İntrakraniyal Elektrotlarla Bireylerde Davranış Görevler Sahne

JoVE Journal
Behavior

Your institution must subscribe to JoVE's Behavior section to access this content.

Fill out the form below to receive a free trial or learn more about access:

 

Summary

Intrakranial elektrotlar ile implante hastalar, hasta davranışsal görevleri gerçekleştirir ise beynin birden fazla alanlarda nörolojik veri kaydetmek için eşsiz bir fırsat sunmaktadır. İşte, biz bu hasta popülasyonunda erişimi olan diğer kurumlarda tekrarlanabilir olabilir implante hastaların kayıt bir yöntem mevcut.

Cite this Article

Copy Citation | Download Citations | Reprints and Permissions

Johnson, M. A., Thompson, S., Gonzalez-Martinez, J., Park, H. J., Bulacio, J., Najm, I., Kahn, K., Kerr, M., Sarma, S. V., Gale, J. T. Performing Behavioral Tasks in Subjects with Intracranial Electrodes. J. Vis. Exp. (92), e51947, doi:10.3791/51947 (2014).

Please note that all translations are automatically generated.

Click here for the english version. For other languages click here.

Abstract

Stereo-elektroensefalografi (Seeg) elektrot, subdural grid veya derinlik elektrot implantlar olan hastalarda, nöbet odağı ve beliğ alanların lokalizasyonu için kendi beynin farklı alanlarında yerleştirilmiş elektrotlar çok sayıda var. Beynin patolojik alanı bulunan ve muhtemelen rezeke kadar implantasyon sonra, hasta hastanede kalmalıdır. Davranışsal paradigmaların herhangi bir sayıda sinirsel ortaya çıkarmak için yapılan bu rehber davranış korelasyon olabilir, çünkü bu süre zarfında, bu hastaların araştırma toplulukları için eşsiz bir fırsat sunuyoruz. Konular karar verme ve ödül kodlama değerlendirmek için tasarlanmış bir davranış görevi gerçekleştirmek gibi burada biz intrakranial implantlar beyin aktivitesini kaydetmek için bir yöntem mevcut. Intrakranial elektrotlar tüm elektrofizyolojik veriler anda tek bir fonksiyonu dahil birçok beyin bölgelerinin incelenmesi için izin davranışsal görevi sırasında davranışı için önemli ölçekleri kaydedilir.Ayrıca, ve hayvan çalışmaların aksine, insan hasta aynı konuda veya performans kontrolleri için birden fazla görevi gerçekleştirmek için yeteneği için izin hızlı davranış görevleri çeşitli öğrenebilirsiniz. İnsan beyni fonksiyonlarını anlamak için bu tekniğin birçok avantajı olmasına rağmen, hastalıklı doku çevresel faktörler, analjezik etkileri, zaman kısıtlamaları ve kayıtlar da dahil biz tartışmak metodolojik sınırlamalar da vardır. Bu yöntem kolaylıkla intrakranial değerlendirmelerini gerçekleştiren herhangi bir kurum tarafından gerçekleştirilebilir; doğrudan davranış sırasında insan beyninin işlevini incelemek için fırsat sağlar.

Introduction

Epilepsi nöronların gruplarından gelen aşırı elektrik deşarjları kaynaklanan kronik tekrarlayan nöbetler ile karakterize, en sık rastlanan beyin bozukluklarından biridir. Epilepsi dünya çapında yaklaşık 50 milyon kişi ve epilepsi ile tüm bireylerin yaklaşık% 40 tamamen medikal tedaviye 1 ile kontrol edilemeyen dirençli nöbetler etkiler. Lokalize ameliyatla çıkarıldı ya da kesilir - nöbet nesil (EZ Epileptojenik bölge) sorumlu beyin bölgeleri ise cerrahi nöbet serbest statüsünde neden olabilir. Anatomik EZ yerini ve olası kortikal ve subkortikal beliğ alanları ile olan yakınlığı tanımlamak için, non-invaziv araçlar bir dizi mevcuttur: nöbet göstergebilim, video kafa derisi elektroensefalografi kayıtları (iktal ve interiktal kayıtları), nöropsikolojik test analizi , manyetoensefalografi (MEG) ve MRG 2. Invaziv olmayan veri precisel yetersiz olduğundabeliğ kortikal ve subkortikal bölgelerde veya multi-fokal nöbetler için olasılığı olduğunda, kronik invaziv izleme 3,4 gerekebilir erken tutulum şüphesi olduğunda y, varsayımsal EZ konumunu tanımlamak.

