Yöntem makalesi

Stereotaktik Elektroensefalografi kullanarak Derin KORTİKAL Fonksiyonu ve subkortikal yapıları incelenmesi: Ön Singulat Korteks Dersler

DOI:

10.3791/52773

⸱

15 Nisan 2015

 ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  , 
1Department of Neurosurgery, Columbia University Medical Center, New York Presbyterian Hospital, 2Department of Neurology, Columbia University Medical Center, New York Presbyterian Hospital, 3Columbia University Medical Center, New York Presbyterian Hospital, 4School of Medicine, King's College London

Bu makalede

Özet

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Stereotaktik Elektroensefalografi (SEEG) nöbet odakları yerelleştirilmesine yardımcı epilepsi cerrahisinde kullanılan bir cerrahi tekniktir. Aynı zamanda beyin fonksiyonu araştırmak için benzersiz bir fırsat tanıyor. Burada SEEG insan bireylerde kognitif işlemlerini incelemek için nasıl kullanılabileceğini açıklar.

Özet

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Stereotaktik Elektroensefalografi (SEEG) tedaviye dirençli epilepsi hastalarında nöbet odakları lokalize için kullanılan bir tekniktir. Bu prosedür subdural grid elektrot yerleştirme yoluyla tipik ulaşılmaz beyin bölgeleri içine birden fazla derinlik elektrot kronik yerleştirme içerir. SEEG böylece beyin fonksiyonlarını araştırmak için benzersiz bir fırsat sunuyor. Bu yazıda SEEG bilişsel kontrol dorsal anterior singulat korteks (dACC) rolünü araştırmak için nasıl kullanılabileceğini göstermektedir. Biz elektrotlar cerrahi yerleştirme gösteren, SEEG prosedürü açıklamasını içerir. Biz bir davranış görev yapan ise konuyu rıza yerel alan potansiyeli (LFP) verilerini kaydetmek için gerekli bileşenleri ve süreci tanımlamak. Verilen örnekte, denekler bir bilişsel girişim görevi oynamak, ve biz sinyaller dorsal anterior singulat korteks elektrotlar, bir alan Intim kaydedilen ve analiz nasıl göstermekderecede ve karar alma süreçlerine dahil. Biz bu yöntem, insan bilişsel süreçleri araştırmak için kullanılabilir hangi yollardan daha önerileri ile sonuçlandırmak.

Giriş

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Epilepsi, zamanla birden fazla tekrarlayan nöbetler ile karakterize yaygın bir nörolojik bozukluk, hastalıkların 1 dünya çapında yükünün% 1'ini. Hastaların 2,3% 30 - Anti-epileptik ilaçlar 20 nöbetleri kontrol etmek başarısız. Bu tedaviye dirençli hastalarda, epilepsi cerrahisi genellikle 4,5 gösterilir. cerrahi ile devam kararı nöbet odağı, bir cerrahi planı formüle bir önkoşul bulmak gerekir. Başlangıçta, non-invaziv teknikler lateralize ve nöbet odağı lokalize etmek için kullanılır. Elektroensefalografi (EEG), örneğin, tedbirler kortikal elektriksel aktivite kafa derisi üzerine yerleştirilen elektrotlar kaydedilen ve sık sık nöbet odak konumu hakkında yeterli bilgi verebilir. Buna ek olarak, manyetik rezonans görüntüleme (MRG) gibi hipokampal skleroz, tıbbi tedaviye dirençli epilepsi en sık görülen formu klasik patoloji, mezial t gibi ayrık lezyonlar, gösterebilenemporal lob epilepsisi (MTLE).

Sık sık, ancak, noninvaziv tetkikleri bir nöbet odağı algılayamadı. Bu durumda, intraserebral elektrotlar ile invaziv elektrokortikografi (ECoG) odağı lokalize ve ileri cerrahi tedaviyi 6 rehberlik için gereklidir. ECoG beyin ile doğrudan temas halinde yerleştirilen elektrotlar kullanılarak elektrik aktiviteyi ölçmek için kullanılan bir nörofizyolojik tekniktir. Izgaralar veya yüzey şeritleri (subdural) elektrotlar beyin, kranyotomi (kemik kanadının alınması) ve dura büyük açıklık gerektiren bir işlem yüzeyi üzerine yerleştirilir. Bu yüzey elektrotlar nöbet başlangıç ​​varsayılan alan (lar) üzerine yerleştirilebilir. elektrotların uzak uçları, derideki küçük açıklıklar içinden tünel ve epilepsi izleme birimi (EPB) 'de bir kayıt cihazına bağlanmıştır. DAÜ hasta sürekli video ve ECoG kayıtları ile klinik nöbet aktivitesi için izlenir. Bu teknik, is kortikal yüzeyin nispeten büyük alanlar üzerinde (hafta için gün) iktal ve interiktal elektrik deşarjları kayıtları uzun vadeli toplamak için faydalıdır. Bu intrakranial kayıtları nöbet odakları ve ilerlemesini araştırmak için klinik değerli olmakla birlikte, aynı zamanda özel olarak tasarlanmış davranış görevleri geçiren insanlarda bilişsel işlev ve nörofizyoloji araştırmak için fırsat bize.

