Summary
نحن نصف طريقة لإجراء تسجيلات الخلايا العصبية واحدة مع تتبع العين في وقت واحد في البشر. نحن نبين فائدة هذه الطريقة ونبين كيف استخدمنا هذا النهج للحصول على الخلايا العصبية في الفص الزمني الوسيط البشري الذي ترميز أهداف البحث البصري.
Abstract
توفر التسجيلات داخل الجمجمة من المرضى الذين يعانون من الصرع المستعصي فرصة فريدة لدراسة نشاط الخلايا العصبية البشرية الفردية أثناء السلوك النشط. أداة هامة لتحديد السلوك هو تتبع العين، والتي هي أداة لا غنى عنها لدراسة الاهتمام البصري. ومع ذلك، تتبع العين من الصعب استخدامها في وقت واحد مع الفيزيولوجيا الكهربائية الغازية، وبالتالي تم استخدام هذا النهج قليلا. هنا، نقدم بروتوكول تجريبي ثبت لإجراء تسجيلات الخلايا العصبية واحدة مع تتبع العين في وقت واحد في البشر. نحن نصف كيفية اتصال النظم والإعدادات المثلى لتسجيل الخلايا العصبية وحركات العين. لتوضيح فائدة هذا الأسلوب، نلخص النتائج التي تم إجراؤها بواسطة هذا الإعداد. توضح هذه البيانات كيف أن استخدام تتبع العين في مهمة بحث مرئي موجهة بالذاكرة سمح لنا بوصف فئة جديدة من الخلايا العصبية تسمى الخلايا العصبية المستهدفة، والتي كانت استجابتها تعكس الاهتمام من أعلى إلى أسفل بالهدف الحالي للبحث. وأخيرا، نناقش أهمية وحلول للمشاكل المحتملة لهذا الإعداد. معا, بروتوكولنا والنتائج تشير إلى أن تسجيلات الخلايا العصبية واحدة مع تتبع العين في وقت واحد في البشر هي وسيلة فعالة لدراسة وظيفة الدماغ البشري. وهو يوفر حلقة رئيسية مفقودة بين الفيزيولوجيا العصبية الحيوانية وعلم الأعصاب المعرفي البشري.
Introduction
تسجيلات الإنسان أحادية الخلايا العصبية هي أداة فريدة وقوية لاستكشاف وظيفة الدماغ البشري مع القرار المكاني والزمني غير عادية1. في الآونة الأخيرة، اكتسبت تسجيلات الخلايا العصبية واحدة استخدام واسع النطاق في مجال علم الأعصاب المعرفي لأنها تسمح بالتحقيق المباشر في العمليات المعرفية المركزية للإدراك البشري. هذه التسجيلات ممكنة من خلال الحاجة السريرية لتحديد موضع بؤر الصرع، والتي يتم زرع أقطاب عمق مؤقتا في عقول المرضى الذين يشتبه في الصرع البؤري. مع هذا الإعداد، يمكن الحصول على تسجيلات الخلايا العصبية واحدة باستخدام الأسلاك الدقيقة جاحظ من طرف القطب عمق الهجين (يتم توفير وصف مفصل للمنهجية الجراحية المشاركة في إدخال أقطاب عمق الهجين في السابق البروتوكول2). من بين أمور أخرى، وقد استخدمتهذه الطريقة لدراسة الذاكرة البشرية 3،4،العاطفة 5،6،والاهتمام7،8.
يقيس تتبع العين موقف النظرة وحركات العين (التثبيتات والسكاديات) أثناء المهام المعرفية. عادة ما تستخدم أجهزة تعقب العين المستندة إلى الفيديو انعكاس القرنية ومركز التلميذ كميزات لتتبع مع مرور الوقت9. تتبع العين هو وسيلة هامة لدراسة الاهتمام البصري لأن موقع النظرة يشير إلى تركيز الاهتمام خلال معظم السلوكيات الطبيعية10،11،12. وقد استخدم تتبع العين على نطاق واسع لدراسة الاهتمام البصري في الأفراد الأصحاء13 والسكان العصبية14،15،16.
