두개 내 전극 피사체에 행동 작업 수행
Summary
두개의 전극 이식 환자는 환자가 행동 작업을 수행하는 동안 뇌의 여러 영역에서 신경 학적 데이터를 기록 할 수있는 독특한 기회를 제공한다. 여기서, 우리는이 환자 집단에 대한 액세스, 다른 기관에서 재현 할 수 이식 환자에서의 기록 방법을 제시한다.
Abstract
스테레오 뇌파 (SEEG) 전극, 경막 그리드 또는 깊이 전극 임플란트를 가진 환자는 발작 초점과 웅변 분야의 국산화에 대한 뇌의 다른 영역에 이식 전극의 다수가 있습니다. 뇌의 병적 인 영역을 찾을 가능성이 절제 될 때까지 주입 한 후, 환자는 병원에 남아 있어야합니다. 행동 패러다임의 숫자가 신경을 밝히기 위해 수행되는 가이드 동작을 연관 될 수 있기 때문에이 기간 동안 환자는 연구 커뮤니티에 대한 독특한 기회를 제공합니다. 피험자는 의사 결정 및 보상 인코딩을 평가하기위한 작업을 수행 행동으로서 여기에서는 두개 임플란트로부터 뇌의 활동을 기록하기위한 방법을 제시한다. 두개 내 전극의 모든 전기 생리 데이터는 한 번에 하나의 기능에 관련된 여러 뇌 영역의 시험을 허용, 행동 작업 중에 동작에 관련된 비늘 기록됩니다.또한, 동물 실험과는 달리, 인간 환자에서 동일한 피사체 또는 수행 제어에 대해 둘 이상의 태스크를 수행 할 수있는 능력을 허용 신속 행동 다양한 작업을 배울 수있다. 인간의 뇌 기능을 이해하기위한이 기술의 많은 장점에도 불구하고, 병에 걸린 조직에서 환경 적 요인, 진통 효과, 시간 제약 등을 포함하고, 우리는 논의 방법론적인 한계도있다. 이 방법은 쉽게 두개강 평가를 수행하는 기관에 의해 구현 될 수있다; 직접 동작 중에 인간의 뇌 기능을 조사 할 수있는 기회를 제공한다.
Introduction
간질은 신경 세포 집단에서의 과도한 전기적 방전으로 인한 만성 재발 성 발작이 특징으로, 가장 흔한 뇌 질환 중 하나입니다. 간질은 전 세계적으로 50,000,000명 간질을 가진 모든 사람의 약 40 %를 완전히 약물 치료 (1)에 의해 제어 할 수없는 어려운 발작이 영향을 미칩니다. 지역화 및 수술 제거하거나 연결이 끊어 – 발작의 발생 (EZ 간질 영역)을 담당하는 뇌 영역이 경우 수술은 발작이 자유로운 상태가 발생할 수 있습니다. 해부학 EZ의 위치와 가능 피질 및 피질 하 웅변 지역과의 근접성을 정의하기 위해, 비 침습적 도구의 배열을 사용할 수 있습니다 발작 기호학, 비디오 두피 뇌파 전위 기록 (발작 및 간기 녹음), 신경 심리 검사의 분석 , 인 자기 (MEG)와 MRI 2. 비 침습적 데이터는 precisel 부족하면웅변 피질 및 피질 하 영역 또는 다중 초점 발작에 대한 가능성이있을 때, 만성 침습적 모니터링 3,4 요구 될 수의 조기 개입 의심 될 때 Y는 가상 EZ의 위치를 정의한다.
여러 깊이 전극을 3 ~ 뇌에 위치 경막 격자 스트립, 뇌의 표면 상에 배치 된 전극과 입체 뇌파 (SEEG)를 포함 할 수있다 EZ의 위치와 경계를 정의하기위한 만성 침습적 모니터링 방법 차원 패션. 펜 필드와 동료는 누구 pneumoencephalography 확산 대뇌 위축 다섯 공개 된 왼쪽 시간적 정수리 골절 환자에서 경막 외 단일 접촉 전극을 사용하는 경우 경막 두개 내 녹음은 처음 1939 년에보고되었다. 1980 년대 입증 동안 그 후, 경막 그리드 어레이의 사용은 여러 게시 후 더 인기가 자신의안전성과 효능 6. SEEG 방법을 개발하고 진 Tailarach와 Jean Bancaud에 의해 프랑스에서 대중화 된 50 년대에 주로 내화 초점 간질 7-9의 침략 매핑에 대한 선택의 방법으로 프랑스와 이탈리아에서 사용되었습니다했다.
