Summary
אנו מתארים שיטה לבצע הקלטות של תא העצב בודד עם מעקב העין בו בבני אדם. אנו להדגים את השירות של שיטה זו ולהמחיש כיצד השתמשנו בגישה זו כדי להשיג נוירונים באונה הטמפורלית האנושית האמצעי הקידוד מטרות של חיפוש ויזואלי.
Abstract
הקלטות בתוך-גולגולתי מחולים עם אפילפסיה סורר לספק הזדמנות ייחודית ללמוד את הפעילות של נוירונים אנושיים בודדים במהלך התנהגות פעילה. כלי חשוב עבור כימות התנהגות היא מעקב אחר העין, שהוא כלי הכרחי לימוד תשומת לב חזותית. עם זאת, מעקב העין הוא מאתגר להשתמש במקביל עם הפיזיולוגיה פולשנית וגישה זו היתה בשימוש כמעט. . עם מעקב אחר עיניים בבני אדם אנו מתארים כיצד המערכות מחוברות ואת ההגדרות האופטימליות כדי להקליט נוירונים ותנועות עיניים. כדי להמחיש את כלי השירות של שיטה זו, אנו מסכמים תוצאות שנעשו אפשריות על-ידי הגדרה זו. נתונים אלה מראים כיצד להשתמש במעקב אחר מעקב אחר זיכרון מונחה משימת חיפוש חזותי אפשרה לנו לתאר מחלקה חדשה של נוירונים הנקראים נוירונים היעד, אשר התגובה שלו היה משקפים של תשומת לב מלמעלה למטה ליעד החיפוש הנוכחי. לבסוף, אנו דנים בחשיבות ובפתרונות לבעיות פוטנציאליות של הגדרה זו. יחד, הפרוטוקול והתוצאות שלנו מצביעים על כך שהקלטות בודדות עם מעקב אחר עיניים בבני אדם הן שיטה יעילה לחקר תפקוד המוח האנושי. הוא מספק קשר חסר מפתח בין נוירופיזיולוגיה של בעלי חיים ומדעי המוח האנושי קוגניטיבי.
Introduction
הקלטות של האדם בעל תא העצב האנושי הן כלי ייחודי ורב עוצמה כדי לחקור את התפקוד של המוח האנושי ברזולוציה יוצאת דופן של המרחב והזמני1. לאחרונה, הקלטות תא העצב היחיד זכו לשימוש נרחב בתחום הפסיכוביולוגיה הקוגניטיבית משום שהם מתירים את החקירה הישירה של תהליכים קוגניטיביים מרכזיים להכרה אנושית. הקלטות אלה מתאפשרת על ידי הצורך הקליני כדי לקבוע את המיקום של מחלת אפילפסיה, אשר אלקטרודות עומק מושתל באופן זמני לתוך המוח של חולים עם חשד מוקד אפילפסיה. עם התקנה זו, הקלטות תא העצב היחיד ניתן להשיג באמצעות המיקרוגל בולטות מקצה אלקטרודה היברידית עומק (תיאור מפורט של מתודולוגיה כירורגית המעורבים החדרת אלקטרודות היברידית העומק מסופק הקודם פרוטוקול2). בין היתר, שיטה זו שימש ללימוד זיכרוןאנושי 3,4, רגש5,6, ותשומת לב7,8.
מעקב אחר העין מודד מיקום ותנועות עיניים (fixcades) במהלך משימות קוגניטיביות. וידאו מבוססי העין עוקבים בדרך כלל להשתמש השתקפות הקרנית ואת מרכז התלמיד כתכונות כדי לעקוב אחרי זמן9. מעקב אחר עיניים היא שיטה חשובה לחקר תשומת לב חזותית מכיוון שמיקום המבט מציין את ההתמקדות של תשומת הלב במהלך התנהגויות טבעיות ביותר10,11,12. מעקב העין נעשה בהרחבה כדי ללמוד תשומת לב חזותית באנשים בריאים13 ואוכלוסיות נוירולוגיות14,15,16.
בעוד הקלטות ומעקב העין הן באופן אינדיבידואלי בשימוש בנפרד בבני אדם, מחקרים מעטים השתמשו בו זמנית. כתוצאה מכך, הוא עדיין אינו ידוע ברובו כיצד נוירונים במוח האנושי מגיבים לתנועות עיניים ו/או אם הם רגישים לגירוי מקובע כרגע. זה בניגוד למחקרים עם מקופי, שם מעקב העין עם הקלטות חד-נוירונים בו הפכה לכלי סטנדרטי. כדי לחקור במישרין את התגובה העצבית לתנועות עיניים, אנו משלבים הקלטות של תא העצב האנושי ומעקב אחר העין. כאן אנו מתארים את הפרוטוקול לערוך ניסויים כאלה ולאחר מכן להמחיש את התוצאות באמצעות דוגמה קונקרטית.