في حين يتم استخدام كل من تسجيلات الخلايا العصبية واحدة وتتبع العين بشكل فردي على نطاق واسع في البشر, وقد استخدمت دراسات قليلة على حد سواء في وقت واحد. ونتيجة لذلك، لا يزال من غير المعروف إلى حد كبير كيف تستجيب الخلايا العصبية في الدماغ البشري لحركات العين و / أو ما إذا كانت حساسة للتحفيز المثبتحاليا. هذا هو على النقيض من الدراسات مع macaques، حيث تتبع العين مع تسجيلات الخلايا العصبية واحدة في وقت واحد أصبح أداة قياسية. من أجل التحقيق مباشرة في استجابة الخلايا العصبية لحركات العين، ونحن الجمع بين تسجيلات الخلايا العصبية أحادية الإنسان وتتبع العين. وهنا نوصف البروتوكول لإجراء مثل هذه التجارب ثم نوضح النتائج من خلال مثال ملموس.
على الرغم من الدور الثابت للفص الزمني الوسيط البشري (MTL) في كل من تمثيل الكائن17و18 والذاكرة3 و19، فإنه لا يزال غير معروف إلى حد كبير ما إذا كانت الخلايا العصبية MTL يتم تعديلها كدالة من أعلى إلى أسفل الانتباه إلى الأهداف ذات الصلة سلوكيا. دراسة هذه الخلايا العصبية من المهم أن تبدأ في فهم كيفية تأثير المعلومات ذات الصلة بالأهداف العمليات البصرية من أسفل إلى أعلى. هنا، نبرهن على فائدة تتبع العين أثناء تسجيل الخلايا العصبية باستخدام البحث البصري الموجه، وهو نموذج معروف لدراسة السلوك الموجه نحو الهدف20،21،22،23، 24 , 25.باستخدام هذه الطريقة، وصفنا مؤخرا فئة من الخلايا العصبية تسمى الخلايا العصبية المستهدفة، مما يشير إلى ما إذا كان التحفيز الذي يحضر حاليا هو الهدف من البحث المستمر8. في ما يلي، نقدم بروتوكول الدراسة اللازم ة لإعادة إنتاج هذه الدراسة العلمية السابقة. لاحظ أنه على طول هذا المثال، يمكن بسهولة تعديل البروتوكول لدراسة مهمة اهتمام مرئي عشوائي.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
1- المشاركون
- تجنيد المرضى الذين يعانون من جراحة الأعصاب مع الصرع المستعصية الذين يخضعون لوضع الأقطاب داخل الجمجمة لتوطين نوبات الصرع.
- إدراج أقطاب عمق مع الأسلاك الدقيقة جزءا لا يتجزأ من جميع المواقع المستهدفة المشار إليها سريريا، والتي تشمل عادة مجموعة فرعية من اللوزة، الحصين، القشرة القناقالأمامية ومنطقة المحرك ما قبل التكميلية. انظر تفاصيل للزرع في بروتوكولنا السابق2.
- بمجرد عودة المريض إلى وحدة مراقبة الصرع، قم بتوصيل معدات التسجيل لكل من التسجيلات الكلية والدقيقة. وهذا يشمل بعناية إعداد الرأس التفاف التي تشمل مراحل الرأس (انظر وصفنا السابق للحصول على التفاصيل2). ثم، انتظر المريض للتعافي من الجراحة وإجراء الاختبار عندما يكون المريض مستيقظا تماما (عادة ما لا يقل عن 36 إلى 48 ساعة بعد الجراحة).
2. الإعداد التجريبي
- ربط الكمبيوتر التحفيزي بنظام الفيزيولوجيا الكهربائية وتعقب العين بعد الرسم البياني في الشكل 1.
- استخدام نظام تتبع العين الأشعة تحت الحمراء غير الغازية عن بعد (انظر جدولالمواد). وضع نظام تتبع العين على عربة متنقلة قوية (الشكل1A،B). إلى نفس العربة، قم بإرفاق ذراع مرنة تحتوي على شاشة LCD. استخدام الوضع عن بعد لتتبع رأس المرضى والعينين.