Birden fazla derinlik elektrotlar bir üç-beyinde yerleştirilir subdural ızgaraları ve şeritler, beynin yüzeyine yerleştirilir elektrotlar ile, ve stereo-elektroensefalografi (Seeg), içerebilir bir EZ yerini ve sınırlarını tanımlayan kronik invaziv izleme yöntemleri boyutlu moda. Penfield ve arkadaşları olan pneumoencephalography diffüz serebral atrofi 5 açıklanan eski sol temporal-parietal kırığı olan bir hastada epidural tek kontak elektrotları kullanılmış ve zaman subdural intrakranial kayıtları başlangıçta 1939 yılında rapor edilmiştir. 1980 göstermiştir sırasında Ardından, subdural grid dizilerin kullanımı birden çok yayın sonra daha da popüler oldu onlarıngüvenliği ve etkinliği 6. Seeg yöntemi geliştirilmiş ve Jean Tailarach ve Jean Bancaud Fransa'da popüler 50 'sırasında ve çoğunlukla refrakter fokal epilepsi 7-9 invaziv haritalama için tercih yöntemi olarak Fransa ve İtalya'da kullanılmıştır edildi.

Seeg prensibi nöbet semiyolojisi bağlantılı olarak, beyin içinde ana madde olarak epileptik deşarjının 3 boyutlu uzamsal ve zamansal organizasyon gerektirir anatomik-elektro-klinik korelasyon dayanmaktadır. Implantasyon stratejisi dikkate epileptiform aktivitenin birincil organizasyon ve nöbetlerin yayılmasında önemli rol varsayımsal epileptik ağını alır, preimplantasyon hipoteze dayalı elektrot yerleştirme ile, bireyselleştirilmiş. Çeşitli Avrupa ve son Kuzey Amerika raporlarına göre, Seeg metodoloji derin kortikal ve subkortikal yapılar, bitişik olmayan birden çıksa kesin kayıtları sağlarbes ve bilateral araştırmalar büyük kraniyotomilerin 10-15 ihtiyacını gelmesini de önler. Daha sonra, ameliyat sonrası görüntüler yerleştirilmiş elektrotlar tam anatomik pozisyon elde etmek alınır. Daha sonra, bir izleme dönemi başlar ki hastaların implante elektrodlardan İnteriktal ve iktal aktiviteleri kaydetmek üzere 1-4 haftalık bir süre boyunca hastanede kalır. Hiçbir ilave risk ve hasta genellikle sıradan izleme döneminde bir karşılama ertelemek olarak araştırma çalışması görür gibi bu izleme süresi, olay ile ilgili Seeg analizini kullanarak beyin fonksiyonlarını incelemek için bir fırsat. Kayıtlar intrakranial elektrotlar geliştirilmiş değerlendirme ve epilepsi hastalarının bakımı için sadece hayati olmayan topladı, ama ayrıca davranışsal paradigmalar sırasında insan beyin aktivitesini incelemek için olağanüstü bir fırsat sağlar.

Birçok araştırmacı zaten invazif kayıtları çalışma fırsatı fark varepilepsi hastası. Hill ve ark. Fonksiyonel kortikal haritalama 16 için hastaların elektrokortikografik (EcoG) sinyallerini kayıt için metodoloji bildirdi. EcoG kayıtları da motorlu-dil bağlantı 17 içgörü sağladı. Implante derinlik elektrotlar ile hastalar 18 ve hareket 19 öğrenme, bellek beyin salınımları incelemek için seyir görevleri gerçekleştirdik. Derinlik elektrot kayıtları ayrıca hipokampus uyarılmış aktivite 20, default-mod ağ 21 sinirsel aktivite ve duygusal işleme 22 zamansal ders olarak aksi ulaşılamaz zamansal çözünürlüğe sahip paradigmaları incelemek için kullanılmıştır. Hudry ark 23 eşleşen kısa süreli koku uyaranlara onların amigdala içine implante Seeg elektrotlar vardı temporal lob epilepsisi olan hastalarda okudu. Başka bir grup böyle sağlıklı brai el fleksiyon veya elin tek taraflı hareket ya da ayak gibi basit uzuv hareketleri okuduimplante Seeg 24,25 olan sara hastası n siteleri.