Subdural ızgara elektrotlar kullanarak ECoG duyusal ve dil işleme dahil olmak üzere kortikal işlevi, çeşitli yönlerini incelemek için kullanılır olmuştur. Birçok örneklerinden biri olarak, Bouchard ve ark ventral sensörimotor kortekste konuşulan dil hece oluşumunda sözlü kas zamansal koordinasyon, insan konuşma sensorimotor korteks 7 olarak tanımlanan bir bölge göstermiştir. Ayrıca, ECoG subdural ızgara yerleştirme ile de insanların atten edebiliyoruz hangi mekanizmaları incelemek için kullanılmıştırSözde 'kokteyl parti etkisi' 8,9: Bir kalabalığın içinde belirli bir ses d. Her iki hoparlörleri izler biri 'modülasyon' sitesi, ve bir 'seçim' - ECoG kayıtları dinamik konuşma akışları izlemek iki ayrı nöronal bantları, düşük frekanslı faz ve yüksek gama hem farklı işleme siteleri vardır, ve bu genlik dalgalanmalar olduğunu gösterdi katıldığı konuşmacı 5 izler sitesi.

Subdural elektrot yerleştirme ile ECoG başka gelişmekte olan bir uygulama harici çıkış götürmek için nöronal aktiviteyi "deşifre" Beyin Bilgisayar Arayüzleri (BCIS) ile kullanılmak üzere potansiyel vardır. Bu teknoloji dünya ile iletişim ve protez 10,11 işlemek için ciddi beyin ya da omurilik yaralanması olan hastalar izin potansiyeline sahiptir.

Subdural ızgara yerleştirme süper anlayışımıza büyük katkıda bulunurkenyüzeyel kortikal alan ve kortikal epileptik odak belirlenmesinde yararlı olan, bu teknik bir kranyotomi ve buna eşlik eden risklerini gerektirir ve genellikle beyin dış yüzeyinin okuyan sınırlıdır. Stereotaktik elektroensefalografi (SEEG) derin Epileptojenik odaklar 12 değerlendirilmesini sağlayan bir tekniktir. Fransa ve İtalya'da kullanımı uzun bir geçmişi ile, o da giderek ABD 13 kullanılıyor. SEEG birden fazla elektrot yerleştirme içerir (genellikle 10-16) derin küçük (birkaç mm) büküm matkap çapak deliklerinden beynin madde içinde. Subdural ızgara yerleşiminde Seeg Avantajları onun daha az invaziv doğası, gerektiğinde ikili hemisferleri inceleyerek kolaylığı ve nöbet yayılma üç boyutlu haritaları oluşturmak için yeteneği vardır. Bundan başka, bu elektrot yüzey elektrodu ile tespit etmek daha önce zor, derin Epileptojenik odaklar belirlenmesini mümkün kılmaktadır. Bu işlem aynı zamanda provides fırsat nörofizyoloji ve doğrudan insanlarda araştırmak için daha önce zor hepsi limbik sistem, mesoparietal korteks, mesotemporal korteks ve orbitofrontal korteks, derin kortikal yapıların fonksiyonunu araştırmak için.

Bu kağıt SEEG dorsal anterior singulat korteks (dACC) bilişsel işlev araştırmak için kullanılabilir gösterilmiştir. dACC yaygın olan beyin bölgesi olan, ama aynı zamanda çok az anlaşılmıştır biridir. İnsan biliş için önemli bir bölge olarak kabul, o dACC çevre 14 dayattığı sürekli değişen talepleri bağlamında kararlarının dinamik nöral işleme merkezi olması muhtemeldir. Her iki primatlar 15,16 ve insanlarda 17 Çalışmaları dACC özellikle aynı anda birden çok çakışan durumlarında, belirli bir eylemin potansiyel riskleri ve ödülleri entegre 18-21, ve m talep düşündürmektedirönceki eylemler ve sonuçları 14,22,23 bağlamında bu kararları odulates.

Çok Kaynak Girişim Görev (MSIT), bir Stroop gibi davranışsal bir görev, sık sık DACC çatışma işleme araştırmak için kullanılır. MSIT görev DACC 24,25 tarafından düzenlenen işleme birden çok etki katılan nöronlar alımı ile DACC harekete geçirir. Bu görev, özellikle karar alma, hedef tespiti, yenilik algılama, hata tespiti, tepki seçimi ve uyarıcı / tepki rekabeti özelliklerini test ederek DACC harekete geçirir. Buna ek olarak, MSIT görev Seeg kullanarak eşzamanlı çelişkili uyaranlara dACC sinir yanıtları araştırmak için bu çalışmada kullanılan bilişsel müdahale, birden boyutlarını tanıtır.

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Protokol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Her hasta araştırma için uygunluğu açısından gözden geçirilir ve uygun hasta yerel IRB prosedürlere göre çalışmaya katılım için onay gerekir emin olun.

SEEG ve Araştırma 1. Hasta Seçimi

  1. Seeg Hasta Seçimi
    Not: Epilepsi hastaları klinik epileptolog, nöropsikologlar ve beyin cerrahları oluşan multidisipliner bir ekip tarafından değerlendirilmesi gerekir.
    1. Hasta, anti-epileptik ilaçlar en az 2 yeterli çalışmaların yanıt başarısızlık olarak tanımlanan ilaca dirençli epilepsi odak, sahip olduğundan emin olun.
    2. Non-invaziv teknikler Epileptojenik odakları lokalize başarısız emin olun.
    3. Hasta sadece subdural ızgara elektrotlar ile soruşturma için uygun olmadığını multidisipliner ekip ile onaylayın.
    4. Derin bir nöbet başlangıcı bölgenin klinik şüphesi olduğunu multidisipliner ekip ile onaylayın.
  2. Araştırma görev için hasta seçimi
    1. Bu konu 13 ve 65 yaşları arasında olduğundan emin olun.
    2. Hastadan (eğer 18 yaşın altındaki ebeveyn izni ile birlikte) rıza veya onayını almak.
    3. Konular göreve katılmak ve test ile işbirliği edebiliyoruz emin olun.