- وضع إمدادات الطاقة غير المنقطعة المشحونة بالكامل (UPS) على عربة تتبع العين وربط جميع الأجهزة المتعلقة بتتبع العين (أي LCD أمام المريض، وكاميرا تعقب العين ومصدر الضوء، والكمبيوتر المضيف تعقب العين) إلى UPS بدلا من قوة خارجية مصدر.
- ضبط المسافة بين المريض وشاشة LCD إلى 60-70 سم وضبط زاوية شاشة LCD بحيث سطح الشاشة موازية تقريبا لوجه المريض. ضبط ارتفاع الشاشة بالنسبة إلى رأس المريض بحيث الكاميرا من تعقب العين هو تقريبا في ذروة أنف المريض.
- تزويد المريض بمربع الزر أو لوحة المفاتيح. تحقق من تسجيل المشغلات (TTLs) والضغط على الزر بشكل صحيح قبل بدء التجربة.
3. تسجيل الخلايا العصبية واحدة
- بدء تشغيل برنامج الاكتساب. أولاً، فحص الإمكانات الميدانية المحلية للنطاق العريض (0.1 هرتز - 8 كيلوهرتز) بصرياً والتأكد من أنها غير ملوثة بضوضاء الخطوط. وإلا، اتبع الإجراءات القياسية لإزالة الضوضاء (راجع المناقشة).
- لتحديد الخلايا العصبية واحدة، الفرقة تمرير تصفية إشارة (300 هرتز - 8 كيلوهرتز). حدد أحد الأسلاك الدقيقة الثمانية كمرجع لكل حزمة أسلاك دقيقة. اختبار مراجع مختلفة وضبط المرجع بحيث (1) القنوات 7 الأخرى تظهر الخلايا العصبية واضحة، و (2) المرجع لا يحتوي على الخلايا العصبية. تعيين نطاق الإدخال ليكون ± 2000 درجة مئوية V.
- تمكين حفظ البيانات كملف NRD (أي ملف البيانات الأولية واسع النطاق الذي سيتم استخدامه لفرز المسامير خارج الخط اللاحقة) قبل تسجيل البيانات. تعيين معدل أخذ العينات إلى 32 كيلو هرتز.
4. تتبع العين
- بدء تشغيل برنامج تتبع العين. لأنه نظام حر لتثبيت الرأس، ضع الملصق على جبين المريض بحيث يمكن تعقب العين ضبط حركات الرأس.
- ضبط المسافة والزاوية بين تعقب العين والمريض بحيث يتم وضع علامة الهدف، والمسافة الرأس، والتلميذ، وانعكاس القرنية (CR) على أنها جاهزة (كما هو موضح في الأخضر في برنامج تتبع العين؛ يظهر الشكل 2 مثال جيد شاشة إعداد الكاميرا). انقر على العين ليتم تسجيلها وتعيين معدل أخذ العينات إلى 500 هرتز.
- استخدام التصحيح التلقائي للتلميذ وعتبة CR. بالنسبة للمرضى الذين يرتدون نظارات، ضبط موقف و / أو زاوية من المضيء والكاميرا بحيث انعكاسات من الزجاج لن تتداخل مع اكتساب التلميذ.
- معايرة تعقب العين مع المدمج في طريقة الشبكة 9 نقاط في بداية كل كتلة. تأكد من أن مواضع العين (كما هو موضح باسم "+") تسجل بشكل جيد كشبكة من 9 نقاط. وإلا، قم بإعادة المعايرة.
- قبول المعايرة والقيام التحقق من الصحة. قبول التحقق من الصحة إذا كان خطأ التحقق من الصحة الأقصى < 2° ومتوسط خطأ التحقق من الصحة < 1°. وإلا، إعادة التحقق من الصحة.
- القيام تصحيح الانجراف والمضي قدما في التجربة الفعلية.
5- المهمة
- في مهمة البحث البصري هذه، استخدم المحفزات من دراستنا السابقة14 واتبع إجراء المهمة كما هو موضح قبل8.
