Utföra Behavioral Uppgifter i ämnen med Intrakraniella Elektroder

Epilepsi är en av de vanligaste sjukdomar i hjärnan, som kännetecknas av kroniskt återkommande anfall till följd av överdrivna elektriska urladdningar från grupper av nervceller. Epilepsi drabbar cirka 50 miljoner människor i världen och cirka 40% av alla personer med epilepsi har svårlösta anfall som inte helt kan kontrolleras av medicinsk terapi ^1. Kirurgi kan leda till anfallsfria status om de hjärnområden som är ansvariga för generering av kramper (den epileptogena zonen – EZ) lokaliseras och avlägsnas kirurgiskt eller kopplas bort. För att definiera den anatomiska placeringen av EZ och närheten med möjliga kortikala och subkortikala vältaliga områden, en rad av icke-invasiva verktyg finns: analys av beslag semiology, video-hårbotten elektroencefalografiska inspelningar (ictal och Interiktal inspelningar), neuropsykologiska tester , magnetencefalografi (MEG) och MR ^2. När den icke-invasiv data är otillräcklig för att precisely definiera platsen för den hypotetiska EZ, när det finns misstanke om tidig involvering av vältaliga kortikala och subkortikala områden eller när det finns en möjlighet för flera fokala anfall, kan kronisk invasiv övervakning krävas ^3,4.

Metoder för kronisk invasiv övervakning för att definiera läget och gränserna för en EZ kan omfatta subdural nät och band, med elektroder placerade på hjärnans yta, och stereo-elektroencefalografi (SEEG), när flera djupelektroder placeras i hjärnan i en tre dimensionella mode. Subduralt intrakraniella inspelningar initialt 1939 när Penfield och kollegor använde epidurala enkla kontaktelektroderna hos en patient med en gammal vänstra temporal-parietal fraktur och vars pneumoencephalography avslöjas diffus cerebral atrofi ^5. Därefter användning av subdural galler matriser blev mer populär efter flera publikationer under 1980-talet visade sinsäkerhet och effekt ^6. Den SEEG Metoden utvecklades och populariserades i Frankrike av Jean Tailarach och Jean Bancaud under 50-talet och har främst använts i Frankrike och Italien som metoden för invasiv kartläggning av refraktär fokal epilepsi ^7-9.

Principen om SEEG bygger på anatomisk-elektro kliniska korrelationer, som tar som sin huvudprincipen 3-dimensionella spatial-temporala organisation av epileptisk urladdning i hjärnan i samband med anfalls semiology. Den implantation Strategin är individualiserad, med elektrodplacering baserad på en preimplantation hypotes som tar hänsyn till den primära organisationen av epileptiform aktivitet och den hypotetiska epileptisk nätverket deltar i spridning av anfall. Enligt flera europeiska och senare nordamerikanska rapporter SEEG metodologi möjliggör exakta inspelningar från djupa kortikala och subkortikala strukturer, multipel icke sammanhängande lobes, och bilaterala utforskningar samtidigt som man undviker behovet av stora craniotomies ^10-15. Efteråt är postoperativa bilder vidtagits för att få den exakta anatomiska läget för de implanterade elektroder. Därefter en övervakningsperioden startar där patienter kvar på sjukhuset under en period av 1-4 veckor för att spela in Interiktal och ictal aktiviteter från de implanterade elektroder. Denna övervakningsperiod är ett lämpligt tillfälle för att studera hjärnans funktion med hjälp av händelserelaterade SEEG analys, eftersom det inte finns någon extra risk och patienten ser typiskt forskningsstudien som en välkommen respit från det vardagliga övervakningsperioden. Inspelningarna samlat från intrakraniella elektroder är inte bara avgörande för förbättrad utvärdering och vård av epilepsipatienter, men dessutom ger exceptionell möjlighet att studera människans hjärnaktivitet under beteende paradigm.

Flera forskare har redan insett möjligheten att studera invasiva inspelningar frånepilepsipatienter. Hill et al. Rapporterade om metoden för inspelning electrocorticographic (ECOG) signaler från patienter för funktionell kortikal kartläggning ^16. ECOG inspelningar har också gett insikt till motor-språkkoppling ^17. Patienter med implanterade djup elektroder har utfört navigeringsuppgifter för att studera hjärnan svängningar i minne, inlärning ¹⁸ och rörelse ^19. Djup elektrod inspelningar användes också för att studera paradigm med annars ouppnåelig tidsupplösning såsom hippocampus kallat aktivitet ^20, neural aktivitet i standardläge nätet ^21, och den tidsmässiga förlopp emotionell bearbetning ^22. Hudry et al studerade patienter med tinningloben epilepsi som hade Seeg elektroder implanterade i deras amygdala för kortfristiga lukt stimuli matchar ^23. En annan grupp har studerat enkla benrörelser såsom handen böjning eller ensidig rörelse av handen eller foten i friska brain webbplatser från epileptiska patienter med implanterade SEEG ^24,25.

Studierna som beskrivs ovan är ett litet urval av en mycket brokig samling av relevant litteratur. Det föreligger ett oöverstigligt potential att lära sig och förstå hur den mänskliga hjärnan fungerar genom att använda en kombination av beteende uppgifter och intrakraniella inspelningar. Även om det finns andra metoder för att uppnå detta mål, intrakraniella inspelningar har flera fördelar inklusive hög tidsmässiga och geografiska samt tillgång till djupare strukturer. Författarna syftar till att beskriva den generella metod för inspelning från patienter med intrakraniella elektroder under beteende uppgifter. Men det finns flera avskräckande och hinder för framgångsrikt slutföra den kliniska forskningen för patienter som får vård. Begränsningar, störande effekter, och betydelsen av denna forskning kommer också att identifieras och undersökas.