İnsanlarda Kombine İnvaziv subkortikal ve Bilişsel Değerlendirme Non-invaziv Yüzey Nörofizyolojik Kayıtlar ve Duygusal Fonksiyonlar

Bu prosedürün genel amacı, hem derin hem de yüzeydeki nöronal kaynaklardan eş zamanlı kayıtlar alarak etkileşim halindeki beyin yapılarının bilişsel ve duygusal işlevlerini değerlendirmektir. Bu yöntem, insan nörofizyolojisindeki temel soruların yanıtlanmasına yardımcı olabilir; örneğin, beyin aktivite modelleri ile beyin fonksiyonu arasındaki ilişki, özellikle derin yerleşimli ve erişimi oldukça zor olan beyin bölgeleri açısından incelenebilir.

Bu tekniğin temel avantajı, bilişsel ve duygusal görevler sırasında insanlardaki kortikal ve subkortikal yapıların canlı bilgilerini çıkarmak için derin beyin stimülasyonu uygulanmış hastaların çerçevesini kullanmasıdır. Bu bölümdeki kayıt adımları, flanker görevi gerçekleştiren hareket bozukluğu olan bir hastaya odaklanmaktadır. Ancak bir sonraki bölümdeki analiz adımları, bilişsel ve duygusal bir konuşma paradigmasını dinleyen kronik bilinç bozukluğu olan bir hastaya odaklanmaktadır.

Test odasında elektroensefalografi veya EEG ekipmanının kurulumu ile başlayın. Kayıt bilgisayarını EEG sistemine bağlayın ve EEG kayıt yazılımını başlatın. Dosya'ya, ardından Yeni Çalışma Alanı'na tıklayarak; 5 kHz örnekleme frekansı, düşük kesim ve yüksek kesim frekansı, uluslararası 10-20 sistemine uygun EEG kanalları ve lokal alan potansiyeli veya LFP kanallarını belirleyip EEG kayıt yazılımındaki çalışma alanını tanımlayın.

Belirtilen kanalların kayıt için kurulduğunu doğrulamak amacıyla Monitor'e tıklayın. Ardından, stimülasyon bilgisayarını kurun ve EEG sisteminin paralel portuna olan bağlantıyı kontrol edin. Stimülasyon yazılımını başlatın.

Paradigmanın bilgisayar monitöründeki işlevselliğini kontrol etmek için Çalıştır'a tıklayın. Stimulus bilgisayarından gelen tetikleyicilerin, stimülasyonlar sırasında ve denek yanıt verdiğinde EEG kayıt yazılımında göründüğünü kontrol ederek kayıt sistemine gönderildiğinden emin olun. Cilt markör kalemi kullanarak, nasion ve inion arasındaki orta noktayı hastanın başının verteksi olarak işaretleyin.

Ardından, 10-20 sistemine göre seçilen EEG elektrot konumlarını işaretleyin. Seçilen her bir bölgeyi izopropil alkol ped ve aşındırıcı pasta ile temizleyin. Daha sonra, EEG yüzey elektrotlarını kafa derisine yerleştirin.

Alternatif olarak, alan kısıtlamalarına bağlı olarak çok kanallı bir EEG ağı kullanılabilir. Yüzeysel beyin aktivitesini değerlendirmek için kullanılabilecek bir diğer üst düzey yöntem ise manyetoensefalografi veya MEG'dir. Derin beyin stimülasyonu veya DBS elektrotlarından gelen perkütan uzatma kablosunu harici bir kablo konnektörüne bağlayın.

Harici kablo konnektörü tarafından sağlanan her bir elektrodu, EEG kayıt kurulumuna uygun olarak EEG kontrol kutusuna bağlayın. EEG kafa derisi elektrotlarını EEG kontrol kutusuna bağlayın. Ardından, hastaya flanker görevi hakkında talimatlar verin.

Hastanın rahat olduğundan emin olun ve rahatsızlık hissetmesi durumunda deneyi istediği zaman durdurabileceğini belirtin. Hastanın monitördeki paradigmayı görebilmesi için stimülasyon yazılımında Çalıştır'a tıklayın. Hasta göreve alışana kadar onunla bir eğitim oturumu gerçekleştirin.