- توفير إرشادات المهمة للمشاركين. إرشاد المشاركين للعثور على العنصر الهدف في صفيف البحث والاستجابة في أقرب وقت ممكن. إرشاد المشاركين إلى الضغط على الزر الأيسر من مربع الاستجابة (راجع جدولالمواد) إذا وجدوا الهدف والزر الأيمن إذا كانوا يعتقدون أن الهدف غير موجود. توجيه المشاركين صراحة إلى إجراء محاكمات حالية وغائبة عن الهدف.
- بدء برنامج عرض التحفيز (انظر جدولالمواد) وتشغيل المهمة: تقديم إشارة الهدف ل1 ق وتقديم صفيف البحث باستخدام برنامج العرض التقديمي التحفيز. ضغط زر التسجيل وتوفير ملاحظات تجريبية عن طريق التجربة (تصحيح أو غير صحيح أو مهلة) للمشاركين.
6 - تحليل البيانات
- نظرًا لتشغيل أنظمة الاكتساب وتتبع العين على ساعات مختلفة، استخدم ملف السجل السلوكي للعثور على الطابع الزمني للمحاذاة لتسجيل الفيزيولوجيا الكهربائية وتتبع العين. تطابق المشغلات من تسجيل الفيزيولوجيا الكهربائية وتتبع العين قبل الشروع في مزيد من التحليل. استخراج أجزاء من البيانات وفقا للطوابع الزمنية وتحليل النوافذ بشكل منفصل لتسجيل الفيزيولوجيا الكهربائية وتتبع العين.
- استخدام خوارزمية مطابقة قالب شبه تلقائي Osort26 واتبع الخطوات الموصوفة قبل2،26 لتحديد الخلايا العصبية واحدة المفترضة. تقييم جودة الفرز قبل الانتقال إلى مزيد من التحليل2.
- لتحليل بيانات حركة العين، قم أولاً بتحويل بيانات EDF من متتبع العين إلى تنسيق ASCII. أيضا، استخراج التثبيتات وsaccades. ثم قم باستيراد ملف ASCII وحفظ المعلومات التالية في ملف MAT: (1) الطوابع الزمنية و (2) إحداثيات العين (س، ذ)، (3) حجم التلميذ، و (4) الطوابع الزمنية الحدث. تحليل التسجيل المستمر في كل محاكمة.
- اتبع الإجراءات الموصوفة مسبقًا لتحليل الارتباط بين المسامير والسلوك8.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
لتوضيح استخدام الطريقة المذكورة أعلاه، ونحن بعد ذلك وصف بإيجاز حالة الاستخدام التي نشرناها مؤخرا8. سجلنا 228 خلية عصبية واحدة من الفص الزمني الوسيط البشري (MTL; amygdala والحصين) بينما كان المرضى يؤدون مهمة بحث بصري (الشكل3A،B). خلال هذه المهمة، قمنا بالتحقيق فيما إذا كان نشاط الخلايا العصبية يميز بين التثبيتات على الأهداف والتوزيع.
يتم عرض العملية الديناميكية للبحث البصري في الفيلم 1.