SEEG의 원리는 발작 기호학를 관련 뇌에서 주요 원리로서 간질 방전의 3 – 차원 시공간 조직을 얻어 anatomo – 전기 임상의 상관 관계에 기초한다. 주입 전략이 고려 간질 활동의 주 조직 및 발작 전파에 관련된 가상 네트워크 간질을 얻어 착상 가설에 기초하여 전극 배치로 개별화된다. 여러 유럽 최근 북미 보고서에 따르면, SEEG 방법론은 깊은 피질 및 피질 하 구조, 인접하지 않은 여러 소호에서 정확한 기록을 할 수 있습니다BES 및 양자 탐사 큰 craniotomies 10-15에 대한 필요성을 회피하면서. 이후, 수술 후 이미지가 주입 전극의 정확한 해부학 적 위치를 얻기 위해 수행된다. 이어서, 모니터링주기가 시작되는 환자는 주입 전극으로부터 간기 및 발작 활동을 기록하기 위해 1~4주의 기간 동안 병원에 남아있다. 거기에 더 첨가 위험이없고, 환자는 일반적으로 일상적인 모니터링 기간에서 환영 유예 기한으로 조사 연구를 플레이대로이 감시 기간은, 이벤트 관련 SEEG 분석을 사용하여 뇌 기능을 연구 적기이다. 기록은 두개 내 전극이 개선 평가 및 간질 환자의 치료 만이 중요하지 않은에서 얻고 있지만, 추가 행동 패러다임 동안 인간의 뇌 활동을 연구 할 수있는 탁월한 기회를 제공합니다.
몇몇 연구자들은 이미에서 침략 기록을 공부할 수있는 기회를 실현간질 환자. 힐 외. 피질 매핑 기능 (16)으로부터 환자 electrocorticographic (ECOG) 신호를 기록하는 방법에 대해보고. ECOG 녹음도 모터 언어 커플 링 (17)에 대한 통찰력을 제공하고 있습니다. 이식 깊이 전극 환자는 18 움직임 (19) 학습, 메모리에 뇌 진동을 연구하기 위해 탐색 작업을 수행했습니다. 깊이 전극 녹음은 또한 해마 유발 활동 (20), 디폴트 모드 네트워크 (21)의 신경 활동, 감정적 처리 (22)의 시간 과정으로, 그렇지 않으면 얻기 어려운 시간 해상도로 패러다임을 연구하는 데 사용되었다. Hudry 등은 23 일치하는 단기 후각 자극에 대한 자신의 편도체에 이식 SEEG 전극을했다 측두엽 간질 환자를 공부했다. 또 다른 그룹은 건강 꼰 로프에 손을 굴곡 또는 손의 일방적 인 움직임이나 발 같은 간단한 사지의 움직임을 공부했다이식 SEEG (24, 25)와 간질 환자에서 N 사이트.
상기 연구는 관련 문헌의 매우 다양한 컬렉션의 작은 표본이다. 학습과 인간의 두뇌는 행동 레코딩 작업 및 두개의 조합을 사용하여 작동 방식을 이해하기 넘을 가능성이 존재한다. 이 목표를 달성하기위한 다른 방법이 있지만, 두개 내 기록은 높은 공간적 해상도뿐만 아니라, 더 깊은 구조에 대한 액세스를 포함하여 몇 가지 이점을 갖는다. 저자는 행동 작업시 두개 내 전극을 환자 기록에 대한 일반적인 방법을 설명하는 것을 목표로하고 있습니다. 그러나 성공적으로 치료를받은 환자에서 임상 연구를 완료 한 여러 방어벽과 장벽이있다. 제한, 교란 효과, 본 연구의 중요성도 파악하고 탐구한다.
Protocol
Representative Results
Discussion
여기에서 우리는 그들이 행동 작업에 종사로 인간 두개 내 전기 생리학 연구를 수행하기위한 방법을 제시 하였다. 이 방법과 간단한 치환은 인간의 움직임과 인식을 연구 중요하다. 본질적으로 어떤 기술에 장점과 단점이 존재하지만, 두개 내 전극에서 기록은 다른 전기 생리 및 이미징 기술을 통해 장점이 있습니다. 주요 장점 중 두 나은 제어 및 동작 태스크의 설계 고품질의 데이터를 수집 할 ?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
이 작품은 EFRI-MC3에 의해 지원되었다 : # 1137237 SVS와 JTG에게 수여
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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