우리는 인간에 있는 동시 눈 추적을 가진 단 하나 신경 기록을 수행하는 방법을 기술합니다. 우리는 이 방법의 유용성을 설명하고 시각적 검색의 표적을 인코딩하는 인간 내측 측두엽에서 뉴런을 얻기 위해 이 접근법을 어떻게 사용했는지 설명합니다.
난치성 간질 환자에서 두개 내 기록은 활성 행동 동안 개별 인간의 뉴런의 활동을 연구 할 수있는 독특한 기회를 제공합니다. 행동을 정량화하는 중요한 도구는 눈 추적이며, 이는 시각적 주의를 연구하는 데 없어서는 안 될 도구입니다. 그러나 아이트래킹은 침습적 전기생리학과 동시에 사용하기가 어렵고, 이 접근법은 결과적으로 거의 사용되지 않았습니다. 여기에서, 우리는 인간에 있는 동시 눈 추적을 가진 단 하나 신경 기록을 수행하기 위하여 입증된 실험 프로토콜을 제시합니다. 우리는 시스템이 연결되는 방법과 뉴런과 눈의 움직임을 기록하는 최적의 설정을 설명합니다. 이 메서드의 유용성을 설명하기 위해 이 설정으로 인해 가능한 결과를 요약합니다. 이 데이터는 메모리 유도 시각적 검색 작업에서 아이 트래킹을 사용하여 현재 검색 대상에 대한 하향식 주의를 반영하는 대상 뉴런이라는 새로운 뉴런 클래스를 설명할 수 있는 방법을 보여줍니다. 마지막으로, 이 설정의 잠재적인 문제에 대한 중요성과 해결 방법을 논의합니다. 함께, 우리의 프로토콜 및 결과 제안 인간에서 동시 눈 추적 단일 뉴런 기록 인간의 뇌 기능을 연구 하는 효과적인 방법. 그것은 동물 신경 생리학과 인간의 인지 신경 과학 사이 주요 누락 된 링크를 제공 합니다.
인간의 단일 뉴런 기록은 특별한 공간 및 시간 적 해상도 1인간의 뇌의기능을 탐구하는 독특하고 강력한 도구입니다. 최근, 단일 뉴런 기록 인지 신경 과학 분야에서 광범위 한 사용을 얻고 있다 때문에 그들은 인간의 인식에 중앙 인지 프로세스의 직접 조사를 허용 하기 때문에. 이 기록은 심층 전극이 의심되는 국소 간질을 가진 환자의 두뇌로 일시적으로 이식되는 간질 초점의 위치를 결정하는 임상 필요에 의해 가능하게 됩니다. 이 설정을 통해 하이브리드 깊이 전극의 끝에서 돌출된 마이크로와이어를 사용하여 단일 뉴런 기록을 얻을 수 있습니다(하이브리드 깊이 전극의 삽입에 관여하는 수술 방법론에 대한 상세한 설명은 이전에 제공되었습니다. 프로토콜2). 그 중에서도, 이 방법은 인간의기억 3,4,감정5,6,주의7,8을연구하는 데 사용되었습니다.
아이트래킹은 인지 작업 중 시선 위치와 눈의 움직임(고정 및 사카데스)을 측정합니다. 비디오 기반 아이 트래커는 일반적으로 각막 반사와 동공의 중심을시간이 지남에 따라 추적하는 기능으로 사용합니다 9. 아이트래킹은 시선 위치가 대부분의 자연행동 중 주의의 초점을 나타내기 때문에 시각적인 주의를 연구하는 중요한 방법이다10,11,12. 아이트래킹은건강한 개인13명 및 신경학상 인구14,15,16에서시각적 인 주의를 연구하기 위해 광범위하게 사용되어 왔다.
단일 뉴런 기록과 아이 트래킹은 인간에서 개별적으로 광범위하게 사용되지만, 동시에 사용되는 연구는 거의 없습니다. 결과적으로, 그것은 여전히 크게 알 수 없는 인간의 두뇌에 있는 신경 눈 의 움직임에 응답 하는 방법 또는 그들은 현재 고정 된 자극에 민감한 여부. 이것은 동시 단일 뉴런 기록으로 눈 추적이 표준 도구가된 원숭이 연구와는 대조적입니다. 눈 의 움직임에 대한 신경 반응을 직접 조사하기 위해, 우리는 인간의 단일 뉴런 기록과 아이 트래킹을 결합했습니다. 여기서 우리는 그러한 실험을 수행하는 프로토콜을 설명하고 구체적인 예를 통해 결과를 설명한다.
개체 표현17,18 및 메모리3,19모두에서 인간 내측 측두엽(MTL)의 확립된 역할에도 불구하고, MTL 뉴런이 의 기능으로 변조되는지 여부는 크게 알려지지 않은 상태로 남아 있다. 행동 관련 목표에 대한 하향식 주의를 기울여야 합니다. 이러한 뉴런을 연구하는 것은 목표 관련 정보가 상향식 시각 과정에 미치는 영향을 이해하는 데 중요합니다. 여기서, 우리는 가이드 비주얼 검색을 사용하여 뉴런을 기록하는 동안 아이 트래킹의 유용성을 보여, 목표 지향 행동을 연구하는 잘 알려진 패러다임20,21,22,23, 24세 , 25. 이 방법을 사용하여, 우리는 최근에 현재 참석한 자극이 진행중인 검색의 목표인지 여부를 신호하는표적 뉴런이라는 뉴런의 클래스를 설명했다 8. 아래에서, 우리는 이 이전 과학적인 연구 결과를 재현하기 위하여 필요한 연구 프로토콜을 제시합니다. 이 예제에서 프로토콜을 쉽게 조정하여 임의의 시각적 주의 작업을 연구할 수 있습니다.
이 프로토콜에서는 동시 아이 트래킹을 사용한 단일 뉴런 기록을 사용하는 방법을 설명하고 이 방법을 사용하여 인간 MTL의 표적 뉴런을 식별하는 방법을 설명했습니다.
설치에는 작업 실행(자극 컴퓨터), 아이 트래커를 실행하는 컴퓨터, 수집 시스템을 실행하는 컴퓨터 1대 등 세 대의 컴퓨터가 포함됩니다. 세 시스템 간의 동기화를 위해 병렬 포트는 자극 컴퓨터에서 전기 생…
The authors have nothing to disclose.
우리는 그들의 참여에 대한 모든 환자에게 감사드립니다. 이 연구는 록펠러 신경 과학 연구소, 자폐증 과학 재단 및 다나 재단 (S.W.), NSF 커리어 상 (1554105 ~ U.R.), NIH (R01MH1110831 및 U01NS098961 U.R.R.)에 의해 지원되었습니다. 기금 모금자는 연구 설계, 데이터 수집 및 분석, 출판 결정 또는 원고 준비에 아무런 역할을 하지 않았습니다. 제임스 리, 에리카 콴, 시더스-시나이 시뮬레이션 센터 직원들이 데모 비디오 제작에 도움을 주신 것에 대해 감사드립니다.
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 |