الشكل 1 الإعداد التجريبي. (أ) تعرض اللوحات اليسرى رسماً تخطيطياً للصلات بين النظم المختلفة. يعمل الكمبيوتر التحفيزي كوحدة تحكم مركزية. وهو يتصل بنظام الفيزيولوجيا الكهربائية من خلال المنفذ الموازي ويرسل نبضات TTL كمشغلات. الكمبيوتر التحفيز يتصل بنظام تتبع العين من خلال كابل إيثرنت، الذي يرسل رسائل نصية إلى تعقب العين ويتلقى موقف نظرة الحالية على الانترنت. كما يقدم الكمبيوتر التحفيزي محفزات على شاشة التحفيز (VGA) ويتلقى استجابة من المريض من مربع زر USB أو لوحة المفاتيح. تُظهر الخطوط الزرقاء الاتصالات بين الأجهزة وتظهر الأسهم اتجاه الاتصال بين الأجهزة. تُظهر اللوحة اليمنى تدفق الإشارة بين الأنظمة والبيانات المحفوظة في كل نظام. (ب) إعداد مثال مع الأجزاء الرئيسية من النظام المسمى. (ج) نظام الفيزيولوجيا الكهربائية. (D) محطة الإرساء التي تحتوي على منفذ متوازي ومنفذ إيثرنت. (هـ) نظام UPS لنظام الفيزيولوجيا الكهربائية (يسار) ونظام تتبع العين (يمين). الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
الشكل 2 مثال على شاشة إعداد كاميرا تعقب العين. يجب وضع علامة الهدف المحيطة مربع، مربع العين المحيطة، مسافة الرأس، التلميذ، وانعكاس القرنية (CR) يجب وضع علامة خضراء و / أو "موافق" قبل الشروع. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
الشكل 3 مثال على النتائج. (ألف) المهمة. تم تقديم رمز البحث لـ 1s، متبوعاً بصفيف البحث مباشرةً. وصدرت تعليمات للمشاركين بالإشارة عن طريق الضغط على الزر إلى ما إذا كان الهدف موجوداً أو غائباً (المهلة 14). يتم إعطاء الملاحظات التجريبية عن طريق التجربة مباشرة بعد الضغط على الزر ('تصحيح'، 'غير صحيح'، أو 'مهلة')، متبوعاً بشاشة فارغة ل1-2 s. (B) صفائف البحث المرئي المثال مع التثبيتات المشار إليها. كل دائرة تمثل تثبيت. الدائرة الخضراء: التثبيت الأول. دائرة أرجوانية: التثبيت الأخير. الخط الأصفر: المواكب. نقطة زرقاء: موقف نظرة الخام. المربع الأحمر: الهدف. (C-F) أمثلة الخلايا العصبية واحدة. (C-D) أمثلة محاذاة إلى الضغط على الزر. (ج) الخلايا العصبية التي زادت من معدل إطلاق النار للمحاكمات المستهدفة الحالية، ولكن ليس للمحاكمات الغائبة عن الهدف. (د) الخلايا العصبية التي خفضت معدل إطلاق النار للمحاكمات المستهدفة الحالية، ولكن ليس للمحاكمات الغائبة الهدف. تتم محاذاة المحاكمات إلى الضغط على الزر (الخط الرمادي) ويتم فرزها حسب وقت رد الفعل. تمثل الخطوط السوداء بداية وإزاحة رمز البحث (مدة 1 ق). يظهر المرفق أشكال موجة لكل وحدة. وتشير العلامة النجمية إلى وجود فرق كبير بين التجارب الحالية المستهدفة والمحاكمات الغائبة في تلك الحاوية (P < 0.05, two-tailed t-test, Bonferroni-corrected; bin size = 250 ms). المنطقة المظللة تعني ± SEM عبر التجارب. (هاء - واو) أمثلة محاذاة التثبيت. t = 0 هو بداية التثبيت. (هـ) الخلايا العصبية التي زادت من معدل إطلاق النار عند تثبيت على الأهداف، ولكن ليس distractors (نفس الخلايا العصبية كما (C)). (F) الخلايا العصبية التي خفضت معدل إطلاق النار عند تثبيت على الأهداف ولكن ليس distractors (نفس الخلايا العصبية كما (D)). يتم فرز التثبيتات حسب مدة التثبيت (يظهر الخط الأسود بداية السكة التالية). وتشير العلامة النجمية إلى وجود فرق كبير بين التثبيتات على الأهداف وأجهزة التوزيع في تلك الحاوية (P < 0.05, two-tailed t-test, Bonferroni-corrected; bin size = 50 ms). تم تعديل هذا الرقم بإذن من8. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
الفيلم 1. التجارب النموذجية للبحث البصري مع الردود من الخلايا العصبية هدف واحد. في التجارب المستهدفة الحالية، زادت هذه الخلايا العصبية معدل إطلاق النار بغض النظر عن هوية جديلة. نقطة صفراء يدل على موقف العين. الأشرطة العمودية الصفراء في الجزء السفلي هي علامات الحدث (أي بداية الإشارة، وبداية الصفيف، وبداية الفاصل الزمني بين المحاكمات). القضبان العمودية الحمراء في أسفل تظهر المسامير، والتي يتم تشغيلها أيضا كصوت. يشير المربع المنقط الأحمر إلى موقع هدف البحث (غير المعروض للمشاركين). الرجاء النقر هنا لمشاهدة هذا الفيديو. (انقر بزر الماوس الأيمن للتنزيل.)
