Intracranial इलेक्ट्रोड के साथ विषयों में व्यवहार कार्यों का प्रदर्शन
Summary
Intracranial इलेक्ट्रोड के साथ प्रत्यारोपित मरीजों रोगी व्यवहार कार्य करता है, जबकि मस्तिष्क के कई क्षेत्रों से स्नायविक डेटा रिकॉर्ड करने के लिए एक अनूठा अवसर प्रदान करते हैं. यहाँ, हम इस रोगी जनसंख्या के उपयोग के साथ अन्य संस्थानों में प्रतिलिपि प्रस्तुत करने योग्य हो सकता है कि प्रत्यारोपित मरीजों से रिकॉर्डिंग की एक विधि प्रस्तुत करते हैं.
Abstract
स्टीरियो Electroencephalography (Seeg) इलेक्ट्रोड, अवदृढ़तानिकी ग्रिड या गहराई इलेक्ट्रोड प्रत्यारोपण होने के मरीजों उनके जब्ती फोकस और वाक्पटु क्षेत्रों के स्थानीयकरण के लिए उनके मस्तिष्क के विभिन्न क्षेत्रों में प्रत्यारोपित इलेक्ट्रोड की एक भीड़ है. मस्तिष्क के रोग क्षेत्र में पाया गया है और संभवतः resected है जब तक आरोपण के बाद, रोगी अस्पताल में ही रहना चाहिए. व्यवहार मानदंड के किसी भी संख्या तंत्रिका को उजागर करने के लिए किया है कि गाइड व्यवहार संबद्ध किया जा सकता है, क्योंकि इस समय के दौरान, इन रोगियों अनुसंधान समुदाय के लिए एक अनूठा अवसर प्रदान करते हैं. विषयों निर्णय लेने और इनाम एन्कोडिंग का आकलन करने के लिए बनाया गया एक व्यवहार कार्य प्रदर्शन के रूप में यहाँ हम intracranial प्रत्यारोपण से मस्तिष्क गतिविधि की रिकॉर्डिंग के लिए एक विधि प्रस्तुत करते हैं. Intracranial इलेक्ट्रोड से सभी electrophysiological डेटा समय में एक ही समारोह में शामिल कई मस्तिष्क क्षेत्रों की परीक्षा के लिए अनुमति देता है, व्यवहार कार्य के दौरान व्यवहार के लिए प्रासंगिक तराजू दर्ज हैं.इसके अलावा, और जानवरों के अध्ययन के विपरीत, मानव रोगियों में एक ही विषय में या प्रदर्शन के नियंत्रण के लिए एक से अधिक कार्य प्रदर्शन करने की क्षमता के लिए अनुमति देता है, जल्दी से व्यवहार कार्यों की एक विस्तृत विविधता सीख सकते हैं. मानव मस्तिष्क समारोह को समझने के लिए इस तकनीक के कई फायदे के बावजूद, रोगग्रस्त ऊतकों से पर्यावरणीय कारकों, एनाल्जेसिक प्रभाव, समय की कमी और रिकॉर्डिंग सहित हम चर्चा है कि methodological सीमाओं, वहाँ भी कर रहे हैं. इस विधि को आसानी से intracranial आकलन करता है कि किसी भी संस्था द्वारा कार्यान्वित किया जा सकता है; सीधे व्यवहार के दौरान मानव मस्तिष्क समारोह की जांच करने का अवसर प्रदान करते हैं.
Introduction
मिरगी न्यूरॉन्स के समूहों से अत्यधिक बिजली के निर्वहन से उत्पन्न चिरकाल आवर्तक बरामदगी की विशेषता है, सबसे आम मस्तिष्क विकारों में से एक है. मिरगी दुनिया भर में लगभग 50 लाख लोगों को और मिर्गी के साथ सभी व्यक्तियों के लगभग 40% पूरी तरह से चिकित्सा उपचार 1 से नियंत्रित नहीं किया जा सकता है कि असभ्य बरामदगी है को प्रभावित करता है. स्थानीयकृत और शल्य चिकित्सा द्वारा हटा या काट रहे हैं – बरामदगी की पीढ़ी (ईज़ी मिगी उत्पन्न करने वाला क्षेत्र) के लिए जिम्मेदार मस्तिष्क क्षेत्रों अगर सर्जरी जब्ती मुक्त स्थिति में हो सकता है. संरचनात्मक ईज़ी के स्थान और संभव cortical और subcortical वाक्पटु क्षेत्रों के साथ अपनी निकटता को परिभाषित करने के लिए, गैर इनवेसिव उपकरणों की एक सरणी उपलब्ध हैं: जब्ती लाक्षणिकता, वीडियो खोपड़ी electroencephalographic रिकॉर्डिंग (ictal और interictal रिकॉर्डिंग), neuropsychological परीक्षण का विश्लेषण , magnetoencephalography (एमईजी) और एमआरआई 2. Noninvasive डेटा precisel करने के लिए अपर्याप्त है जबवाक्पटु cortical और subcortical क्षेत्रों या बहु फोकल बरामदगी के लिए संभावना है, जब पुरानी इनवेसिव निगरानी 3,4 आवश्यक हो सकता है की जल्दी शामिल होने के संदेह नहीं है जब वाई, काल्पनिक ईज़ी के स्थान को परिभाषित.
