Derin beyin stimülasyonu Cerrahi Uygulanan Uyanık İnsanlar İntraoperatif Davranış Görevler

Derin beyin stimülasyon cerrahisi, davranışsal görevleri yerine getiren bir insan denek üzerinde mikro elektrot kayıtları alarak uyanık insan beynindeki bilgi ve kodlamayı inceleme fırsatı sunar. Bu örnekte, denekler önce risk ve ödül içeren basit bir bilgisayar kart oyunu oynamak için eğitilir. Denek daha sonra derin beyin stimülasyonu, ameliyat için hazırlanır ve beynin hedef bölgesine mikro elektrotlar yerleştirilir.

Bu durumda, denek tekrar ettikçe STN nöronal sinyalleri kaydedilir. Kart oyunu. Toplanan veriler, STN'de nöronal kodlama üzerinde risk ve ödülün rolünü göstermektedir.

Deneyin hedefleri, ameliyat için hedeflenen çekirdeğe bağlı olarak değişebilir. Başlangıçta, DVS esas olarak esansiyel tremor, Parkinson ve distoni gibi motor bozukluklar için kullanılıyordu. Daha yakın zamanlarda, depresyon ve obsesif kompulsif bozukluğun tedavisi için araştırma için kullanılmaktadır.

Dolayısıyla bu görevin hem bir motoru hem de beynin motor ve limbik sistemlerinin arayüzünde yer alan subtalamik çekirdekte kaydettiğimiz bir ödül koşullu bileşeni var. Bu hasta 62 yaşında bir bayan. O çok iyi.

Yaklaşık 10 yıldır Parkinson hastası. Ve Parkinson'un klasik özellikleri var, yani titremesi var, sertliği var ve hareket yavaşlığı var. Ve başlangıçta ilaçlara iyi yanıt verdi, bu iyi bir işaret çünkü bize bunun gerçek Parkinson hastalığı olduğunu söylüyor.

Ancak daha sonra birçok durumda olduğu gibi, zamanla ilaçlar daha az etkili hale gelir. Temel olarak hastalar kırılgan hale gelir, böylece ilaçlarını bıraktığında, Parkinson hastalığının gerçekten ciddi semptomları olur. Titrek, katı, yavaş.

Ve sonra ilaçlarını aldığında, diskinezi adı verilen farklı bir hareket bozukluğu yaşıyor, çok fazla hareket ediyor ve artık mutlu bir orta yol yok. İşte o zaman ameliyatın yararlı bir müdahale olduğu zamandır, çünkü bu derin dalgalanmalardan gerçekten kurtulur ve insanları sadece eşit bir omurgaya sokar. Ve temel olarak, ilaçlarını alacakları konusunda ellerinden gelenin en iyisini yapıyorlar.

Yani ameliyatın amacı budur. Ve ameliyatın kendisi, beynin iki bölümünü hedeflediğimiz potansiyel olarak mevcuttur. Biri subtalamik çekirdek olarak adlandırılır.

Bugün yaptığımız şey buydu. Ve biri globus palus dahiliye uzmanı olarak adlandırılır. Ve her ikisi de kabaca eşit derecede etkilidir.

Ve onları hedefleme şeklimiz, şeylerin bir kombinasyonunu kullanmaktır. BT ve MRI kullanarak stereotaktik olarak yapıyoruz. Mikro elektrot kayıtları yaparak fizyolojiyi kullanarak hedef alıyoruz.

Ve bunlar çok önemlidir çünkü bize, bilirsiniz, çok yüksek bir uzamsal çözünürlük seviyesinde, çekirdeğin sınırlarını, üst alt sınırları ve bizi, ve sadece bunu değil, aynı zamanda çekirdeğin motor kısmında olduğumuzdan emin olmamızı sağlarlar. Ve son olarak, kalıcı elektrodu taktığımızda, doğru yerde olduğumuzu doğrulamak için tekrar uyarıyoruz. Yani tüm bunları zaten hastayı tedavi etmek için yapıyoruz.

Ve biz zaten mikro elektrot kayıtlarını yapıyoruz, yani bu bize mikro elektrotları yerleştirdiğimizde bir pencere açıyor. Bu, insan beynindeki nöronal aktiviteyi incelemek için nadir bir fırsattır ve başka türlü asla yapamazsınız. Ama yine de yaptığımız ve elektrotlar zaten orada olduğu için, ilgilendiğimiz deneyleri yapmak için fazladan 20 ila 30 dakika ayırıyoruz.