Yukarıda açıklanan çalışmalar literatür çok farklı koleksiyon küçük bir örnekleme. Öğrenmek ve insan beyninin davranış görevleri ve intrakranial kayıtları bir arada kullanarak nasıl çalıştığını anlamak için aşılamaz bir potansiyeli bulunmaktadır. Bu hedefe ulaşmak için başka yöntemler olmakla birlikte, intrakranial kayıtları yüksek zamansal ve mekansal çözünürlük gibi derin yapılara erişim dahil olmak üzere birçok faydaları sahip. Yazarlar davranış görevleri sırasında intrakranial elektrotlarla hastanın kayıt için genel bir metodoloji tarif hedefliyoruz. Ancak, başarılı bir bakım alan hastalarda klinik araştırmaları tamamlayarak çeşitli caydırıcı engeller için vardır. Sınırlamalar, şaşırtıcı etkileri, ve bu araştırmanın önemi de tespit ve incelenecektir.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Tüm görevler Cleveland Klinik Vakfı Kurumsal Değerlendirme Kurulu (KİK) gönderilen onaylanmış protokole göre yapılmıştır. Bilgilendirilmiş onam sürecinin tüm araştırma faaliyetlerinde öncesinde her hasta ile gerçekleştirilmiştir. Bu örnekte, stereo-elektroensefalografi Etti çalışma kriterini karşılayan bir konu nöbet için implante (Seeg) elektrotlar seçilir. Proje konu ile tartışıldı ve katılmak anlaştığınız.

1. Hasta Kayıt

  1. Intrakranial elektrot implantasyonu için dikkate dirençli epilepsi hastaları değerlendirin. Hasta invaziv cerrahi için iyi bir aday ise, elektrot yerleştirme optimize etmek için, hastanın MR, PET ve MEG nöbet patoloji ile analiz edin. Klinik ekibi tüm değerlendirmeler yapar ve hiçbir karar araştırma amaçlı yapılmaktadır. .
  2. Çalışma için uygun hastaların belirlenmesi subsequent implantasyonu için değerlendirilmesi ve içerme / dışlama kriterlerine göre onaylanan KİK protokole göre hasta doğrulayın.
    NOT: Bu dahil edilme kriterleri bir aura ile konularını içeren hastanın yararına. Auralar hastalar eğer nöbet hakkında sahip oldukları araştırmacılar bildirmek edebiliyoruz; gerekli önlemleri almak araştırmacılar ve hasta süre vererek (klinik personeli bilgilendirmek nöbet alarmı basarak ve yolumdan tüm ekipman çekerek). Konular, bir aura var hasta giriş cihazları kolayca hasta alanından ve çıkarılabilir sağlamak olmadığını alınırlar Ancak, personel araştırma ekipmanları ve protokol farkındadır.
  3. LRB uyarınca herhangi bir araştırma faaliyetleri öncesinde bilgilendirilmiş olurunu. Aydınlatılmış onam sırasında, katılımın vurgulayan kesinlikle gönüllü ve hiçbir şekilde hastalara klinik bakım etkileyecek, araştırma açıklar. Çoğu orada durumda is doğrudan hastaya yarar ve katılmak için istekli olduklarını fedakar olduğunu.
  4. Her zaman hastanın haklarına saygı ve gizliliğinizi korumak. Onların bilgi isimsiz ve gizli kalacaktır hasta hatırlatmak ve onlar hiçbir sonucu altında herhangi bir zamanda çalışmaya katılmayı ateşkes olabilir.
  5. Hasta işareti var ve o anlar ve çalışmaya katılmayı kabul ederse bilgilendirilmiş onam tarih. Bırak bir kopyası yorumlayan hasta ile sol; Onlar herhangi bir sorunuz varsa veya endişeniz PI irtibata hastaları teşvik etmelidir.

2. Davranış Sistemi Kurulumu

  1. Odasına ekipman getirmeden önce, gerekli çıkışları (2) için yeterli hastanın odasında alan, yanı sıra erişim olmasını sağlamak.
  2. Tüm ekipman ve telleri set up hızlandırmak için hazır olup olmadığını kontrol edin. Davranışsal sistemi FDA Devam için konuyu verir robot kolu (onaylı içerirrol görevi sırasında imleç), bir dizüstü bilgisayar davranışsal programı, görev uyaranları sunmak için bir monitör, ve elektrofizyolojik ve davranışsal veri depolamak için bir veri toplama sistemini kontrol etmek.
    NOT: Kişinin özel araştırma gereksinimlerini karşılamak için gerekli değişiklikleri yapın. Örneğin, hasta arabirimi yerine robot kolu için bir düğme kutusuna.
  3. Hasta şu anda, görevi tamamlamak kolları ile sandalyeden (veya yatağa) için hastaya yardımcı uygun bir şekilde konumlandırılmış değilse, bir nöbet olmalıdır.
    Bu olabilir Bu grup hastalar ile etkileşim nasıl, neler oluyor onları bilgilendirmek için izleme ünitesi tüm üyeleri ile vb çalışma tasarımı, ekipman, tartışmak için iyi bir fikir olduğunu ve olası sorunlar: NOT ortaya çıkar.
  4. Hasta hazır olduğunda, odasına davranışsal sistemini getirmek ve davranışsal sistemi ve robotik kol açılırken başlar.
  5. Dijital olay marke iletişimezaman için elektrofizyolojik kazanım sistemi DC kanallarına davranışsal bilgisayardan R çıkış işaretleri davranışsal etkinlik ile kaydedilen sinyalleri Seeg kilitlenir.
    NOT: Bu merkezde klinik toplama sistemi ile karışmaz araştırma amaçlı, için belirlenmiş ayrı bir elektrofizyolojik kazanım sistemi vardır. Bununla birlikte, uygun bir personel ile çalışarak klinik sağlama sistemi kullanmak mümkündür. Tüm çabalar klinik satın bozmaya değil yapılmalıdır.
  6. Robot kolu kalibre ve böyle hareket aralığı hasta için rahat olduğunu yerleştirin. Başka bir arabirim aygıtı kullanarak, ekipman doğru çalıştığını ve konu kullanmak için rahat konumlandırılmış emin olun.
  7. Robot kollarını kullanarak, acil durdurma düğmeleri davranışsal görev boyunca araştırmacılar tarafından kolayca erişilebilir olduğundan emin olun. Bir nöbet durumunda, acil stop butonupreslenmiş ve kendilerini zarar vermez, böylece ekipman hastadan uzak çekilir. Ayrıca, bir nöbet oluşması durumunda hastadan çıkarılmasını kolaylaştırmak için robot sistemi ile gelen cırt bantlarını kullanmayın.
    NOT: Bu örnekte, davranış teçhizat paralel port, bir paralel port kablosu kullanarak toplama sisteminin dijital giriş portuna bağlanır. Bu robot kolun x ve y konumu gibi ek analog sinyalleri eş zamanlı olarak kaydediliyor.