2. Hazırlık ve İmplantasyon Tekniği

  1. Üreticinin protokolüne göre, preoperatif bir hacimsel T2 ve kontrastlı T1 hacimsel MR gerçekleştirin ve stereotaktik navigasyon yazılımı görüntü aktarmak.
    1. MRG ve epileptik odağın klinik şüphe üzerine dayalı derinlik elektrot hedefleri planlayın.
      Not: verilen örnekler BrainLab navigasyon yazılımı dayanmaktadır ve bu nedenle bu sisteme özgüdür. Ancak, herhangi bir stereotaktik navigasyon yazılımı derinlik elektrot yörüngelerini ve yerleştirme planı için kullanılabilir.
    2. Gibi ilgi anatomik bölgeyi tanımlayınStereotaktik navigasyon yazılımı "Stereotaktik Planlama" fonksiyonu içinde hedef noktası.
    3. Örneğin, ilgi konusu hedef olarak DACC kullanın. Yörüngesi, basın tanımlamak için "Yeni Yörüngeyi," sonra "hedef" tuşuna basın ve DACC tıklayın. (Koronal ve sagital eksenel) 3 düzlemde DACC incelenmesi ve her düzlemde DACC ortasında tıklayarak DACC ortasında hedefi ortalamak.
      1. Stereotaktik navigasyon yazılımı "Stereotaktik Planlama" fonksiyonu içinde kafa derisi üzerinde giriş noktası tanımlayın.
    4. Örneğin, DACC için en kısa yol olarak görünen kafa derisi üzerinde bir nokta seçin. Basın "giriş" ve giriş noktası yapmak için kafa derisi üzerinde gelin seçin.
    5. Tıklayın ve kortikal ve subkortikal vasküler yapıların yanı sıra herhangi bir potansiyel beliğ ce önlemek için tanımlanmış yörünge değiştirmek için "hedef" ve "giriş" noktalarını sürükleyinrebral bölgeleri.
    6. Planlanan tüm derinlik elektrot hedefleri (Şekil 1) için tekrarlayın.
    7. Ameliyat sabahı hasta itiraf ameliyathane getirmek ve genel anestezi altında 26,27 neden.
    8. Kafatası vidalar ile hastanın kafasına Cosman-Roberts-Wells (CRW) stereotaktik Headframe takın.
    9. Yerine headframe bir hacimsel CT elde edilir.
    10. "Yük ve İthalat" fonksiyonu ile stereotaktik navigasyon yazılımı içine hacimsel BT ve MRG görüntüleri yükleyin.
    11. Stereotaktik navigasyon yazılımı içinde "Yerelleştirme" fonksiyonu tıklayın.
    12. Headframe içeren ve ardından "yerelleştiricisinin atama" butonuna basarak gibi stereotaktik navigasyon yazılımı tarafından tanımlanan tüm görüntüleri tıklayarak CRW Headframe yerelleştirilmesine.
    13. Stereotaktik navigasyon yazılımı içinde "AC / PC Yerelleştirme" fonksiyonu tıklayın.
    14. Kimlikanatomik yere göre anterior ve posterior commissures entify.
    15. Stereotaktik navigasyon yazılımı içinde "AC / PC sistem ayarlama" fonksiyonu ile anterior ve posterior commissures belirtin.
    16. Stereotaktik navigasyon yazılımı içinde "Resim Fusion" fonksiyonu tıklayın.
    17. Stereotaktik navigasyon yazılımı 28,29 MRG görüntüleri ile BT görüntüleri birleştirme. "Füzyon" sekmesine altında eşleştirilmiş hacimsel BT ve MRG görüntüleri tıklatın ve sonra "Otomatik Fusion" tıklayın.
      Not: Bu stereotaktik çerçeve koordinatları içinde MRG yerleştirir.
    18. Stereotaktik navigasyon yazılımı içinde "Stereotaktik Planlama" fonksiyonu tıklayın ve adım 2.1.2 planlanmış yörüngeleri teyit - 2.1.6.
    19. "Stereotaktik Fonksiyonlar" sekmesi altında stereotaktik referans olarak hacimsel CT seçin.
    20. T "baskı" ikonuna tıklayınsimgelerin o dikey sütun, her derinlik elektrot yörünge 30,31 nihai stereotaktik koordinatları yazdırmak için.
  2. İmplantasyon tekniği
    1. CT taraması aşağıdaki ameliyathaneye hasta dönün.
    2. Hazırlayın ve rutin steril yöntemler 32,33 kullanılarak cerrahi alan asmak.
    3. Bir floroskop ameliyathanede olduğunu ve cerrahi alan geri kalanı ile birlikte bol dökümlü emin olun.
    4. Adım 2.1.20 baskılı stereotaktik koordinatlar kullanarak, headframe ilk derinlik elektrot için koordinatları ayarlayın.
      Stereotaktik koordinatlar 3 düzlemde verilmiştir: Lateral (x), dikey (y) ve anterior-posterior (z) Not. Örneğin, sağ DACC bir hedef için basılı koordinatları 48,2 mm AP, 6.6 mm Yanal ve 2,2 mm Dikey vardır. Headframe daha sonra buna göre bu koordinatlara ayarlanır.
    5. Cilt aşağı guideblock uzatın ve s çapak delik konumunu işaretlemekişaretleme kalemi ile Calp. Stereotaktik koordinatlar ve gibi esaslı bir yerde guideblock Fix, herhangi görülecek kesi işaretlemek için gereklidir.
    6. Belirgin kesi içine epinefrin 100,000 seyreltme: 1 içinde% 0.5 bupivakain ve 3 ml 2 - enjekte edilir.
    7. İşaretli kesi içine kafatası aşağı bir neşter ile kafa derisi bir nick olun.
    8. Deri veya deri altı doku damarları ile ilgili herhangi bir kanama en aza indirmek için kaplanmış bir tıkayıcı ile ilgilidir kutuplu koter kullanılarak dermis ve derin doku dağlamak.
    9. Kesi ortasında 2.1 mm büküm matkap ucu kullanarak bir çapak delik delin.
    10. Sert obturator probu ile dura açın. Kafatasının içine bir çapa cıvata vida. Elektrot için bir parça için, ankraj cıvatası aracılığıyla önceden belirlenen bir stile sonda yerleştirin.
    11. Dikkatle önceden hesaplanmış derinliğe elektrot ilerlemek. Elektrot sabitlemek için aşağı çapa cıvata kapağını sıkın.
    12. Tüm bu işlemi tekrarlayınderinlik elektrotlar.
    13. Altına floroskop yerleştirin ve skopi görüntüleri elde etmek için AP ve lateral düzlemlerde hem de hastanın başını çevreleyen tüm elektrotların yeterli yerleştirme yörüngelerini sağlamak.
    14. Uygun empedanslara doğrulamak için klinik EEG sistemi elektrotlar bağlayın.
    15. Kurtarma odasına anestezi ve ulaşım hastayı Wake, ve daha sonra DAÜ için.
    16. DAÜ, klinik nöbet ve nöbet elektrografik delil ECoG üzerinden kapalı devre izleme yoluyla hastayı izlemek.