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
في هذا البروتوكول، وصفنا كيفية استخدام تسجيلات الخلايا العصبية واحدة مع تتبع العين في وقت واحد، ووصف كيف استخدمنا هذه الطريقة لتحديد الخلايا العصبية المستهدفة في MTL الإنسان.
يتضمن الإعداد ثلاثة أجهزة كمبيوتر: واحد تنفيذ المهمة (الكمبيوتر التحفيزي)، واحد تشغيل تعقب العين، واحد تشغيل نظام الاقتناء. للمزامنة بين الأنظمة الثلاثة، يتم استخدام المنفذ المتوازي لإرسال مشغلات TTL من الكمبيوتر التحفيزي إلى نظام الفيزيولوجيا الكهربائية (الشكل1C). في الوقت نفسه، يرسل الكمبيوتر التحفيز يُرسل نفس TTLs باستخدام كبل إيثرنت إلى متتبع العين. يجب أن يكون لدى الكمبيوتر المحفز منفذ متوازي على محطة الإرساء الخاصة به في المثال الموضح (الشكل1D)،أو بدلاً من ذلك، يكون لديه بطاقة منفذ متوازي PCI Express أو جهاز مماثل.
العربة المتنقلة للكمبيوتر التحفيز والعين تعقب مع الذراع مرنة المرفقة يسمح تحديد المواقع مرنة من الشاشة أمام المريض (الشكل1A،B). ويقترح بشدة استخدام UPS لتشغيل الأجهزة على العربة للقضاء على الضوضاء خط أدخلت في التسجيلات الكهربائية الفسيولوجية بسبب قرب أجهزة تتبع العين إلى رأس المريض (الشكل1E). وعلاوة على ذلك، ينبغي استخدام أجهزة الكمبيوتر المحمولة التي تعمل على طاقة البطارية كحاسوب محفز وكمبيوتر تعقب العين.
إذا كانت التسجيلات ملوثة بالضوضاء، يجب إزالة متتبع العين أولاً لتقييم ما إذا كان هو مصدر الضوضاء. إذا لم يكن كذلك، يجب استخدام الإجراءات القياسيةلdenoise قبل استخدام تعقب العين مرة أخرى 2. لاحظ أن المصادر النموذجية للضوضاء خط تشمل سرير المريض، والأجهزة الرابعة، والأجهزة في غرفة المريض، أو الحلقات الأرضية التي تم إنشاؤها باستخدام المقابس المختلفة لأنظمة مختلفة. إذا كان تعقب العين هو مصدر الضوضاء، يجب تشغيل جميع الأجهزة (الكاميرا، مصدر الضوء، وشاشة LCD) من البطارية و/أو UPS. إذا كان لا يزال هناك ضوضاء، فمن المرجح أن شاشة LCD و / أو إمدادات الطاقة لشاشة LCD من تعقب العين هو خلل. ثم ينبغي استخدام شاشة مختلفة / امدادات الطاقة. إذا كان ذلك ممكنا، يجب استخدام شاشة LCD مع إمدادات الطاقة الخارجية. من المهم أيضًا التأكد من أن كبل TTL لا يؤدي إلى الضوضاء (أي استخدام عوازل TTL).
أهمية تسجيل البيانات أحادية الخلايا العصبية في المرضى الجراحية العصبية في وقت واحد مع تتبع العين عالية لعدة أسباب. أولا، تسجيلات الخلايا العصبية واحدة لها دقة مكانية وزمنية عالية، وبالتالي، تسمح بالتحقيق في العمليات المعرفية السريعة مثل البحث البصري. ثانيا، أنها توفر صلة تشتد الحاجة إليها بين علم الأعصاب المعرفي البشري والفيزيولوجيا العصبية الحيوانية، والتي تعتمد بشكل كبير على تتبع العين. ثالثا، لأن التسجيلات البشرية أحادية الخلايا العصبية غالبا ما يتم تنفيذها في وقت واحد من مناطق الدماغ متعددة، نهجنا يسمح القرار الزمني الذي سيساعد على التمييز بين مدفوعة بصريا مقابل تعديل من أعلى إلى أسفل من القشرة الأمامية. وباختصار، فإن تسجيلات الخلايا العصبية الأحادية مع تتبع العين تجعل من الممكن عزل عمليات محددة تقوم عليها السلوكيات الموجهة نحو الهدف. وبالإضافة إلى ذلك، يسمح تتبع العين المتزامن ة بالتحليل القائم على التثبيت، مما أدى إلى زيادة كبيرة في القوة الإحصائية (على سبيل المثال، الشكل 3A،B مقابل الشكل 3C،D).