3. Davranış Görev

  1. Arayüz cihazın kurmak teçhizat ve kalibrasyon tamamlanmasının ardından hastaya görevi açıklar.
  2. "Savaş" çocuk kart oyunu benzer bir davranış görevi kullanın. Onların kart bilgisayarın kartı daha büyük olup olmadığı gibi bahisler yapmak için hasta isteyin. Bahsin seçimi kendi kartı nispi değerinin hastaların algı dayanmaktadır. T basitleştirinSadece bir takımdan kartlarını kullanarak ve 2, 4, 6, 8, ve 10 numaralı kartları güverte sınırlayarak, sonraki analiz için isteyin.
  3. 350 milisaniye boyunca ekranda sabitleme işaret göster. Hasta görevi başlatmak için tespit işareti üzerinde imleci tutar emin olun.
  4. 1000 msn için uyaran göster. Aşağı yüz yanındaki hasta bilgisayarın kartı ile kart görmek için izin verin.
  5. Kartları kaybolması ardından, bir go-isteka (<5.000 msn) kendi kartına göre ya 5 $ veya 20 $, bahis hastayı soran, iki seçenek görüntüleniyor göstermektedir. Seçtikleri bahiste üzerinde robot kolu kullanarak imleci hareket ettirerek bahis için hasta isteyin. Konumuna dayalı hiçbir önyargı sağlamak için deneme yargılanma bahis pozisyonunu rastgele.
  6. (- 1.250 msn 1.000) bilgisayarın kartı vahiy ardından 500 milisaniye gecikme (boş ekran), - bahse seçildikten sonra, bir 250 fark. , Deneme kazanmak olup olmadığını, sonuçlarını (1000 msn) gözlemlemek kaybetmek veya çizin vene kadar kazandı veya kaybetti.
  7. Onların performans eminiz ve hiçbir sorunuz kadar hasta uygulamaya izin ver.

4. Veri Toplama

  1. Hasta hazır olduğunda verileri kaydetmek ve araştırma (veya klinik) kazanım sistemi üzerindeki ayarları gerektiği seçili olduğunu doğrulayın.
  2. Kayıt sırasında minimuma arka plan gürültü tutmak için oda ışıkları ve televizyonu kapatın. Ayrıca, bu tür, onların ayak dokunarak konuşurken ya da bacaklarını sallayarak gibi davranışların kaçınmaya hasta isteyebilir.
  3. Görevi başlayın ve görevi yerine hastayı kaydedin. 30 dakika boyunca görevi gerçekleştirmek için konuyu isteyin. Robot kol sisteminin örnekleme hızı 1 KHz ve Seeg kayıt sisteminin bu 2 KHz.
    NOT: Bu süre diğer paradigmaları için farklı olabilir.