3. Davranış Görev ve Veri Toplama

  1. Davranış görev
    1. Bilgisayarda açık davranışsal yazılım davranışsal yazılımını çalıştıran münhasıran adamıştır.
      MonkeyLogic, sunum ve zamansal hassas psikofiziksel görevleri 34,35 yürütülmesi için tasarlanmış bir araç kutusu MATLAB dayalı verilen talimatları ve sp böylece vardır: NotBu davranış yazılım platformu ecific. Bu program Matlab sürümü 2010a çalıştırın ve gerektirir "Veri Toplama Kutusu'nu." Ancak, görsel uyaranlara sunulması ve kullanılabilir elektrofizyolojik verileri kaydetme yeteneğine sahip herhangi bir davranışsal yazılım platformu.
    2. Eşit frekansta dört deneme türlerini içerecek şekilde MSIT görevi çalıştırmak için tasarlanmış koşullar dosyasını ayarlayın.
      Not: MSIT görev numaraları, iki, 'şıklarını', aynı ve tek sayıda 0 ile 3 arasında üç sayı bir ipucu ile konuyu sunma oluşur, 'hedef', farklı.
      1. Bir düğme kutusu üzerindeki ilgili düğmeye basarak 'hedef' belirlemek için konuyu söyleyin. '1' hedefi ise, sol düğme doğru seçimdir. '2', orta düğme ve eğer '3', sağ tuşa ise. '0' olası bir düğmeye uyuşmuyor (Şekil 2).
    3. "Koşullarını ayarlayın" düğmesine basın ve önceki adımda belirlenen istenen koşullar dosyayı seçin.
      Not: Karar verme sürecinde çatışma neden bilişsel müdahale iki türü vardır. Distraktörlerin mümkün olduğunda Flanker girişim denemeleri ortaya (1, 2, 3 ya da yerine 0) düğmesi seçenekleri (örn., 121), hedef sayının mekansal konumu yanıtı yerden farklı zaman mekansal girişim denemeleri ortaya ederken (örn, 200 , hangi orta düğme hedef sayı) sol konumda olmasına rağmen doğru cevap vardır. Bu iki girişim türlerinin varlığına veya yokluğuna dayalı dört deneme türü vardır.
    4. Ekran kutusuna "Test" tıklayarak davranışsal ekran monitör test edin. 3 sn - ekran monitör 2 test görsel uyaran göstermelidir.
    5. Veri analog girişlerine konu arabirim cihazı (düğme kutusu) bağlayınBilgisayarda toplama kartı üç standart BNC kablolar aracılığı ile elektrofizyolojik verileri kaydetme adamış.
    6. Bir güç kaynağına düğmesine kutusunu bağlayın.
    7. 9 şeritler halinde bir şerit kablo bölünmüş yoluyla 512-kanal nöral sinyal işlemcisi veri toplama kartını bağlayın. 9. şerit veri toplama kurulu dijital PFI kısmında port 0 bağlıyken veri toplama kurulu dijital I / O kısmı 7 - kurdele 8 port 0 bağlanır.
      Not: şeritler 8-bit dijital belirteçleri (portlar 0-7, dijital I / O) göndermek nöral sinyal işlemcisi, ve bir flaş darbe (port 0, dijital PFI).
    8. Nöral sinyal işlemcisi yazılımı istenilen örnekleme hızını ayarlayın.
      1. Bu örnekte, saniyede 1.000 örnekleri çevrimiçi ikinci takma başına ve aşağı-numune 50.000 numunelerin istenen örnekleme hızını ayarlamak. Görevin belirli hedeflere uygun örnek hızını ayarlayın. Alt milisaniye hassas zamanlamason derece yüksek bir örnekleme oranını gerektirir.
    9. Fiber optik kablo üzerinden nöral sinyal işlemcisi amplifikatörü bağlayın.
    10. Veri flama ve fiber optik kablo üzerinden nöral veri toplama bilgisayar optik PCI kartına sinir sinyal işlemcisi bağlayın.
  2. Veri toplama
    1. Işleme ve sayısallaştırılmış filtreleme için 512 kanal nöral sinyal işlemcisi içeren DAÜ elektrofizyoloji araştırma teçhizat kullanın, derinlik elektrotlar elektrik sinyallerini önceden güçlendirilmiş.
      Not: Uygulamada işleme 512 kanal, olsa, fazla 15 var asla - klinik amaçlar için yerleştirilmiş 20 elektrotlar. Veri boyutu ve mekansal çözünürlükte gibi uygun bir konu asla nedenle, biz birçok elektrotlar kayıt öneririz.
    2. Hastanın odasına teçhizat taşıyın taşınabilir masanın üzerinde hastanın önünde davranışsal monitörü yerleştirin ve davranışsal kontrol bilgisayara bağlanmakStandart DVI kablosu kullanarak davranışsal yazılımını çalıştıran.
    3. Mümkün olduğunca mütevazi kalması veya arkasında amacıyla hastanın yatağının yanına kayıt teçhizat yerleştirin.
    4. Klinik sistemden araştırma kayıt ayıran ayırıcı kutusuna araştırma sistemini bağlayın.
    5. Nöral sinyal işlemcisi yazılımını 34,35 kullanarak kontrol kayıt parametreleri.
      Not: Bu sistem davranış olaylar 34,35 üzerinde alt-milisaniye kontrolü sağlar. Nöral ve davranışsal veriler arasındaki senkronizasyon görevi olayları veya dijital belirteçler için kodlama analog bakliyat biriyle gerçekleştirilebilir. Her iki sinyal analog veri toplama gemide dijital veya analog çıkışlar veya nöral sinyal işlemcisi dijital girişler ya gönderilebilir.
    6. Hastaya konusu arayüz aygıtı (düğme kutusu) ver ve görev talimat vermek.
    7. Görevi çalıştırmak için "Çalıştır" a tıklayın.
    8. Hastayı izin ver150 denemelerin her biri 2 blok tamamlayın.