למרות התפקיד הוקם של האונה הטמפורלית הרקתית האנושית (mtl) בשני ייצוג אובייקט17,18 ו זיכרון3,19, זה נשאר בעיקר לא ידוע אם הנוירונים mtl מאופנן כפונקציה של תשומת לב מלמעלה למטה ליעדים רלוונטיים. לימוד נוירונים כאלה חשוב להתחיל להבין כיצד המטרה-מידע רלוונטי משפיע על תהליכים חזותיים מלמטה למעלה. כאן, אנו להדגים את השירות של מעקב העין תוך הקלטת נוירונים באמצעות חיפוש חזותי מודרך, פרדיגמה ידועה ללמוד התנהגות בבימויו של המטרה20,21,22,23, בת 24 , 25. באמצעות שיטה זו, תיארנו לאחרונה מחלקה של נוירונים הנקראים נוירונים היעד, אשר מאותת אם הגירוי הנוכחים כיום הוא המטרה של חיפוש מתמשך8. בהמשך, אנו מציגים את פרוטוקול המחקר הדרוש כדי לשכפל את המחקר המדעי הקודם. שים לב כי בדוגמה זו ניתן לכוונן את הפרוטוקול בקלות כדי ללמוד משימה שרירותית של תשומת לב חזותית.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
1. המשתתפים
- לגייס חולים נוירוכירורגית עם אפילפסיה סורר אשר עוברים הצבת אלקטרודות תוך גולגולתי כדי להתאים את התקפים אפילפסיה שלהם.
- הוסף אלקטרודות עומק עם המיקרוגל מוטבע לתוך כל מיקומי היעד קלינית המצוין, אשר בדרך כלל כוללים תת-קבוצה של האמיגדלה, ההיפוקמפוס, המעטפת cingulate קדמית ומשלים מראש אזור המנוע. ראה פרטים על השרשה בפרוטוקול הקודם שלנו2.
- ברגע המטופל חוזר ליחידת הניטור אפילפסיה, לחבר את ציוד ההקלטה הן מאקרו-הקלטות מיקרו. זה כולל בקפידה הכנת הראש לעטוף הכוללת את שלבי הראש (עיין בתיאור הקודם שלנו לפרטים2). אז, לחכות למטופל להתאושש מהניתוח ולערוך בדיקות כאשר החולה הוא ער לגמרי (בדרך כלל לפחות 36 כדי 48 h לאחר הניתוח).
2. התקנה ניסויית
- חבר את מחשב הגירוי למערכת האלקטרופיזיולוגיה ולגשש העיניים בעקבות הדיאגרמה באיור 1.
- השתמש במערכת מעקב אחר העין אינפרא-אדום לא פולשנית (ראה טבלת חומרים). הנח את מערכת מעקב העין על עגלה ניידת חזקה (איור 1A, B). לאותה עגלה, צרפו זרוע גמישה המחזיקה בצג LCD. השתמש במצב מרוחק כדי לעקוב אחר הראש והעיניים של המטופלים.
- מקום אספקת חשמל טעונה במלואה (UPS) על עגלת מעקב העין ולחבר את כל המכשירים הקשורים מעקב אחר העין (כלומר, LCD מול המטופל, מצלמת גשש העין ומקור אור, ומחשב מארח העין המחשב) אל UPS ולא כוח חיצוני מקור.
- התאימו את המרחק בין המטופל למסך ה-LCD עד 60-70 ס מ והתאימו את זווית מסך ה-LCD כך שמשטח המסך יהיה במקביל לפניו של המטופל. התאימו את גובה המסך יחסית לראש המטופל, כך שהמצלמה של גשש העין נמצאת בגובה של האף של המטופל.
- לספק למטופל את תיבת הלחצנים או המקלדת. ודא שגורמים מפעילים (TTLs) ולחצו על הלחצן נרשמים כראוי לפני תחילת הניסוי.
