är risken för confounding effekterna av eventuella analgetika eller mediciner som patienten kan ta när de utför beteende uppgiften. Utan kontroller för att redogöra för dessa blandar ihop, det finns inget sätt att avgöra hur mediciner påverkar patientens förmåga att utföra uppgiften; men i vissa fall kan effekten av analgetika eller mediciner vara fOCUS av studien.

Andra problem med denna teknik inkluderar patientsäkerhet och integritet klinik elektrofysiologiska data. nämligen alla ansträngningar bör göras för att skydda mot skador på patienten under försöks uppgiften. Till exempel i denna studie, valde vi att ha patienterna i en stol medan de utfört beteende uppgiften. Stolarna vi använt är en vanlig inredning i våra epilepsi beslag övervakningsrummen och är utformade för att minska patientskador under beslag händelser. Ofta patienten redan i stolen innan vi startar experimentet och begär att stanna kvar i stolen efter experimentet är klar. När det gäller att skydda kliniska data, bör anslutningar till förvärvssystemet göras utan att störa datainsamling för kliniska ändamål. Detta åstadkommer vi genom att använda en andra förvärvs system för insamling av forskningsdata i våra ämnen som är oberoende av den kliniska förvärvssystemet. Detta kan dockorsaka synkroniseringsfel mellan beteendepresentationssystem och det kliniska förvärvssystemet, vilket kan korrigeras för i förväg, om förtänksamhet ges till maskinvara som krävs för att ansluta beteendesystemet till förvärvet systemet. Slutligen måste forskargruppen vara flexibel för att tillgodose patientens medicinska behov, särskilt när det gäller schemaläggning runt den kliniska personalen.

Direkt korrelera människans hjärnaktivitet till beteende är ett viktigt tillfälle att utveckla förståelsen av hjärnans funktion och dysfunktion. De data som erhållits genom intrakraniella inspelningar har ett antal fördelar jämfört med andra invasiva och icke-invasiva metoder, men innebär inte att dessa andra tekniker ogiltig eller föråldrade. Faktum är att kombinationen av intrakraniella inspelningar och data som samlats in icke-invasivt och i en djurmodell är gratis och bara stärker förmågan att förstå de mekanismer för information bearbeng och beteendekontroll. Medan mänskliga elektrofysiologiska experiment är fyllda med hinder och kräver en hel del tålamod, dessa tekniker har möjlighet att ge nya och spännande uppgifter när det gäller mänskligt beteende.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Författarna har inga konflikter att lämna ut.

Acknowledgments

Detta arbete stöddes av EFRI-MC3: # 1.137.237 delas SVS och 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).
Utföra Behavioral Uppgifter i ämnen med Intrakraniella 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