4. Veri Analizi

  1. Elektrofizyolojik veri görselleştirme için izin veren açık yazılım paketi.
    Not: Aşağıda verilen talimatlar Matlab versiyonu 2010a ancak kullanılabilir görselleştirme ve elektrofizyolojik verilerin manipülasyonu için izin veren herhangi bir yazılım özgüdür.
  2. Deneme oturumu ham elektrofizyolojik veriler içeren Aç .edf dosyası.
  3. Epileptiform deşarjları veya hareket artifact (Şekil 3A) gibi görünür eserdir olmadığından emin olmak için oturumdan SEEG sinyalini gözünüzde canlandırın.
  4. Deneme yapısını tasvir nasıl analog bakliyat göstermek için çiğ LFP iz (Şekil 3B) üzerine davranışsal görevi zamanlama darbeleri Yerleşimi.
  5. Zamanlama darbeleri kullanarak, her deneme (Şekil 3C) için işaret sunumuna SEEG iz hizalayın.
  6. Aykırı (> 4 standart sapma) Kaldırve artefakt izleri (Şekil 3D).
  7. (Şekil 3E yığılmış gösterilmiştir 20 deneme) tüm hizalanmış başka analizler için bir matris içinde denemeler kaydedin.
  8. Çalışmalar boyunca ortalama LFP etkinliği sunulan uyaranlara bağlı değil gürültü, dışlayıcı, ya da EEG aktivitesinin etkisini azaltmak için, ve ilgi sinyali (Şekil 3F) artırmak için.
  9. Çok konik spektral analizi 36-38 kullanarak ham, deneme-ortalama spektrograma oluşturun.
    Not: Zaman-frekans analizi, tek veya çoklu çalışmalar boyunca belirli spectro-zamansal dinamiklerini araştırmak amacıyla kullanılabilir. Bu yöntem zamanla farklı frekanslarda nöronal salınımlar soruşturma sağlar.
  10. Tampon kenar etkilerini önlemek için 2 sonraki en büyük gücü sıfır ile her deneme sinyal.
  11. Spec oluşturmak için sinyal süresi boyunca 5 lider daralan ile 800 ms sürgülü pencere ve 9 her 10 ms zaman bant genişliği ürünü uygulayıntrogram (Şekil 4A).
  12. 10 ile Spektrogramdaki günlüğünü çarpın ve yüksek frekans bilgilerini görüntülemek için normalize.
    Spektrogramlar (yani negatif 2 gücüne yükseltilmiş olup her frekans değeri) (Şekil 4B), bir bazal aktivitesi (Şekil 4C) ortalama spektrumu, ya da ortalama olarak, bölme ve çıkarılmasıyla teorik frekans dağılımı ile normalize edilebilir Not: Her bir frekans bandı (Şekil 4D), değerlerin standart sapma. Bu prosedür görev özgü değişiklikler için zaman içinde çiğ ve normalleştirilmiş formları hem de belirli frekans bantlarının incelenmesi için izin verir. Örneğin, yüksek gama bant aktivasyon - Şekil 3E gösterilmiştir (70 150 Hz), elektrot 39,40 çevresindeki yerel nöronal nüfusun yerel uyarıcı aktivitesini yansıttığı düşünülmektedir.

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Sonuçlar

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Bir hasta SEEG elektrot yerleştirme için seçildikten sonra, o / o MR geliştirilmiş bir hacimsel T2 ve T1 kontrast uğrar. SEEG elektrot yörüngeleri sonra hacimsel MRG dizilerinin stereotaktik navigasyon (Şekil 1) kullanılarak planlanmaktadır. Bu teknik, tipik yüzey elektrot yerleştirme ile mümkün olmazdı dorsal anterior singulat korteks (açık turuncu yörünge, Şekil 1) olarak korteks içinde derin yapılardan yerel alan potansiyelleri toplanması için izin verir. Post-operatif DAÜ, hasta dAC...