3. הקלטה של תא בודד
- הפעל את תוכנת הרכישה. ראשית, לבדוק חזותית את הפס הרחב (0.1 Hz-8 kHz) פוטנציאל השדה המקומי ולוודא שהם לא מזוהמים על ידי רעש קו. אחרת, בצע את ההליכים הסטנדרטיים כדי להסיר רעש (ראה דיון).
- כדי לזהות נוירונים בודדים, הלהקה-pass-מסנן את האות (300 Hz-8 KHz). בחר באחד משמונת המיקרוגל כהפניה לכל צרור המיקרוגל. בדוק הפניות שונות ולהתאים את ההפניה כך (1) את 7 הערוצים האחרים להראות נוירונים ברורים, ו (2) ההפניה אינה מכילה נוירונים. הגדר את טווח הקלט כ-± 2,000 μV.
- הפעל את שמירת הנתונים כקובץ NRD (כלומר, קובץ הנתונים הגולמיים בפס רחב שישמש למיון בלתי מקוון אחר דקר) לפני הקלטת נתונים. הגדר את קצב הדגימה ל-32 kHz.
4. מעקב אחר עיניים
- הפעל את תוכנת מעקב העין. מכיוון שזוהי מערכת בעלת קיבוע ראש, הניחו את המדבקה על המצח של המטופל כך שגשש העין יוכל להתאים לתנועות ראש.
- כוונן את המרחק והזווית בין גשש העין והחולה כך שסמן היעד, מרחק הראש, התלמיד והשתקפות הקרנית (CR) יסומנו כמוכנים (כפי שמוצג בירוק בתוכנת מעקב העיניים; איור 2 מראה מסך הגדרת מצלמה טובה לדוגמה). לחץ על העין כדי להיות מוקלט ולהגדיר את קצב הדגימה ל 500 Hz.
- השתמש בהתאמה אוטומטית של התלמיד ומסף CR. עבור חולים הלובשים משקפיים, להתאים את המיקום ו/או זווית של המאייר והמצלמה כך השתקפויות מן הזכוכית לא יפריע לרכישת התלמיד.
- כיול את גשש העין באמצעות שיטת הרשת המובנית של 9 נקודות בתחילת כל בלוק. אשר את מיקומי העיניים (המוצגת כ-"+") רושמים יפה כרשת בעלת 9 נקודות. אחרת, בצע שוב את הכיול.
- קבל את הכיול ובצעו את האימות. קבל את האימות אם שגיאת האימות המקסימלית היא < 2 ° ושגיאת האימות הממוצעת היא < 1 °. אחרת, בצע שוב את האימות.
- לבצע תיקון הסחף ולהמשיך לניסוי בפועל.
5. משימה
- במשימה זו חיפוש ויזואלי, להשתמש בגירויים מן המחקר הקודם שלנו14 ובצע את ההליך המשימה כפי שמתואר לפני8.
- ספק הוראות משימה למשתתפים. הנחה את המשתתפים למצוא את פריט היעד במערך החיפוש ולהגיב בהקדם האפשרי. הורה למשתתפים ללחוץ על הלחצן השמאלי של תיבת התגובה (ראה טבלת חומרים) אם הם ימצאו את היעד ואת הלחצן הימני אם הם חושבים שהמטרה נעדרת. הורה במפורש למשתתפים שיהיו משפטי יעד ונעדרים.
- התחל תוכנה להצגת תמריצים (ראה טבלת חומרים) והפעל את המשימה: הציגו אות יעד עבור 1 s והציגו את מערך החיפוש באמצעות תוכנת הצגת התמריצים. הקלט לחצן הקלטה ולספק משוב למשפט לפי משפט (נכון, שגוי או פסק זמן) למשתתפים.
6. ניתוח נתונים
- בגלל מערכות הרכישה והראייה פועלות על שעונים שונים, השתמש בקובץ יומן ההתנהגות כדי למצוא את חותמת הזמן של היישור עבור הקלטה אלקטרופיזיולוגיה ומעקב אחר העין. להתאים את הגורמים מן הקלטה אלקטרופיזיולוגיה ומעקב העין לפני שתמשיך ניתוח נוסף. חלץ חלקי נתונים על פי חותמות זמן וחלונות ניתוח בנפרד עבור הקלטה אלקטרופיזיולוגיה ומעקב אחר העין.
- השתמש באלגוריתם חצי אוטומטי התאמת התבנית osort26 ובצע את השלבים המתוארים לפני2,26 כדי לזהות נוירונים בודדים אחד. העריכו את איכות המיון לפני המעבר לניתוח נוסף2.