5. Veri Analizi

  1. İlk olarak, sağlamak için kaydedilen veriyi ters-Seeg tanımlamıştır hastanın informagizlidir kalır ve onun / onu veriler anonim teslim olduğunu.
  2. Postoperatif BT ve preoperatif MR gelen elektrot konumları koordinatlarını edinin.
  3. Davranışsal görevden çıkarlarının dijital damgaları ile nörofizyolojik kayıtları hizalayın.
  4. Olay bağımlı beyin aktivitesinin modülasyonu analiz etmek için sinyal analiz yöntemleri uygulayın.
    NOT: Bu çalışmada, Seeg sinyalleri ilgili olayın güç spektral yoğunluğu (PSD) Chronux multitaper araç kutusu 26,27 kullanılarak hesaplandı. Her çalışma verileri, ilgili olaya göre (zaman sıfır) ile uyumlu, ve hesaplanan PSD temel PSD göre her frekans bin normalize edildi.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Bu sonuçlara biz Savaşı Görevi oynarken bir konu yakalanan limbik sistemden Seeg verilerin analizini sunuyoruz. Limbik sistem (Şekil 1) - (150 Hz 40) modülasyonu Biz Savaş Görev çeşitli yönleri önemli gama-bant uyandırabilir kanıtlaması. Ne olursa olsun görev olumsallık, görsel korteks, hızlı bir gecikme olarak ekran sonuçları üzerinde bir nesnenin sunumu (~ 200 msn) geniş bant yanıtı görüldüğü gibi. Buna ek olarak, ödüllendirilmesi denemeler ile karşılaştırıldığında, ödül döneminde cezasız yanıt ve deneyler için uyarılmış tepkisinin gücü arasında bir potansiyel farkı süresi farklılıkları olduğu görülmektedir. Buna karşılık, alt frontal girus tek bir ödül neden çalışmalarda modüle edilir. Bu modülasyon ödül bilgiler işlenirken zaman bir dönemi düşündüren, gecikme (~ 500 msn) daha uzundu. Ödül ilgili yanıt bu parçanın çalışması ile tutarlıdırkorteks, bu alt frontal girus karar verme ve ödül değerlendirme 28 yer olduğu düşünülmektedir gibi.

Bu analizde, biz bu etkinlik bu grup bilişsel işleme 29 temsil ettiği düşünülmektedir gibi, gama bant aralığında elektrofizyolojik verilerin frekans içeriğini incelemek için seçti. Ancak, bu tür frekans diğer bantlarında içeriğin, uyarılmış aktivite veya ağ tabanlı analizi gibi davranışsal görevleri, yerel alan veri akrabası için istihdam edilebilir analiz teknikleri büyük bir çeşitlilik vardır. Ayrıca, çevrimdışı istatistiksel analiz davranışsal görevleri ile ilgili istatistiksel anlamlılık tasvir edecektir.

Şekil 1
Savaş üç farklı dönemini (t = 0) için faaliyet akrabası Şekil 1. Güç spektrumu. Görev ilk satırı alt frontal girus faaliyetini gösterir ve ikinci sıra görsel korteksin etkinliğini göstermektedir (x-ekseni: çağ, y eksenine zamanı göreli: frekans ve renk başlangıca z-skoru göreli temsil) . Her sütunda grafiklerinin zamanı sıfırlar bahis seçenekleri (sol sütun), pozitif ödül (orta sütun) görünümü ve negatif ödül görünümü (sağ sütun) görünümünü temsil eder. Renk skalaları başlangıca göre her frekans bandında kayıtlı sinyal gücünün yüzde değişiklikler. , bu rakamın büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayınız.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

İşte biz onlar davranışsal görev meşgul olarak insanlarda intrakranial elektrofizyolojik çalışmalar yapmak için bir yöntem sundu. Bu metodoloji ve basit permütasyon insan hareketini ve biliş incelemek için önemlidir. Doğal herhangi bir tekniğin avantaj ve dezavantajları vardır iken, intrakranial elektrotlar kayıt diğer elektrofizyolojik ve görüntüleme teknikleri üzerinde avantajlara sahiptir. Büyük avantajlarından İki daha iyi kontrol ve davranış görevleri tasarımı ile yüksek kalitede veri toplamak için yeteneği vardır.