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Tartışma

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Bu yazıda SEEG insanlarda bir karar verme görevi sırasında DACC içinde yerel nöronal nüfus aktivitesini araştırmak için kullanıldı. Önceki çalışmalar intraoperatif microelectode kayıtları 14 kullanılarak DACC bireysel nöronların aktivitesini araştırıldı ve dACC aktivite önceki aktivitesi ile modüle edilir göstermiştir. Mikroelektrot çalışmaları, bireysel nöronların spike aktivitesinin soruşturma sağlar. SEEG geniş bir nöron populasyonu boyunca toplamlı sinaptik potansiyellerin ilgilidir LFPs ölçer. SEEG neden...

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Açıklamalar

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Yazarlar ifşa etmek çıkar çatışması var.

Teşekkürler

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Yazarlar herhangi bildirimleri ya da finansal açıklamaları var.

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Malzemeler

Bu makalede kullanılan malzemelerin listesi
AdŞirketKatalog numarasıYorumlar
Tetik G/Ç kablosuNatus Medical Inc.5029PS2 - BNC kablosu
Analog darbelerÇoğu elektronik mağazasından sipariş edilebilir.
Aşırı gerilim korumalı ve pil yedeklemeli anahtarlı uzatma kablosuTripp LiteSMART500RT1U UPCGüç kaynağı ve yedekleme
Ulusal enstrümanlar çok fonksiyonlu DAQ veri toplama kutusu NI PCIe-6382 DAQ kartlarıNational InstrumentsPCIe-6382, BNC 2090Aile Davranışsal kontrol arayüzü için PCI kartları
Özel yapım düğme kutusu - insan arayüz cihazıÜç düğmeli herhangi bir insan arayüz cihazı kullanılabilir. Alternatif olarak, 3 klavye düğmesi kullanılabilir.
Xltek 128 kanallı klinik intrakraniyal EEG izleme sistemi EMU128FSNatus Medical Inc.002047cKlinik kayıt sistemi
Görsel uyaran sunumu için denek monitörü ve ilgili kablolarDellU2212HMcBurada Çoğu Monitör yeterlidir.
DAQ kartları takılıyken davranışsal yazılım çalıştıran kişisel bilgisayarSuperlogicsSL-2U-PD-Q87SLQ-BANöral verileri kaydetmek için bilgisayar
MonitörGenellikle monitörle birlikte gelir, herhangi bir elektronik mağazasından satın alınabilir.
Matlab 2010ALogic yazılımı MonkeyLogic web sitesinden ücretsiz
MATLAB 2010a yazılımı veri toplama araç kutusu ileMathworksMatlab yazılımı
sEEG elektrotları AD TECH veya PMTAD TECH2102-##-101Platin uç, çap (0,89 mm, 1 mm, 1,1 mm), yalıtımsız uzunluk 2,3 mm; Katalog numarasındaki ##, elektrot üzerindeki kontak sayısını gösterir (08, 10, 12 veya 16)
Cabrio konektörleriPMT2125-##-01Katalog numarasındaki ##, elektrot üzerindeki kontak sayısını gösterir (08, 10, 12 veya 16)
Tucker Davis Technologies AmplifierTucker Davs TechnologiesSinirsel veriler için PZ5preamplifikatörü
Tucker Davis Technologies işlemciTucker Davs TechnologiesRZ2Sinirsel veriler için sinirsel sinyal işlemcisi
TuckerDavis Technologies veri akışı TuckerDavs TechnologiesRS4Veri akışı ve depolama
TDT sistemlerini bağlamak için fiber optik kablolarTucker Davs TechnologiesF05Tucker Davis Technologies'in ürünlerini bağlamak için fiber optik kablolar.
için şerit kablo ve geçmeli seri konektörOst elektronik mağazalarından sipariş edilebilir.
TDT RPvdsEx ve OpenEx yazılımlarını çalıştıran kişisel bilgisayarSuperlogicsSL-2U-PD-Q87SLQ-BAdavranışsal kontrol için bilgisayar
Orta Atlantik Tekerlekli sunucu dolabıOrta Atlantik ÜrünleriPTRK-21Tüm araştırma öğelerini barındırmak için sunucu kasası
Tucker Davis Technologies klinik ve araştırma değerlendirmelerini ayırmak için ayırıcı kutuTucker Davs TechnologiesBu ayırıcı kutu yarı özel bir cihazdır. Araştırmacılar, araştırmayı ve klinik kayıtları klinik bakıma müdahale etmeyecek şekilde bölme konusunda ilgili nörologlara danışmalıdır.
Gerekli kablolara sahip araştırmacı monitörüDellU2212HMcÇoğu Monitör burada yeterlidir.
düğme kutusu güç kaynağı - 5 volt, 2 amperHerhangi bir elektronik mağazasından satın alınabilir.
TDT optik arayüz PCI kartıTucker Davs TechnologiesP05
için BNC kabloları için şebeke kablosu üzerinde çalışan Monkey dijital işaretleyiciler