- כדי לנתח נתונים של תנועת העין, המירו תחילה את נתוני חה כ מגשש העין לפורמט ASCII. כמו כן, לחלץ את התיקונים ואת saccades. לאחר מכן, ייבא את קובץ ה-ASCII ושמור את המידע הבא לתוך קובץ MAT: (1) חותמות זמן, (2) קואורדינטות עין (x, y), (3) גודל התלמיד, ו (4) חותמות זמן אירוע. ניתוח ההקלטה הרציפה לכל משפט.
- בצע הליכים שתוארו בעבר כדי לנתח את הקורלציה בין קוצים והתנהגות8.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
כדי להמחיש את השימוש בשיטה הנ ל, אנו מתארים בקצרה את השימוש במקרה שפרסמנו לאחרונה8. הקלטנו 228 יחיד נוירונים מן האונה הטמפורלית האנושית (MTL; האמיגדלה וההיפוקמפוס) בעוד המטופלים ביצעו משימה חיפוש ויזואלי (איור 3A, B). במהלך משימה זו, חקרנו אם הפעילות של הנוירונים הבדיל בין התיקונים על מטרות ושחקנים ההסיח.
ראשית, כאשר אנו ליישר את התגובות על לחצן העיתונות, הנוירונים נמצאו הראו פעילות דיפרנציאלית בין היעד הנוכחי מבחנים היעד נעדר משפטים (איור 3C, D). וחשוב מכך, באמצעות מעקב אחר העין, הניתוח המבוסס על קיבעון. כדי לבחור נוירונים מטרה כגון, שיעור ירי ממוצע בחלון זמן החל 200 ms לפני הופעת קיבוע וסיום 200 ms לאחר היסט קיבעון (ההתחלה הבאה הראשון) היה בשימוש. קבוצת משנה של נוירונים MTL (50/228; 21.9%; בינופ < 10-20) הראה פעילויות שונות באופן משמעותי בין התיקונים ביעדים לעומת ההסיח (איור 3e, F). יתר על כן, סוג אחד של תא מטרה כזה היה תגובה גדולה יותר למטרות יחסית שחקנים ההסיח (היעד-העדפת; 27/50 נוירונים; איור 3E) ואילו השנייה הייתה בעלת תגובה גדולה יותר להסיח את הדעתו ביחס ליעדים (העדפת שחקנים; 23/50; איור 3F). יחד, תוצאה זו ממחישה כי קבוצת משנה של נוירונים MTL לקודד אם הקיבעון הנוכחי נחת על מטרה או לא.
התהליך הדינמי של חיפוש חזותי מוצג בסרט 1.
איור 1. . מלכודת ניסויית (א) הפאנלים השמאליים מציגים סקיצה של החיבורים בין המערכות השונות. מחשב הגירוי משמש כבקר מרכזי. הוא מתחבר למערכת האלקטרופיזיולוגיה דרך היציאה המקבילית ושולח פולסים TTL כגורמים מפעילים. מחשב הגירוי מתחבר למערכת המעקב אחר העיניים באמצעות כבל ethernet, שעליו הוא שולח הודעות טקסט לגשש העין ומקבל את מיקום המבט הנוכחי באופן מקוון. מחשב גירוי מציג גם גירויים על המסך הגירוי (VGA) ומקבל תגובה מהמטופל מתוך תיבת לחצן USB או מקלדת. קווים כחולים מציגים את החיבורים בין התקנים והחיצים מציגים את כיוון התקשורת בין התקנים. הלוח הימני מציג את זרימת האות בין מערכות ונתונים שנשמרו בכל מערכת. (ב) הגדרה לדוגמה עם חלקי מפתח של המערכת המסומנת בתווית. (C) מערכת אלקטרופיזיולוגיה. (ד) תחנת עגינה עם יציאה מקבילית ויציאת ethernet. (ה) UPS למערכת אלקטרופיזיולוגיה (משמאל) ומערכת מעקב אחר עיניים (מימין). אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.
איור 2. מצלמה מעקב עין לדוגמה הגדרת מסך. סמן היעד תיבה תוחמת, תיבת העין תוחמת, מרחק הראש, התלמיד, ואת השתקפות הקרנית (CR) יש לסמן כירוק ו/או "אישור" לפני שתמשיך. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.
