Peropératoire tâches comportementales chez les humains subissent de profondes Awake Chirurgie stimulation cérébrale
Summary
La chirurgie de stimulation cérébrale profonde est une occasion unique d'examiner l'encodage des informations dans le cerveau éveillé humaine. Cet article décrit intra-opératoire les méthodes utilisées pour effectuer des tâches cognitives et comportementales, tout en acquérant des données physiologiques telles que l'activité EMG, une seule unité neuronale et / ou potentiels de champ local.
Abstract
La stimulation cérébrale profonde (DBS) est une procédure chirurgicale qui dirige chroniques, la stimulation électrique à haute fréquence à des cibles spécifiques dans le cerveau par des électrodes implantées. La stimulation cérébrale profonde a d'abord été mis en œuvre comme une modalité thérapeutique par Benabid et al. Dans la fin des années 1980, quand il a utilisé cette technique pour stimuler le noyau ventral intermédiaire du thalamus pour le traitement des tremblements 1. Actuellement, la procédure est utilisée pour traiter les patients qui ne répondent pas adéquatement au traitement médical pour des maladies telles que Parkinson, dystonie, et le tremblement essentiel. L'efficacité de cette procédure pour le traitement de la maladie de Parkinson a été démontrée dans le bien-alimentés, deux essais contrôlés randomisés. Actuellement, l'Administration US Food and Drug DBS a approuvé comme traitement pour les patients présentant un tremblement essentiel médicalement réfractaire, la maladie de Parkinson, et la dystonie. De plus, la DBS est actuellement évalué pour le traitement d'autres troubles psychiatriques et neurologiques, tels que le trouble obsessionnel compulsif, le trouble dépressif majeur, et l'épilepsie.
DBS a non seulement été montré pour aider les gens en améliorant leur qualité de vie, il fournit également aux chercheurs l'occasion unique d'étudier et de comprendre le cerveau humain. Enregistrements de microélectrodes sont réalisés en routine lors de la chirurgie DBS afin d'améliorer la précision du ciblage anatomique. Schémas des neurones individuels peuvent donc être enregistrés alors que le sujet effectue une tâche comportementale. Les premières études utilisant ces données axées sur les aspects descriptifs, y compris les tirs et les taux de l'éclatement, et 3 modulation de fréquence. Des études plus récentes ont porté sur les aspects cognitifs du comportement par rapport à l'activité neuronale 4,5. Cet article propose une description des méthodes per-opératoire utilisé pour effectuer des tâches comportementales et enregistrer des données neuronales avec les patients éveillés pendant des cas DBS. Notre exposition du processus d'acquisition de données électrophysiologiques illuminera la portée actuelle et les limites de per-opératoire des expériences humaines.
Protocol
Discussion
La chirurgie de stimulation cérébrale profonde offre une occasion précieuse pour examiner l'activité de neurones individuels dans le cerveau humain. À ce jour, cette opportunité a permis à de nombreuses études descriptives qui caractérisent les activités de différents noyaux profonds. Plus récemment, en per-opératoire des tâches sont devenues plus sophistiquées afin d'examiner divers aspects du comportement et la cognition. Le but du protocole actuel est de fournir un guide pour la mise en œuvre …
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Materials
| Material Name | Type | Company | Catalogue Number | Comment |
|---|---|---|---|---|
| Behavioral Rig | ||||
| PC with dual Video Out | Dell Computers* | Optiplex 745 | ||
| Digital Boards | National Instruments** | PCI-6229 | ||
| Connector Board | National Instruments** | BNC-2090a | ||
| Software | The MathWorks | Matlab 2007b*** | ||
| Behavioral Software | Eskandar Lab | www.Monkeylogic.net | ||
| Acquisition Rig | ||||
| PC | Dell Computers * | Optiplex 745 | ||
| Digital Boards | Cambridge Electronic Designs* | Power 1401 | ||
| Software | Cambridge Electronic Designs* | Spike2 | ||
| Signal Processing | Alpha-Omega Engineering* | Micro-Guide Pro | ||
| Analysis | ||||
| Neuonal Signal post-processing | Plexon * | Offline Sorter | ||
| Software | The MathWorks * | Matlab 2007b | ||
| Button Box | Refer to ‘Button Assembly’ |
*Denotes that this items can be substitute for by comparable equipment or software;
** Denotes that substitute National Instruments components can be used (refer to www.Monkeylogic.net for compatibility);
*** Refer to www.Monkeylogic.net for specific required Matlab toolboxs.
References
- Benabid, A. L. Combined (thalamotomy and stimulation) stereotactic surgery of the VIM thalamic nucleus for bilateral Parkinson disease. Appl. Neurophysiol. 50 (1-6), 344-344 (1987).
- Deuschl, G. A randomized trial of deep-brain stimulation for Parkinson’s disease. N. Engl. J. Med. 355 (9), 896-896 (2006).
- Gale, J. T. From symphony to cacophony: Pathophysiology of the human basal ganglia in Parkinson disease. Neurosci. Biobehav. Rev. , (2007).
- Williams, Z. M. Human anterior cingulate neurons and the integration of monetary reward with motor responses. Nat. Neurosci. 7 (12), 1370-1370 (2004).
- Zaghloul, K. A. Human substantia nigra neurons encode unexpected financial rewards. Science. 323 (5920), 1496-1496 (2009).