कई गहराई इलेक्ट्रोड एक तीन में मस्तिष्क में रखा जाता है जब अवदृढ़तानिकी ग्रिड और स्ट्रिप्स, मस्तिष्क की सतह पर रखा इलेक्ट्रोड के साथ, और स्टीरियो Electroencephalography (Seeg), शामिल हो सकते हैं एक ईज़ी के स्थान और सीमाओं को परिभाषित करने के लिए पुरानी इनवेसिव निगरानी के तरीके आयामी फैशन. Penfield और सहयोगियों जिसका pneumoencephalography फैलाना मस्तिष्क शोष 5 खुलासा एक पुराने बाईं कनपटी-पार्श्विका फ्रैक्चर के साथ एक रोगी में एपीड्यूरल एकल संपर्क इलेक्ट्रोड का इस्तेमाल किया और जब अवदृढ़तानिकी intracranial रिकॉर्डिंग शुरू में 1939 में सूचित किया गया है. 1980 के प्रदर्शन के दौरान बाद में, अवदृढ़तानिकी ग्रिड सरणियों का उपयोग कई प्रकाशनों के बाद और अधिक लोकप्रिय बन गया है उनकेसुरक्षा और प्रभावकारिता 6. Seeg विधि विकसित की है और जीन Tailarach और जीन Bancaud द्वारा फ्रांस में लोकप्रिय 50 के दौरान और ज्यादातर आग रोक फोकल मिर्गी 7-9 में आक्रामक मानचित्रण के लिए पसंद की विधि के रूप में फ्रांस और इटली में इस्तेमाल किया गया था.
Seeg के सिद्धांत जब्ती लाक्षणिकता के साथ संबंध में मस्तिष्क के भीतर इसकी मुख्य सिद्धांत के रूप में मिरगी मुक्ति के 3 आयामी स्थानिक लौकिक संगठन लेता है जो anatomo विद्युत नैदानिक सहसंबंध पर आधारित है. आरोपण रणनीति को ध्यान में epileptiform गतिविधि के प्राथमिक संगठन और बरामदगी के प्रचार में शामिल काल्पनिक मिरगी नेटवर्क लेता है कि एक Preimplantation परिकल्पना पर आधारित इलेक्ट्रोड प्लेसमेंट के साथ, व्यक्तिगत है. कई यूरोपीय और हाल ही में उत्तर अमेरिकी रिपोर्टों के अनुसार, Seeg कार्यप्रणाली गहरी cortical और subcortical संरचनाओं, कई noncontiguous लो से सटीक रिकॉर्डिंग में सक्षम बनाता हैbes, और द्विपक्षीय अन्वेषणों बड़े craniotomies 10-15 के लिए जरूरत से परहेज. बाद में, पश्चात की छवियों प्रत्यारोपित इलेक्ट्रोड का सही शारीरिक स्थिति प्राप्त करने के लिए लिया जाता है. इसके बाद, एक निगरानी अवधि शुरू होता है, जिसमें रोगियों प्रत्यारोपित इलेक्ट्रोड से interictal और ictal गतिविधियों को रिकॉर्ड करने के क्रम में 1 से 4 सप्ताह की अवधि के लिए अस्पताल में ही रहेंगे. वहाँ नहीं जोड़ा जोखिम है और रोगी को आम तौर पर सांसारिक निगरानी अवधि से एक स्वागत योग्य राहत के रूप में शोध अध्ययन विचारों के रूप में यह निगरानी अवधि, घटना से संबंधित Seeg विश्लेषण का उपयोग मस्तिष्क समारोह के अध्ययन के लिए एक उपयुक्त समय है. रिकॉर्डिंग intracranial इलेक्ट्रोड सुधार मूल्यांकन और मिर्गी रोगियों की देखभाल के लिए ही महत्वपूर्ण नहीं हैं से हुई हैं, लेकिन साथ ही व्यवहार मानदंड के दौरान मानव मस्तिष्क की गतिविधियों का अध्ययन करने के लिए असाधारण अवसर प्रदान करते हैं.