איור 3. תוצאות לדוגמה. (א) משימה. אות החיפוש הוצג עבור 1s, ומיד אחריו מערך החיפוש. המשתתפים קיבלו הוראה לציין על ידי לחצן העיתונות אם היעד קיים או נעדר (פסק זמן 14s). משוב ניסוי by-משפט ניתנת מיד לאחר הלחיצה על כפתור (' נכון ', ' שגוי ', או ' פסק זמן '), ואחריו מסך ריק עבור 1-2 s. (ב) לדוגמה מערכי חיפוש חזותיים עם תיקונים שצוינו. . כל מעגל מייצג קיבעון מעגל ירוק: הקיבעון הראשון. מעגל מגנטה: הקיבעון האחרון. הקו הצהוב: saccades. נקודה כחולה: מיקום המבט הגולמי. . תיבה אדומה: המטרה (C-F) . דוגמאות של תא עצב אחד (C-D) לחצן-דוגמאות מיושרות לעיתונות. (ג) תא העצב שהגביר את קצב הירי שלו למבחנים הנוכחיים, אך לא למבחנים שאינם נעדרים מהמטרה. (ד) תא העצב שהפחית את שיעור הירי שלו למבחנים הנוכחיים, אך לא למבחנים שאינם נעדרים מהמטרה. מבחנים מיושרים ללחצן-הקש (קו אפור) והם ממוינים לפי זמן תגובה. קווים שחורים מייצגים את התחלתה וההיסט של אות החיפוש (משך של 1). ההזחה מציגה טופסי גל לכל יחידה. אסטריסק מציין הבדל משמעותי בין היעד הנוכחי ומבחנים נעדרים בסל זה (P < 0.05, דו-זנבית t-test, Bonferroni-תוקן; bin גודל = 250 ms). אזור מוצלל מציין ± SEM במהלך ניסויים. (E-F) דוגמאות מיושרות לקיבוע. t = 0 הוא הופעת קיבעון. (ה) תא העצב שהגביר את קצב הירי בעת שהוא מתקבע על מטרות, אך לא שחקנים שהיו מתלבטים (אותו תא העצב כמו (ג)). (ו) תא העצב שהפחית את שיעור הירי בעת שהוא מתקבע על מטרות, אך לא מבלי שחקנים (אותו תא העצב כמו (ד)). התיקונים ממוינים לפי משך הקיבעון (קו שחור מציג את ההתחלה של העצה הבאה). אסטריסק מציין הבדל משמעותי בין תיקונים על מטרות ההסיח את הדעתו של אותו סל (P < 0.05, דו-זנבית מבחן, Bonferroni-תוקן; bin גודל = 50 ms). דמות זו שונתה עם הרשאה מ-8. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.
. סרט 1 מבחנים טיפוסיים של חיפוש חזותי עם תגובות מתוך תא היעד בודד. במבחנים הנוכחיים, תא העצב הזה הגביר את קצב הירי שלו ללא קשר לזהותו של הסימן. . נקודה צהובה מציינת מיקום מעין פסים אנכיים צהובים בתחתית הם סמני אירוע (כלומר, הופעת cue, התפרצות מערך והופעת מרווח בין-משפט). פסים אנכיים אדומים בתצוגה התחתונה קוצים, אשר גם שיחקו כמו קול. התיבה האדומה המנוקדת מציינת את המיקום של יעד החיפוש (לא מוצג למשתתפים). אנא לחץ כאן כדי לצפות בסרטון וידאו זה. (לחץ לחיצה ימנית להורדה).
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
בפרוטוקול זה, תיארנו כיצד להעסיק הקלטות חד-הנוירונים עם מעקב עין בו ותיאר כיצד השתמשנו בשיטה זו כדי לזהות נוירונים היעד ב-MTL האנושי.
הכיוונון כולל שלושה מחשבים: אחד המבצע את המשימה (מחשב גירוי), אחד להפעיל את גשש העין, ואחד פועל את מערכת הרכישה. כדי לסנכרן בין שלוש המערכות, היציאה המקבילית משמשת לשליחת מפעילים ממחשב הגירוי למערכת האלקטרופיזיולוגיה (איור 1C). במקביל, מחשב הגירוי שולח את אותו TTLs באמצעות כבל ethernet לגשש העין. המחשב הגירוי צריך להיות יציאה מקבילית בתחנת העגינה שלו בדוגמה המוצגת (איור 1D), או לחילופין, יש לו כרטיס יציאה מקבילית PCI Express או התקן דומה.