İntrakraniyal elektrot kayıtları davranış görevleri sırasında beyin aktivitesini ölçmek için kullanılan diğer yöntemlere göre avantajları bir dizi var. Yani, çalışmaların büyük çoğunluğu yüksek uzaysal kapsama ama (- 1.5 sn 1 sipariş üzerine) sınırlı temporal çözünürlük avantajı sunuyoruz böyle fMRI ve PET gibi kullanarak görüntüleme teknikleri, yapılmıştır. Bu nedenle bu çalışmalar, kabaca tahminaktivitesinde bir değişiklik olarak beyin fonksiyon durumları bazal ve davranış belirli bileşenleri dinamik işleme nazaran gerçekçi tahminler sağlayamaz. Beyin içinde oluşturulmuş derin MEG çalışmalar, diğer taraftan, (<1 mili saniye) daha iyi bir zamansal çözünürlüğü vardır ancak mekansal kapsama kortikal hedeflere sınırlıdır ve sinyalleri ile eleştirilmiştir olabilir. Onlar yüksek temporal çözünürlük sağlamak gibi tekli ve çoklu birim çalışmaları, beyin fonksiyonu içgörü sağlayarak başarılı olmuştur. Bununla birlikte, geleneksel tekli ve çoklu ünite çalışmalarının sınırlama doku küçük bir hacme kadar mekansal kapsamı sınırlama doğrudan özel beyin bölgesinde elektrotların yerleştirilmesi ile ilgilidir. Dolayısıyla, bu çalışmalar beynin bir bölümünde (veya çekirdek) odaklanma eğilimindedir ve beyin çekirdekleri davranışını 30 kontrol iletişim nasıl birbirine incelemek için başarısız. Buna karşılık, intrakranial elektrotlar yüksek temporal çözünürlük (1 msn) ve geniş sağlamakaraştırmacı davranış seçici belirli bileşenleri yeteneğine zaman ölçeklerinde anda beynin birden fazla yapılar arasında bilgi işleme incelemek için izin (200 elektrot konumları kadar) uzaysal kapsama.

Veri kalitesine ek olarak, aynı zamanda, bu konularda yapılabilir davranışsal çalışmaların tasarımı avantajları vardır. Hayvan çalışmaların aksine, insan hastaların bilişsel yeteneği hızlı veri toplama ve daha büyük örnek boyutları açan, karmaşık görevleri kısa eğitim dönemleri için izin verir. İkincisi, sinirsel aktivite nöral işleme veya davranış ya türlerin farklılıkları hesaba katmak için ihtiyacı ortadan kaldırarak, insan davranışıyla ilişkili olduğu bu çalışmalardan kazandı. Konular uzun süre izleme bölgede bulunan ve bu çalışmaları yürütürken hiçbir önemli bir risk olduğundan, son olarak, belirli bir görev birçok denemeler toplamak ve aynı birden fazla görevi gerçekleştirmek mümkündürhasta. Istatistiksel gücünü artırır ve kontrol çalışmaların yürütülmesi için izin verir, çünkü bu avantajı özellikle önem taşımaktadır. Insan çalışmalarında kullanılan diğer tekniklerin, zaman (yani, tek / çoklu ünite ameliyathanede kayıtları) ve maliyet (yani, fMRI veya MEG) ile başlıkları güçlü çıkarımlar veya hesap yapmak için yeteneğini sınırlayabilir küçük veri toplama dönemleri, yol gözlenen bir etki için alternatif açıklamalar için. Bunun aksine, hayvan modellerinde yapılan çalışmalar, uzun süreler boyunca kayıt izin verecek, ama tipik olarak davranışsal eğitim kısıtlamalarına davranış bir tür ile sınırlıdır. Ayrıca, hastalar da görev ve nasıl potansiyel gelecekte hasta deneyimini iyileştirmek için, pozitif veya negatif geribildirim sağlayabilir.

Araştırma, bu tür birden fazla avantajlar getirmekte ise de, aynı zamanda bazı dezavantajları da vardır. Bu hastalar oda sınırlı olarak onlar düşsel olarak izlenirkenr cerrahisi, davranışsal görev klinik personelinin salonunda aletleri, ya da kesintiler çıkışları yerini, arka plan gürültü içerebilir oda kısıtlamaları, uyum sağlamak zorundadır. Gözlemler herhangi bir beklenmedik eserler oluşturuyor olabilir, böylece kayıt sırasında yapılmalıdır. Toplanan verilere göre, EZ bulmak için bir çaba cerrahi ekip tarafından belirlendiği, hedeflenen beyin alanları, bu nedenle araştırmacılar her zaman kendi ideal hedef veya etkilenmez beyin alanlardan veri toplamak değil anlamak gerekir hastalığı. Diğer bir dezavantaj, hasta da davranışsal görevi gerçekleştirirken zamanında alma olabilecek ya da ilaçların analjezik etkisini karıştırıcı potansiyelidir. Denetimleri, bu karıştırıcılar için hesap olmadan, ilaçlar görevi gerçekleştirmek için hastanın yeteneğini nasıl etkileyeceğini belirlemek için yolu yoktur; Bazı durumlarda da, analjezik ya da ilaçların etkileri f olabilir,Çalışmanın ocus.