ويتمثل أحد التحديات التي واجهت هذه الطريقة في أن نظام تتبع العين قد يدخل ضوضاء إضافية في البيانات الفسيولوجية الكهربائية. ومع ذلك، ومع الإجراءات المبينة في هذا البروتوكول، يمكن القضاء على هذه الضوضاء الإضافية، وبمجرد وضع هذه الإجراءات، يمكن تنفيذها بشكل روتيني. وعلاوة على ذلك، فإن تتبع العين يطيل الوقت اللازم لتجربة معينة لأن هناك حاجة إلى إعداد إضافي، خاصة عندما تكون معايرة متتبع العين صعبة بالنسبة لبعض المرضى، ولا سيما أولئك الذين لديهم تلاميذ صغار أو نظارات. ومع ذلك, فوائد تتبع العين في وقت واحد تستحق هذا الجهد الإضافي لعدة دراسات, مما يجعل تتبع العين إضافة قيمة إلى تسجيلات الخلايا العصبية واحدة.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
ويعلن صاحبا البلاغ عدم وجود تضارب في المصالح.
Acknowledgments
ونشكر جميع المرضى على مشاركتهم. وقد تم دعم هذا البحث من قبل معهد روكفلر لعلم الأعصاب، ومؤسسة علوم التوحد ومؤسسة دانا (إلى S.W.)، وجائزة NSF الوظيفي (1554105 إلى U.R.)، والمعاهد الوطنية للصحة (R01MH110831 وU01NS098961 إلى U.R.). ولم يكن للممولين أي دور في تصميم الدراسة، وجمع البيانات وتحليلها، أو اتخاذ قرار بنشر المخطوطة أو إعدادها. نشكر جيمس لي، إريكا كوان، وموظفي مركز محاكاة سيدارس سيناي على مساعدتهم في إنتاج الفيديو التجريبي.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Cedrus Response Box | Cedrus (https://cedrus.com/) | RB-844 | Button box |
| Dell Laptop | Dell (https://dell.com) | Precision 7520 | Stimulus Computer |
| EyeLink Eye Tracker | SR Research (https://www.sr-research.com) | 1000 Plus Remote with laptop host computer and LCD arm mount | Eye tracking |
| MATLAB | MathWorks Inc | R2016a (RRID: SCR_001622) | Data analysis |
| Neuralynx Neurophysiology System | Neuralynx (https://neuralynx.com) | ATLAS 128 | Electrophysiology |
| Osort | Open source | v4.1 (RRID: SCR_015869) | Spike sorting algorithm |
| Psychophysics Toolbx | Open source | PTB3 ( RRID: SCR_002881) | Matlab toolbox to implement psychophysical experiments |
References
- Fried, I., Rutishauser, U., Cerf, M., Kreiman, G. Single Neuron Studies of the Human Brain: Probing Cognition. , MIT Press. Boston. (2014).
- Minxha, J., Mamelak, A. N., Rutishauser, U. Surgical and Electrophysiological Techniques for Single-Neuron Recordings in Human Epilepsy Patients. Extracellular Recording Approaches. Sillitoe, R. V. , Springer New York. New York, NY. 267-293 (2018).
- Rutishauser, U., Mamelak, A. N., Schuman, E. M. Single-Trial Learning of Novel Stimuli by Individual Neurons of the Human Hippocampus-Amygdala Complex. Neuron. 49, 805-813 (2006).