कई शोधकर्ताओं ने पहले ही से आक्रामक रिकॉर्डिंग के अध्ययन का अवसर एहसास हो गया हैमिर्गी रोगियों. हिल एट अल. कार्यात्मक cortical मानचित्रण 16 के लिए मरीजों से electrocorticographic (ECoG) संकेतों की रिकॉर्डिंग के लिए कार्यप्रणाली को सूचना दी. ECoG रिकॉर्डिंग भी मोटर भाषा युग्मन 17 अंतर्दृष्टि प्रदान की है. प्रत्यारोपित गहराई इलेक्ट्रोड के साथ मरीजों को 18 और आंदोलन 19 सीखने, याददाश्त में मस्तिष्क दोलनों अध्ययन करने के लिए नौवहन कार्यों प्रदर्शन किया है. गहराई इलेक्ट्रोड रिकॉर्डिंग भी ऐसे हिप्पोकैम्पस पैदा की गतिविधि 20, डिफ़ॉल्ट मोड नेटवर्क 21 में तंत्रिका गतिविधि, और भावनात्मक प्रसंस्करण 22 के अस्थायी पाठ्यक्रम के रूप में अन्यथा अप्राप्य अस्थायी समाधान के साथ मानदंड अध्ययन करने के लिए इस्तेमाल किया गया. HUDRY एट अल 23 मिलान अल्पकालिक घ्राण उत्तेजनाओं के लिए उनके प्रमस्तिष्कखंड में प्रत्यारोपित Seeg इलेक्ट्रोड था जो टेम्पोरल लोब मिर्गी के साथ रोगियों का अध्ययन किया. एक अन्य समूह इस तरह स्वस्थ बीआरएआई में हाथ मोड़ या हाथ की एकतरफा आंदोलन या पैर के रूप में सरल अंग आंदोलनों का अध्ययन किया गया हैप्रत्यारोपित Seeg 24,25 के साथ मिरगी रोगियों से n साइटों.
ऊपर वर्णित पढ़ाई प्रासंगिक साहित्य का एक बहुत ही विविध संग्रह का एक छोटा सा नमूना है. जानने के लिए और मानव मस्तिष्क व्यवहार कार्यों और intracranial रिकॉर्डिंग के संयोजन का उपयोग कैसे काम करता है समझने के लिए एक दुर्गम क्षमता मौजूद है. इस लक्ष्य को प्राप्त करने के लिए अन्य तरीके हैं, वहीं intracranial रिकॉर्डिंग उच्च अस्थायी और स्थानिक संकल्प के साथ ही गहरे ढांचे के लिए उपयोग सहित कई लाभ के पास है. लेखकों व्यवहार कार्यों के दौरान intracranial इलेक्ट्रोड के साथ रोगियों से रिकॉर्डिंग के लिए सामान्य पद्धति का वर्णन करना है. हालांकि, सफलतापूर्वक देखभाल प्राप्त रोगियों में नैदानिक अनुसंधान को पूरा करने के लिए कई बाधा और बाधाओं को कर रहे हैं. सीमाओं, confounding प्रभाव, और इस शोध के महत्व को भी पहचान और पता लगाया जाएगा.
Protocol
Representative Results
Discussion
यहाँ हम वे एक व्यवहार कार्य में संलग्न के रूप में मानव में intracranial electrophysiological पढ़ाई प्रदर्शन के लिए एक विधि प्रस्तुत किया है. इस पद्धति और अपनी सरल क्रमपरिवर्तन मानव आंदोलन और अनुभूति के अध्ययन के लिए महत्वप?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
इस काम EFRI-MC3 द्वारा समर्थित किया गया था: # 1137237 SVS और JTG को सम्मानित किया
Materials
| 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/s Low-Cost Multifunction DAQ |
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