Ve bunlar genellikle motor kontrol veya karar verme veya öğrenme veya motivasyon ile ilgili deneylerdir, bu tür şeyler. Ve neredeyse hepsi, bilirsiniz, bir video ekranı ve öznenin yaptığı bazı basit görevleri içerir, ister bir joystick'i hareket ettirmek ister bir düğmeye basmak olsun, bu tür şeyler. Mikro elektrot kayıtları, DBS cerrahisi sırasında rutin olarak gerçekleştirilir ve araştırmacılara, bir denek davranışsal bir görevi yerine getirirken bireysel nöronların ateşleme modellerini kaydetmeleri için eşsiz bir fırsat sağlar.

Parkinson hastalığı için DBS cerrahisinin bir parçası olarak, hastalar ameliyattan bir gün önce hastaneye yatırılır. Bu, hastayı ameliyattan önce davranışsal görev konusunda eğitmek için bir fırsat sağlar. Bu fırsat, davranışsal görev bilişsel olarak zor olduğunda son derece yararlı olduğunu kanıtlıyor.

Ameliyat günü, deneğin ameliyattan önceki gece eğitilmesi durumunda, denek için taşınabilir bir davranış teçhizatı kurulur, teçhizat, deneğin intraoperatif olarak gerçekleştirmesi gereken aynı davranışsal görevle donatılmıştır. Bu örnekte denekten savaş oyununa benzer bir kart oyunu oynaması istenmektedir. Oyunda, denek, kartının bilgisayarınkinden daha yüksek olup olmadığına dair 20 veya 5 bahse girer.

Bu görevin amacı, potansiyel kombinasyonları ve ortaya çıkan karışıklıkları azaltmanın bir yolu olarak oftalmik bir çekirdekte nöronal kodlama üzerindeki ödül ve riskin rolünü analiz etmektir. Her denemede tek bir takımın sadece çift numaralı kartları kullanılır. Denek önce rastgele dağıtılan kartını ve bilinmeyen bilgisayar kartının arkasını gösteren bir ekran görür.

Ekran daha sonra kartının göreceli gücüne bağlı olarak 5 ve 20 olmak üzere iki bahis seçeneği gösterir. Denek, bir düğmeye basarak bahsi gösterir, ardından ekranda kartı ve ortaya çıkan bilgisayarın kartı gösterilir. Son ekran, kazanılan veya kaybedilen miktarı açıkça gösterir.

Deneğin, kuralları tam olarak anlayana ve rahat bir seviyede performans gösterene kadar oyunu oynamasına izin verilir. Şimdi eğitimden sonraki gün intraoperatif deney düzeneğini görelim. Denek ameliyat masasına yerleştirildikten sonra, davranışsal veri toplama ve sinyal işleme ekipmanını içeren teçhizatı ameliyathaneye getirin.

Teçhizat konumlandırma, ameliyathane ayarıyla ilgili normal iş akışını ve sterilite sorunlarını dikkate almalıdır. Bu makinelerin bileşenleri her kayıt oturumu için monte edilip demonte edildiğinden, tüm ekipman bağlantılarının kontrol edilmesi hayati önem taşır. Bu nedenle, her bileşen veri toplama sistemine bağlı olduğundan, ilk veri önyüklemesinin, alımın ve sinyal işleme ekipmanının bütünlüğünü kontrol edin.

Sinyal işleme teçhizatının çıkışlarını alım teçhizatının girişlerine bağlayın. Bu çalışmada, ameliyat sırasında deneğin beynine ilerletilen üç paraag yönelimli elektrota karşılık gelen üç hücre dışı aksiyon potansiyeli kanalı elde edilmiştir. Alım sisteminin sinyalleri aldığından emin olmak için amplifikatörleri birer birer açın.

Uygun bir adaptör kullanarak monitörü ameliyathane masasına rahat bir izleme konumunda sabitleyin. Görev sırasında kullanılan giriş cihazını çalıştırmak için öznenin elinin rahat bir şekilde konumlandırıldığından emin olun. Şimdi davranışsal sistemi önyükleyin ve davranışsal olay belirteçlerinin alım teçhizatı tarafından yakalandığından emin olun.

Davranışsal görevi başlatın ve deneğin bu süre zarfında görevin birkaç denemesini oynamasına izin verin. Alım sisteminin, deneyler ayarlanmış ve kullanıma hazır durumdayken, davranışsal donanım tarafından oluşturulan düğme kutusu girişlerini ve davranışsal belirteçleri yakaladığından emin olun. STN nöronlarının cerrahi olarak nasıl izole edildiğini görelim.

Ameliyatın amacı, kronik DBS derivasyonlarını STN'nin motor bölgesine yerleştirmektir. Deplasman, Mass General Hospital'da stereotaktik görüntüleme ve nörofizyolojik kayıtların bir kombinasyonu ile elde edilir. Cosman Roberts Wells stereotaktik çerçeve ve referans kafesi uygulanarak kafa BT taraması elde edilir.