Kaynaklar

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Murray, C. J., Lopez, A. D., Jamison, D. T. The global burden of disease in 1990: summary results, sensitivity analysis and future directions. Bulletin of the World Health Organization. 72, 495(1994).
  2. Berg, A. T. Understanding the delay before epilepsy surgery: who develops intractable focal epilepsy and when. CNS Spectr. 9, 136-144 (2004).
  3. Hauser, W. A. Epilepsy: frequency, causes and consequences. , Demos Press. (1990).
  4. Wiebe, S., Blume, W. T., Girvin, J. P., Eliasziw, M. A Randomized, Controlled Trial of Surgery for Temporal-Lobe Epilepsy. New England Journal of Medicine. 345, 311-318 (2001).
  5. Fisher, R. Electrical stimulation of the anterior nucleus of thalamus for treatment of refractory epilepsy. Epilepsia. 51, 899-908 (2010).
  6. Zumsteg, D., Wieser, H. G. Presurgical evaluation: current role of invasive EEG. Epilepsia. 41, Suppl 3. S55-S60 (2000).
  7. Bouchard, K. E., Mesgarani, N., Johnson, K., Chang, E. F. Functional organization of human sensorimotor cortex for speech articulation. Nature. 495, 327-332 (2013).
  8. Zion Golumbic, E. M. Mechanisms underlying selective neuronal tracking of attended speech at a 'cocktail party'. Neuron. 77, 980-991 (2013).
  9. Mesgarani, N., Chang, E. F. Selective cortical representation of attended speaker in multi-talker speech perception. Nature. 485, 233-236 (2012).
  10. Leuthardt, E. C., Miller, K. J., Schalk, G., Rao, R. P. N., Ojemann, J. G. Electrocorticography-based brain computer Interface-the seattle experience. Neural Systems and Rehabilitation Engineering, IEEE Transactions on. 14, 194-198 (2006).
  11. Leuthardt, E. C., Schalk, G., Wolpaw, J. R., Ojemann, J. G., Moran, D. W. A brain-computer interface using electrocorticographic signals in humans. Journal of neural engineering. 1, 63-71 (2004).
  12. Talairach, J. New approach to the neurosurgery of epilepsy. Stereotaxic methodology and therapeutic results. 1. Introduction and history. Neurochirurgie. 20, Suppl 1. 1-240 (1974).
  13. Gonzalez-Martinez, J. Stereotactic placement of depth electrodes in medically intractable epilepsy. Journal of neurosurgery. 120, 639-644 (2014).
  14. Sheth, S. A. Human dorsal anterior cingulate cortex neurons mediate ongoing behavioural adaptation. Nature. 488, 218-221 (2012).
  15. Hayden, B. Y., Platt, M. L. Neurons in anterior cingulate cortex multiplex information about reward and action. The Journal of neuroscience : the official journal of the Society for Neuroscience. 30, 3339-3346 (2010).
  16. Hayden, B. Y., Pearson, J. M., Platt, M. L. Fictive Reward Signals in the Anterior Cingulate Cortex. Science. 324, 948-950 (2009).
  17. Williams, Z. M., Bush, G., Rauch, S. L., Cosgrove, G. R., Eskandar, E. N. Human anterior cingulate neurons and the integration of monetary reward with motor responses. Nature neuroscience. 7, 1370-1375 (2004).
  18. Botvinick, M., Nystrom, L. E., Fissell, K., Carter, C. S., Cohen, J. D. Conflict monitoring versus selection-for-action in anterior cingulate cortex. Nature. 402, 179-181 (1999).
  19. Carter, C. S., Van Veen, V. Anterior cingulate cortex and conflict detection: an update of theory and data. Cognitive, Affective, & Behavioral Neuroscience. 7, 367-379 (2007).
  20. Botvinick, M. M., Cohen, J. D., Carter, C. S. Conflict monitoring and anterior cingulate cortex: an update. Trends in cognitive sciences. 8, 539-546 (2004).
  21. Veen, V., Carter, C. S. The anterior cingulate as a conflict monitor: fMRI and ERP studies. Physiology & Behavior. 77, 477-482 (2002).
  22. Kennerley, S. W., Walton, M. E., Behrens, T. E. J., Buckley, M. J., Rushworth, M. F. S. Optimal decision making and the anterior cingulate cortex. Nat Neurosci. 9, 940-947 (2006).
  23. Brown, J. W., Braver, T. S. Learned predictions of error likelihood in the anterior cingulate cortex. Science. 307, 1118-1121 (2005).
  24. Bush, G., Shin, L. M., Holmes, J., Rosen, B. R., Vogt, B. A. The Multi-Source Interference Task: validation study with fMRI in individual subjects. Mol Psychiatry. 8, 60-70 (2003).
  25. Bush, G., Shin, L. M. The Multi-Source Interference Task: an fMRI task that reliably activates the cingulo-frontal-parietal cognitive/attention network. Nature protocols. 1, 308-313 (2006).
  26. Candelaria, L. M., Smith, R. K. Propofol infusion technique for outpatient general anesthesia. J Oral Maxillofac Surg. 53, 124-128 (1995).
  27. Shafer, A., Doze, V. A., Shafer, S. L., White, P. F. Pharmacokinetics and pharmacodynamics of propofol infusions during general anesthesia. Anesthesiology. 69, 348-356 (1988).
  28. Cohen, D. S., Lustgarten, J. H., Miller, E., Khandji, A. G., Goodman, R. R. Effects of coregistration of MR to CT images on MR stereotactic accuracy. J Neurosurg. 82, 772-779 (1995).
  29. Ken, S. Quantitative evaluation for brain CT/MRI coregistration based on maximization of mutual information in patients with focal epilepsy investigated with subdural electrodes. Magn Reson Imaging. 25, 883-888 (2007).
  30. Niemann, K., Naujokat, C., Pohl, G., Wollner, C., von Keyserlingk, D. Verification of the Schaltenbrand and Wahren stereotactic atlas. Acta neurochirurgica. 129, 72-81 (1994).