Bu teknik ile diğer hususlar hasta güvenliğini ve klinik elektrofizyolojik verilerin bütünlüğünü içerir. yani her türlü çabayı deneysel görevi sırasında hastanın yaralanmasına karşı korumak için yapılmalıdır. Örneğin, bu çalışmada, biz onlar davranışsal görevi yerine ise bir sandalyede hastaları seçtik. Biz kullanılan sandalyeler epilepsi nöbet izleme odalarında normal mobilya ve nöbet olaylar sırasında hastanın yaralanmasını azaltmak için tasarlanmıştır. Biz deney tamamlandıktan sonra sandalyede kalmayı denemeyi ve istekleri başlamadan önce sık sık hasta sandalyede zaten. Klinik verilerin korunması ile ilgili olarak, toplama sistemine bağlantı klinik amaçlı veri toplama bozmadan yapılmalıdır. Bu klinik etme sisteminden bağımsızdır Deneklerimizin araştırma bilgileri toplamak için ikinci bir toplama sistemi kullanılarak elde etmekteyiz. Bununla birlikte, bu zarardavranışsal sunum sistemi ve sağduyu toplama sistemine davranışsal sistemi bağlamak için gerekli donanım gereksinimleri verilirse, önceden düzeltilebilir klinik kazanım sistemi arasındaki eşitleme hatalarına neden. Son olarak, araştırma ekibi, özellikle klinik personel etrafında zamanlama açısından, hastanın tıbbi ihtiyaçlarını karşılamak için esnek olmalıdır.

Doğrudan davranış insan beyin aktivitesini ilişkilendirerek beyin fonksiyonu ve disfonksiyonu anlayışı ilerletmek için önemli bir fırsattır. Intrakranial kayıtlar yoluyla elde edilen veriler, diğer invaziv ve non-invaziv tekniklerin üzerinde bir takım avantajlar var, ama bu diğer teknikler geçersiz veya eski hale getirmez. Aslında, intrakranial kayıtları ve veri kombinasyonu noninvaziv toplanan veya bir hayvan modelinde ücretsiz ve sadece bilgilendirme processi mekanizmaları anlamak için yeteneğini güçlendirirng ve davranışsal kontrolü. İnsan elektrofizyolojik deneyler engellerle dolu ve sabır büyük bir ihtiyaç olsa da, bu teknikler, insan davranışı ile ilgili roman ve heyecan verici bilgi elde etmek yeteneğine sahip.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Yazarlar ifşa etmek çatışmaları hiçbir var.

Acknowledgments

Bu çalışma EFRI-MC3 tarafından desteklenen: # 1137237 SVS ve JTG verilen

Materials

Name Company Catalog Number Comments
InMotion ARM Interactive Motion Technologies InMotion Arm http://interactive-motion.com/inmotion-arm-the-new-standard-of-care/
Equipment our lab used, can use other equipment to collect data
MATLAB Mathworks Inc MATLAB http://www.mathworks.com/
Need version r2007b or higher to run Monkeylogic
Data Acquisition Toolbox Mathworks Inc Data Acquisition Toolbox http://www.mathworks.com/products/daq/
Must have to run Monkeylogic
Image Processing Toolbox Mathworks Inc Image Processing Toolbox http://www.mathworks.com/products/image/
Must have to run Monkeylogic
Monkeylogic Wael Asaad and David Freedman Monkeylogic http://www.brown.edu/Research/monkeylogic/
Free download, must have MATLAB to run
Chronux  Medametrics, LLC  Data Processing Toolbox http://www.chronux.org/
Brainstorm MEG/EEG Analysis Application http://neuroimage.usc.edu/brainstorm/
Laptop Dell Latitude E5530 http://www.dell.com/us/business/p/latitude-e5530/pd?ST=dell%20latitude%20e5530&dgc=ST&cid=263756&lid=4781504&acd=12309152537461010
NI Card National Instruments NI USB-6008 http://sine.ni.com/nips/cds/view/p/lang/en/nid/201986
12-Bit, 10 kS/sec Low-Cost Multifunction DAQ