Son olarak, hasta flanker görevini yerine getirirken sub-kortikal LFP ve kortikal EEG beyin aktivitesinin eş zamanlı kaydını başlatın. EEG analiz yazılımını açarak başlayın. Klasör yollarını ve verinin adını belirleyerek, duygusal bilişsel konuşma paradigmasından kaydedilen verileri görselleştirmek için Yeni seçeneğine tıklayın.

İlgilenilen kanalları seçmek için Edit Channels'a tıklayın. Ardından, sol ve sağ hemisferler için sanal bipolar bağlam oluşturmak amacıyla, bitişik DBS kontaklarını yeniden referanslandırmak için Channel Preprocessing'e ve ardından New Reference'a tıklayın. Motor titremeler ve ekipman bozulmaları başta olmak üzere, verileri fizyolojik ve ekipman kaynaklı artefaktlar açısından taramak için Raw Data Inspection'a tıklayın.

Artefaktların bulunduğu segmentleri işaretleyin. Ardından, bir çentik filtre belirlemek için Veri Filtreleme (Data Filtering) ve ardından IIR Filtreleri (IIR Filters) seçeneğine tıklayın; düşük ve yüksek kesim parametrelerini belirleyerek Butterworth sıfır faz filtrelerini seçin. Kayıt sinyallerini belirlenen bir frekansa düşürmek için Örnekleme Hızını Değiştir (Change Sampling Rate) seçeneğine tıklayın ve interpolasyon türünü belirleyin.

Export'a ve ardından Generic Data'ya tıklayarak ilgili bipolar kanalları dışa aktarın. Export'a ve ardından Markers'a tıklayarak veri dışa aktarımını başlatın. T-X-T formatını seçerek dışa aktarılacak dosyaları adlandırın.

Ardından, MAT lab'ı başlatın ve saha gezisi klasörlerinin yolunu eklemek için Set Path seçeneğine tıklayın. Önce birinci betikte EEG ve LFP dosyalarının yolunu ve adını belirterek ve ikinci betiğin gerektirdiği veri yapısına sahip bir dosya oluşturmak için bu betiği çalıştırarak, ilgilenilen kanallar için LFP spektral gücünü hesaplayın. İkinci olarak; spektral yöntem, frekans, ilgilenilen zaman aralığı ve bazal düzeltme gibi spektral analiz parametrelerini ve analiz türü ile P değeri gibi istatistiksel parametreleri belirttikten sonra ikinci betiği çalıştırın.

Ardından, segment uzunluğunu, örtüşme yüzdesini, ilgilenilen frekansları ve analiz türünü belirledikten sonra üçüncü betiği çalıştırarak subkortikal ve kortikal beyin sinyalleri arasındaki koheransı hesaplayın. Son olarak, burada görülen referanstaki ek dosya olarak sunulan yazılım uygulamasını çalıştırarak çapraz frekans faz-genlik eşleşmesini hesaplayın. Bu protokol, burada gösterilen paradigma sırasında talamustaki duygusal bilişsel işlevleri değerlendirmiştir.

Nötr hitapsız konuşma ve tanıdık kişiye hitap eden konuşma uyaranları ile. Burada, merkezi talamus içindeki osilatör aktivitenin uyarana kilitli modülasyonu, nötr hitap ile tanıdık kişiye hitap eden koşullar karşılaştırıldığında, ilk saniye içinde sağ taraflı bir beta gücü artışı olduğunu ortaya koymuştur. LFP iki üç ile ilişkili güç değişiminin analizi, ilk saniye içinde erken bir beta artışının yanı sıra geç bir veri modülasyonu olduğunu göstermiştir.

Ayrıca, LFP 23'te dört ila altı buçuk hertz arasında ve iki virgül altı ile iki virgül sekiz saniyelik zaman diliminde, tanıdık adresleme koşulunda belirgin bir teta artışı ortaya çıkmıştır. Bir kez ustalaşıldığında, bu teknik uygun şekilde uygulandığı takdirde bir saat içinde tamamlanabilir. Bu prosedürü uygularken, bu tekniğin sağladığı kayıtların uzaysal çözünürlüğünün lokal alan ve EEG potansiyelleri düzeyinde olduğunu hatırlamak önemlidir.

Bu videoyu izledikten sonra, bilişsel ve duygusal fonksiyonları değerlendirmek için insanlarda kombine invaziv ve non-invaziv nörofizyolojik kayıtların nasıl gerçekleştirileceği konusunda iyi bir anlayışa sahip olmalısınız.