  31. Nowinski, W. L. Anatomical targeting in functional neurosurgery by the simultaneous use of multiple Schaltenbrand-Wahren brain atlas microseries. Stereotact Funct Neurosurg. 71, 103-116 (1998).
  32. Hopper, W. R., Moss, R. Common breaks in sterile technique: clinical perspectives and perioperative implications. AORN J. 91, 350-364 (2010).
  33. Mangram, A. J., Horan, T. C., Pearson, M. L., Silver, L. C., Jarvis, W. R. Guideline for prevention of surgical site infection. Hospital Infection Control Practices Advisory Committee. Infect Control Hosp Epidemiol. 20, 250-278 (1999).
  34. Asaad, W. F., Eskandar, E. N. A flexible software tool for temporally-precise behavioral control in Matlab. Journal of Neuroscience Methods. 174, 245-258 (2008).
  35. Asaad, W. F., Eskandar, E. N. Achieving behavioral control with millisecond resolution in a high-level programming environment. Journal of Neuroscience Methods. 173, 235-240 (2008).
  36. Bokil, H., Andrews, P., Kulkarni, J. E., Mehta, S., Mitra, P. P. Chronux: A platform for analyzing neural signals. Journal of Neuroscience Methods. 192, 146-151 (2010).
  37. Bokil, P. M. aH. Observed Brain Dynamics. , Oxford University Press. (2008).
  38. Chronux. , Available from: http://chronux.org (2014).
  39. Miller, K. J. Broadband Spectral Change: Evidence for a Macroscale Correlate of Population Firing Rate. The Journal of Neuroscience. 30, 6477-6479 (2010).
  40. Buzsáki, G., Anastassiou, C. A., Koch, C. The origin of extracellular fields and currents — EEG, ECoG, LFP and spikes. Nat Rev Neurosci. 13, 407-420 (2012).
  41. Carter, C. S. Anterior cingulate cortex, error detection, and the online monitoring of performance. Science. 280, 747-749 (1998).
  42. Botvinick, M., Nystrom, L. E., Fissell, K., Carter, C. S., Cohen, J. D. Conflict monitoring versus selection-for-action in anterior cingulate cortex. Nature. 402, 179-181 (1999).
  43. Holroyd, C. B., Coles, M. G. The neural basis of human error processing: reinforcement learning, dopamine, and the error-related negativity. Psychological review. 109, 679-709 (2002).
  44. Shenhav, A., Botvinick, M. M., Cohen, J. D. The expected value of control: an integrative theory of anterior cingulate cortex function. Neuron. 79, 217-240 (2013).
  45. Roesch, M. R., Olson, C. R. Neuronal Activity Related to Reward Value and Motivation in Primate Frontal Cortex. Science. 304, 307-310 (2004).
  46. Croxson, P. L. Quantitative Investigation of Connections of the Prefrontal Cortex in the Human and Macaque using Probabilistic Diffusion Tractography. The Journal of Neuroscience. 25, 8854-8866 (2005).
  47. Rushworth, M. F. S., Behrens, T. E. J., Rudebeck, P. H., Walton, M. E. Contrasting roles for cingulate and orbitofrontal cortex in decisions and social behaviour. Trends in Cognitive Sciences. 11, 168-176 (2007).
  48. Kawasaki, H. Single-neuron responses to emotional visual stimuli recorded in human ventral prefrontal cortex. Nat Neurosci. 4, 15-16 (2001).
  49. Wang, S. Neurons in the human amygdala selective for perceived emotion. Proceedings of the National Academy of Sciences. 111, E3110-E3119 (2014).
  50. Milad, M. R., Rauch, S. L. The role of the orbitofrontal cortex in anxiety disorders. Annals of the New York Academy of Sciences. 1121, 546-561 (2007).
  51. Milad, M. R., Rauch, S. L. Obsessive-compulsive disorder: beyond segregated cortico-striatal pathways. Trends Cogn Sci. 16, 43-51 (2012).
  52. Raichle, M. E. A default mode of brain function. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 98, 676-682 (2001).
  53. David, N. Neural representations of self versus other: visual-spatial perspective taking and agency in a virtual ball-tossing game. Journal of cognitive neuroscience. 18, 898-910 (2006).
  54. Kjaer, T. W., Nowak, M., Lou, H. C. Reflective self-awareness and conscious states: PET evidence for a common midline parietofrontal core. NeuroImage. 17, 1080-1086 (2002).
  55. Kircher, T. T. The neural correlates of intentional and incidental self processing. Neuropsychologia. 40, 683-692 (2002).
  56. Addis, D. R., McIntosh, A. R., Moscovitch, M., Crawley, A. P., McAndrews, M. P. Characterizing spatial and temporal features of autobiographical memory retrieval networks: a partial least squares approach. NeuroImage. 23, 1460-1471 (2004).
  57. Gilboa, A., Winocur, G., Grady, C. L., Hevenor, S. J., Moscovitch, M. Remembering our past: functional neuroanatomy of recollection of recent and very remote personal events. Cerebral cortex (New York, N.Y. : 1991). 14, 1214-1225 (2004).
  58. Cavanna, A. E., Trimble, M. R. The precuneus: a review of its functional anatomy and behavioural correlates. Brain: a journal of neurology. 129, 564-583 (2006).

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Yeniden basım ve izinler

Bu JoVE makalesinin metnini veya şekillerini yeniden kullanmak için izin iste

İzin iste

Etiketler

Stereotactic ElectroencephalographyDorsal Anterior Cingulate CortexLocal Field PotentialMulti Taper Spectral AnalysisCognitive Interference TaskDepth Electrode PlacementElectrophysiological Signal RecordingData Acquisition RigBehavioral Task SetupTime Frequency Analysis

İlgili makaleler