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Epilepsy Fact Sheet No. 999. World Health Organization. Available from: http://www.who.int/mediacentre/factsheets/fs999/en/ (2013).
  2. Rosenow, F., Luders, H. Presurgical evaluation of epilepsy. Brain. 124, 1683-1700 (1093).
  3. Adelson, P. D., et al. Use of subdural grids and strip electrodes to identify a seizure focus in children. Pediatr. Neurosurg. 22, (4), 174-180 (1995).
  4. Jayakar, P. Invasive EEG monitoring in children: When, where, and what. J Clin Neurophysiol. 16, 408-418 (1999).
  5. Almeida, A. N., Martinez, V., Feindel, W. The first case of invasive EEG monitoring for the surgical treatment of epilepsy: Historical significance and context. Epilepsia. 46, 1082-1085 (2005).
  6. Dinner, D. S., Luders, H. O., Klem, G. Chronic electrocorticography: Cleveland clinic experience. Electroencephalogr Clin Neurophysiol. 58-69 (1998).
  7. Bancaud, J., et al. Functional Stereotaxic Exploration (Seeg) of Epilepsy. Electroencephalogr Clin Neurophysiol. 28, 85 (1970).
  8. Chassoux, F., et al. Intralesional recordings and epileptogenic zone in focal polymicrogyria. Epilepsia. 49, 51-64 (2008).
  9. Lo Russo, G., et al. Focal cortical resection in malformations of cortical development. Epileptic Disord. 5, S115-S123 (2003).
  10. Avanzini, G. Discussion of stereoelectroencephalography. Acta neurologica Scandinavica Supplementum. 152-170 (1994).
  11. Cossu, M., et al. Stereo-EEG in children. Child Nerv Syst. 22, 766-778 (2006).
  12. Cossu, M., et al. Epilepsy surgery in children: Results and predictors of outcome on seizures. Epilepsia. 49, 65-72 (2008).
  13. Cossu, M., et al. Stereoelectroencephalography in the presurgical evaluation of focal epilepsy in infancy and early childhood Clinical article. J Neurosurg-Pediatr. 9, 290-300 (2012).
  14. Gonzalez-Martinez, J., et al. Stereoelectroencephalography in the "difficult to localize" refractory focal epilepsy: early experience from a North American epilepsy center. Epilepsia. 54, 323-330 (2013).
  15. Vadera, S., et al. Stereoelectroencephalography following subdural grid placement for difficult to localize epilepsy. Neurosurgery. 72, 723-729 (2013).
  16. Hill, N. J., et al. Recording human electrocorticographic (ECoG) signals for neuroscientific research and real-time functional cortical mapping. Journal of visualized experiments : JoVE. (2012).
  17. Ibanez, A., et al. Motor-language coupling: direct evidence from early Parkinson's disease and intracranial cortical recordings. Cortex; a journal devoted to the study of the nervous system and behavior. 49, 968-984 (2013).
  18. Caplan, J. B., Madsen, J. R., Raghavachari, S., Kahana, M. J. Distinct patterns of brain oscillations underlie two basic parameters of human maze learning. J Neurophysiol. 86, 368-380 (2001).
  19. Watrous, A. J., Fried, I., Ekstrom, A. D. Behavioral correlates of human hippocampal delta and theta oscillations during navigation. J Neurophysiol. 105, 1747-1755 (2011).
  20. Roman, R., et al. Hippocampal negative event-related potential recorded in humans during a simple sensorimotor task occurs independently of motor execution. Hippocampus. (2013).
  21. Jerbi, K., et al. Exploring the electrophysiological correlates of the default-mode network with intracerebral EEG. Front Syst Neurosci. 4, 27 (2010).
  22. Krolak-Salmon, P., Henaff, M. A., Vighetto, A., Bertrand, O., Mauguiere, F. Early amygdala reaction to fear spreading in occipital, temporal, and frontal cortex: a depth electrode ERP study in human. Neuron. 42, 665-676 (2004).
  23. Hudry, J., Perrin, F., Ryvlin, P., Mauguiere, F., Royet, J. P. Olfactory short-term memory and related amygdala recordings in patients with temporal lobe epilepsy. Brain. 126, 1851-1863 (2003).
  24. Rektor, I., Bares, M., Kubova, D. Movement-related potentials in the basal ganglia: a SEEG readiness potential study. Clin Neurophysiol. 112, 2146-2153 (2001).
  25. Rektor, I., Louvel, J., Lamarche, M. Intracerebral recording of potentials accompanying simple limb movements: a SEEG study in epileptic patients. Electroencephalogr Clin Neurophysiol. 107, 277-286 (1998).
  26. Mitra, P., Bokil, H. Observed Brain Dynamics. Oxford University Press. New York. (2008).
  27. Lachaux, J. P., Axmacher, N., Mormann, F., Halgren, E., Crone, N. E. High-frequency neural activity and human cognition: past, present and possible future of intracranial EEG research. Progress in neurobiology. 98, 279-301 (2012).
  28. Rogers, R. D., et al. Choosing between small, likely rewards and large, unlikely rewards activates inferior and orbital prefrontal cortex. The Journal of neuroscience : the official journal of the Society for Neuroscience. 19, 9029-9038 (1999).
  29. Lachaux, J. -P., Axmacher, N., Mormann, F., Halgren, E., Crone, N. E. High-frequency neural activity and human cognition: Past, present and possible future of intracranial EEG research. Prog. Neurobiol. 98, 279-301 (2012).
  30. Gale, J. T., Martinez-Rubio, C., Sheth, S. A., Eskandar, E. N. Intra-operative behavioral tasks in awake humans undergoing deep brain stimulation surgery. Journal of visualized experiments : JoVE. (2011).

Comments

0 Comments


    Post a Question / Comment / Request

    You must be signed in to post a comment. Please sign in or create an account.

    Usage Statistics