- Rutishauser, U., Ross, I. B., Mamelak, A. N., Schuman, E. M. Human memory strength is predicted by theta-frequency phase-locking of single neurons. Nature. 464, 903-907 (2010).
- Wang, S., et al. Neurons in the human amygdala selective for perceived emotion. Proceedings of the National Academy of Sciences. 111, E3110-E3119 (2014).
- Wang, S., et al. The human amygdala parametrically encodes the intensity of specific facial emotions and their categorical ambiguity. Nature Communications. 8, 14821 (2017).
- Minxha, J., et al. Fixations Gate Species-Specific Responses to Free Viewing of Faces in the Human and Macaque Amygdala. Cell Reports. 18, 878-891 (2017).
- Wang, S., Mamelak, A. N., Adolphs, R., Rutishauser, U. Encoding of Target Detection during Visual Search by Single Neurons in the Human Brain. Current Biology. 28, 2058-2069 (2018).
- Holmqvist, K., et al. Eye tracking: A comprehensive guide to methods and measures. , Oxford University Press. Oxford, UK. (2011).
- Liversedge, S. P., Findlay, J. M. Saccadic eye movements and cognition. Trends in Cognitive Sciences. 4, 6-14 (2000).
- Rehder, B., Hoffman, A. B. Eyetracking and selective attention in category learning. Cognitive Psychology. 51, 1-41 (2005).
- Blair, M. R., Watson, M. R., Walshe, R. C., Maj, F. Extremely selective attention: Eye-tracking studies of the dynamic allocation of attention to stimulus features in categorization. Journal of Experimental Psychology: Learning, Memory, and Cognition. 35, 1196 (2009).
- Rutishauser, U., Koch, C. Probabilistic modeling of eye movement data during conjunction search via feature-based attention. Journal of Vision. 7, (2007).
- Wang, S., et al. Autism spectrum disorder, but not amygdala lesions, impairs social attention in visual search. Neuropsychologia. 63, 259-274 (2014).
- Wang, S., et al. Atypical Visual Saliency in Autism Spectrum Disorder Quantified through Model-Based Eye Tracking. Neuron. 88, 604-616 (2015).
- Wang, S., Tsuchiya, N., New, J., Hurlemann, R., Adolphs, R. Preferential attention to animals and people is independent of the amygdala. Social Cognitive and Affective Neuroscience. 10, 371-380 (2015).
- Fried, I., MacDonald, K. A., Wilson, C. L. Single Neuron Activity in Human Hippocampus and Amygdala during Recognition of Faces and Objects. Neuron. 18, 753-765 (1997).
- Kreiman, G., Koch, C., Fried, I. Category-specific visual responses of single neurons in the human medial temporal lobe. Nature Neuroscience. 3, 946-953 (2000).
- Squire, L. R., Stark, C. E. L., Clark, R. E. The Medial Temporal Lobe. Annual Review of Neuroscience. 27, 279-306 (2004).
- Chelazzi, L., Miller, E. K., Duncan, J., Desimone, R. A neural basis for visual search in inferior temporal cortex. Nature. 363, 345-347 (1993).
- Schall, J. D., Hanes, D. P. Neural basis of saccade target selection in frontal eye field during visual search. Nature. 366, 467-469 (1993).
- Wolfe, J. M. What Can 1 Million Trials Tell Us About Visual Search? Psychological Science. 9, 33-39 (1998).
- Wolfe, J. M., Horowitz, T. S. What attributes guide the deployment of visual attention and how do they do it? Nature Review Neuroscience. 5, 495-501 (2004).
- Sheinberg, D. L., Logothetis, N. K. Noticing Familiar Objects in Real World Scenes: The Role of Temporal Cortical Neurons in Natural Vision. The Journal of Neuroscience. 21, 1340-1350 (2001).
- Bichot, N. P., Rossi, A. F., Desimone, R. Parallel and Serial Neural Mechanisms for Visual Search in Macaque Area V4. Science. 308, 529-534 (2005).
- Rutishauser, U., Schuman, E. M., Mamelak, A. N. Online detection and sorting of extracellularly recorded action potentials in human medial temporal lobe recordings, in vivo. Journal of Neuroscience Methods. 154, 204-224 (2006).