Referanslarla BT, bir nöro navigasyon sistemi üzerinde daha önce elde edilmiş bir hacimsel beyin MRG'si ile birleştirilir. Ameliyathanede hasta yarı yatar pozisyonda rahat bir şekilde konumlandırılır ve standart cerrahi teknik kullanılarak hazırlanır ve örtülür. Sol STN'nin koordinatları, hasta üzerinde konumlandırılan çerçeveye programlanır.

Cerrah cildi kesici dişler ve geri çeker. Bur delikleri yerleştirilir ve küçük bir duro açıklığı oluşturulur. Bir mikro sürücüye bağlı kanüller yerine getirilir ve kanülün ucu hedefin 25 milimetre üzerine gelene kadar ilerletilir.

Kanül beyne ilerletildikten sonra, iç stiller çıkarılır ve yüksek empedanslı mikro elektrotlarla değiştirilir. Sinyal işleme donanımları, ön yükselteçler her elektroda bağlanır ve diferansiyel referans kanalı dış kanüle bağlanır. Sinyal işleme teçhizatında, amplifikatörleri açın ve hücre dışı veya sinyali değerlendirin.

Ek olarak, beyne daha fazla ilerletmeden önce her elektrotun empedansını kontrol edin. Her şey kontrol edildikten sonra, cerrah elektrodu beyne 0,05 ila 0,4 milimetrelik adımlarla yavaşça ilerletir. Elektrotlar, hesaplanan hedeften 25 milimetreden başlayarak S St N'ye doğru ilerledi.Bu yörünge, elektrotun CAU sekiz çekirdeğinden, talamustan, zona Serta'dan ve son olarak SDN'ye geçmesine neden olur.

Elektrotlar SDN'ye girdikten sonra, fizyolog, nöronal sinyalin motora duyarlı olup olmadığını belirlemenin bir yolu olarak hastanın kontralateral uzuvlarını manipüle eder. Cerrah ve deneyci elektrotların pozisyonundan memnun kaldığında, davranışsal görev başlatılabilir. Davranışsal göreve başlamadan önce, mikro elektrotların derinliğini ve izole edilmiş nöronun motor tepkisini belgelemek önemlidir.

Ardından, konuya görevin başlayacağını söyleyin. Düğme kutusunun hala rahat bir şekilde yerleştirildiğinden ve monitörün tamamen görünür olduğundan emin olun. Veri alımını başlatın ve davranışsal göreve başlamadan önce en az bir dakika boyunca temel etkinlik alın.

Konu görevi yerine getirirken, yakalanan verileri izlemek önemlidir. Satın almadaki herhangi bir aksaklık durumunda, görev durdurulmalı ve sorun düzeltilmelidir. Görevler her derinlik için birden çok kez gerçekleştirilebilir.

Bununla birlikte, STN'de, hasta rahatsızlığını ve ameliyatın gereksiz yere uzamasını önlemek için deneysel kayıt 30 dakika ile sınırlıdır. Hadi başlayalım. Ampul taktığım için elini açıp kapatabilir misin?

İyi.Sağ ayağınızı kullanacağız. Benden sonra tekrar et. Tapyoka pudunu seviyorum.

Topeka, Kansas'a giden bir trene bindim. Burada, savaş oyunu sırasında kaydedilen tek bir STN nöronundan elde edilen temsili sonuçlar gösterilmektedir. RA'lar, görevde davranışsal olarak ilgili dört döneme odaklanmış olarak tasvir edilmiştir, deneğin kartının her deneme sunumundan önceki fiksasyon süresi, deneğin bahsini gösteren düğmeye basılması ve burada gösterilen bilgisayar kartının sunumu, uyaran başına bükülme süresi histogramlarıdır.

Bu nöron, deneğin kartının sunumuna sağlam bir şekilde yanıt vermez, ancak düğmeye basıldığında ateşlemesini önemli ölçüde artırır. Bu etkinlik, bilgisayarın kartı ortaya çıkana kadar sürer ve bu noktada ateşleme temel seviyelere düşer. Bu teknik, beyindeki bireysel nöronlardan gelen tepkileri ölçer.

Ayrıca, fonksiyonel manyetik rezonans görüntüleme veya manyetoensefalografi gibi popülasyon tepkilerini ölçen diğer nöral aktivite ölçümleri ile birleştirilebilir. Bir kez ustalaştıktan sonra, bu teknik ameliyathanede 25 dakika içinde kurulabilir ve uygulanabilir. Ameliyathanede insanlarla çalışmak, sterilite süresi ve en önemlisi hasta refahı dahil olmak üzere bir dizi sınırlama ile birlikte gelir.

Bu nedenle, çalışmanın tüm aşamalarında bu noktaları aklınızda bulundurun.