העגלה הניידת למחשב הגירוי ולגשש העיניים עם הזרוע הגמישה מאפשרת מיקום גמיש של המסך מול המטופל (איור 1A, B). השימוש של UPS לשלטון את המכשירים על העגלה הוא הציע בחריפות כדי למנוע רעש קו הציג לתוך הקלטות אלקטרופיזיולוגיות בשל הקירבה של מכשירי מעקב העין לראש של המטופל (איור 1E). יתר על כן, מחשבים נישאים פועל על כוח הסוללה צריך לשמש כמחשב גירוי מחשב גשש העין.
אם ההקלטות מזוהמות מרעש, יש להסיר את גשש העין תחילה כדי להעריך אם הוא מקור הרעש. אם לא, הליכים סטנדרטיים יש להשתמש כדי denoise לפני השימוש גשש העין שוב2. שים לב כי מקורות טיפוסיים של רעש קו כוללים את המיטה החולה, התקנים IV, התקנים בחדר המטופל, או לולאות הקרקע שנוצרו באמצעות תקעים שונים עבור מערכות שונות. אם גשש העין הוא מקור הרעש, כל המכשירים (המצלמה, מקור האור, מסך ה-LCD) צריך להיות מופעל מהסוללה ו/או UPS. אם יש עדיין רעש, סביר להניח כי מסך ה-LCD ו/או אספקת החשמל של מסך ה-LCD של גשש העין פגום. יש להשתמש במסך שונה/בספק הכוח. אם ניתן, יש להשתמש במסך LCD עם ספק כוח חיצוני. חשוב גם להבטיח כי כבל TTL אינו מציג רעש (כלומר, להשתמש מבודדים TTL).
המשמעות של הקלטת נתונים בעלי תא עצב בודד בחולים נוירוכירורגית בו זמנית עם מעקב העין הוא גבוה מכמה סיבות. ראשית, הקלטות של תא העצב היחיד יש רזולוציה גבוהה מרחבית וזמני, ובכך, ובכך, לאפשר חקירה של תהליכים קוגניטיביים מהירה כגון חיפוש חזותי. שנית, הם מספקים קשר הרבה הצורך בין מדעי המוח האנושי הקוגניטיבית נוירופיזיולוגיה בעלי חיים, אשר נשענת בכבדות על מעקב אחר העין. שלישית, מכיוון שהקלטות של תא העצב האנושי מתבצעות לעתים קרובות במקביל מאזורי מוח מרובים, הגישה שלנו מאפשרת את הרזולוציה הטמפורלית שתסייע להבדיל בין מונחי ראייה מלמעלה למטה לבין הקליפה הקדמית. לסיכום, הקלטות של תא העצב היחיד עם מעקב אחר העין מאפשרות לבודד תהליכים ספציפיים שאינם מאפשרים התנהגות בכוונת מטרה. בנוסף, מעקב העין המקביל שלנו מותר ניתוח מבוסס קיבעון, אשר הגביר מאוד את הכוח הסטטיסטי (למשל, איור 3A, B לעומת איור 3a, D).
אתגר של שיטה זו הוא כי מערכת מעקב העין עשוי להחדיר רעש נוסף לתוך נתונים אלקטרולוגיים. עם זאת, עם ההליכים המתוארים בפרוטוקול זה, ניתן לחסל רעש נוסף כזה, ולאחר שנקבעו הליכים אלה, ניתן לבצע אותם באופן שגרתי. יתרה מזאת, מעקב אחר עיניים מאריך את הזמן הדרוש לניסוי נתון משום שנדרש התקנה נוספת, במיוחד כאשר כיול של גשש העין מאתגר עבור חלק מהחולים, במיוחד אלה עם תלמידים קטנים או משקפיים. עם זאת, היתרונות של מעקב העין בו שווה את זה מאמץ נוסף עבור מספר מחקרים, הפיכת העין מעקב תוספת רבת-ערך להקלטות חד-הנוירונים.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
המחברים לא מצהירים. על ניגוד אינטרסים
Acknowledgments
אנו מודים לכל המטופלים על השתתפותם. מחקר זה נתמך על ידי מכון רוקפלר במדעי המוח, הקרן למדע האוטיזם וקרן דנה (כדי S.W.), פרס NSF קריירה (1554105 כדי U.R.), ו-NIH (R01MH110831 וU01NS098961 ל U.R.). לתורמים לא היה כל תפקיד בתכנון לימוד, איסוף נתונים וניתוח, החלטה לפרסם או הכנת כתב היד. אנו מודים לג לי, לאריקה קוואן ולצוות המרכז לסימולציה ארזים-סיני על עזרתם בהפקת סרטון הדגמה.
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).
