De aktiviteter, der er vist i videoen og beskrevet heri falder inden for en større-end-minimal-risiko IRB på University of Rochester Medical Center. 1. ansættelse Etablere et højt gennem-Put program for præ-operative kognitiv og MRI-baseret vurdering til at fange patienter fra alle henvisende udbydere på en rettidig og effektiv måde. At involvere det administrative og kliniske personale i den bredere indsats.Bemærk: et konkret skridt, der har vist sig effektiv var etableringen af en gruppe e-mail-liste, der automatisk sendes af den behandlende kirurg (eller en person på deres støttepersonale), når en ny patient præsenterer til klinikken, der kan være en kandidat til rekruttering i hjernen Mapping program. 2. præ-operative MRI kortlægning Få Mr-data på en 3T MRI-scanner med en 64-kanals hoved spole i Center for Advanced Brain Imaging og Neuro fysiologi (formelt kendt som “Rochester Center for brain imaging”) på University of Rochester Medical School. Brug standard sekvenser for fed MRI og DTI, der tillader fuld hjernescanning, som beskrevet i tidligere publikationer7,8,9,10,11,12,13 ,14,15,16,17,18,19,20,21,22 ,23,24,25. Overvågning fiksering, og rekord respiration og puls indsamlet under alle fMRI til regression af støj konfunderer26,27.Bemærk: i løbet af de seneste 10 år har vi udviklet et bibliotek af funktionelle MRI eksperimenter til at kort sprog (talte, auditive, enkelte ord, hele sætninger), motorisk funktion (fra den intransitive finger, tunge og mundbevægelser til højt niveau transitive handlinger), musik evne, matematik og nummer viden, og grundlæggende sensorisk funktion (f. eks. retinotopic mapping til kort af lav niveau visuel behandling11,14,24). Alle eksperimenter, materialer og analyse scripts er tilgængelige på www.openbrainproject.org. 3. Neuropsykologisk testning Vær forsigtig under alle kognitive tests for at sikre, at patienterne er komfortable, sikres ved hjælp af en ergonomisk optimeret opsætning (figur 1) og ved at bygge hyppige pauser (hver 8 min) i strukturen af alle tests. Har alle lav kvalitet tumor patienter fuldføre følgende tests 1 måned før operationen, 1 måned efter operationen, og 6 måneder efter operationen (test 12 og 13 er kun afsluttet i den præ-operative og 6 måneder postoperative tidspunkter)28,29 ,30,31,32. Spontan tale (cookie tyveri billede33, Askepot Story34,35,36). Kategori Fluency (handlinger, semantiske kategorier, ord, der starter med F, A, S). Ord læsning og gentagelse (navneord, verber, adjektiver, non-Words, matchet på længde og hyppighed). Navngivning af Snodgrass-objekt (n = 26037). Auditiv navngivning (n = 6038). Høj-Cloze punktum fuldførelse (30 min). Birmingham objekt anerkendelse batteri (BORB, herunder længde | Størrelse | Orientering | Gap matching | Overlappende tal | Foreshorede visninger | Objekt virkeligheds beslutning39). Auditiv minimal par diskrimination (f. eks. PA vs. da, GA vs. ta31,40). Sætning billede matching (herunder reversible passiver40). Farve navngivning og Farnsworth Munsell Hue sortering41. Cambridge Face test30,42. Californien verbal læring test (43) Weshler IQ (44,45,46). De vigtigste foranstaltninger til evaluering af sprog resultatet er test 4-6; karakterisering af bredere evner sikrer, at funktionsnedsættelser på navngivnings tests ikke skyldes generel ydelses nedgang47.Bemærk: tidligere har vi brugt en kombination af software præsentations platforme til at styre stimulus præsentation og respons optagelse under præ-og postoperative test. Vi designer i øjeblikket en enkelt plug-and-Play-platform til at understøtte alle kognitive tests (præ, intra-og postoperative tests) samt stimulus præsentation og respons optagelse under funktionel MRI (se nedenfor for beskrivelse af StrongViewTM ). StrongView, sammen med indbyggede neuropsykologiske tests, vil være tilgængelig for download (åben licens) på www.openbrainproject.org. 4. neuroanæstesi og ergonomi af intraoperativt sprog kortlægning Brug bedøvelsesteknikker til vågen craniotomier48,49,50; på University of Rochester, er vågen craniotomier typisk udføres ved hjælp af en søvn-vågen-sovende tilgang. Undgå præmedicinering såsom antikonvulsiva og angstdæmpende, da de kan forringe kognitiv funktion og bidrage til fremkomsten delirium. Anvend standard monitorer (EKG, NIBP, Pulse oximetry) og inducere generel anæstesi med intravenøs fentanyl (0,5 mg/kg), lidocain (1-1,5 mg/kg) og propofol (1-2 mg/kg). Brug en supraglottiske luftvejs luftveje til mekanisk ventilation. Placer patienten sideværts eller semi-lateralt med hovedet sikret i en fastgjort ramme; som beskrevet i videoen, afhænger patientens positionering af placeringen af læsionen og den planlagte kraniotomi vindue, samtidig med at der tages hensyn til, at typer af kognitive test patienten vil blive bedt om at udføre en gang vågen under operationen. Påfør analgesi på stiften og incisionstedet (30 mL 0,5% lidocain, 30 mL 0,5% Sensorcaine plain, 6 mL natriumbicarbonat). I denne periode, placere testudstyr (lille skærm, videokameraer, retningsbestemte mikrofoner). Bestem størrelsen af kraniotomi vindue ved flere faktorer, som varierer i deres vægtning i henhold til resultaterne af præ-operative kliniske kortlægning af patientens hjerne, funktionelle hjerne kortlægning undersøgelser, og planen for intra-operative kortlægning. I det tilfælde, der er beskrevet i videoen, den behandlende kirurg (Dr. Pilcher) valgte en stor kraniotomi for at få fuld adgang til kort positive sprog og motor steder i den dominerende halvkugle. I begyndelsen af vågen-fase, afbryde sedation (lokale analgetika anvendes før incision). Fjern supraglottiske luftvejs luftvejene, når patienten genvinder bevidstheden. Der er ingen eller minimal sedation i vågen fase. Brug elektro kortikografi (ECoG) til at overvåge efter-udledninger (subkliniske epileptiforme udledninger induceret af kortikale stimulation) for at sikre, at DES niveauer er sat til lige under efter-udledning tærskel. DES mapping procedure initierer ved at finde efter-udledning tærskel, og justere stimulation amplitude (i trin af. 5 milliamp). Justér stimulations amplitude i løbet af kortlægnings sessionen (2 til 15 mA) efter den behandlende kirurgs skøn. Patienter ser stimuli på en skærm og kan tale og flytte deres underarme og hænder. 5. procedurer for erhvervelse af forskning-grade data under intraoperativ direkte elektrisk stimulation kortlægning Kør alle intraoperativ kognitive tests på et specialbygget hardware/software system kaldet ‘ strongview ‘, som findes på www.openbrainproject.org. Hardware fodaftryk er selvstændig i en lille vogn, og er udstyret med en uafhængig backup batteristrøm kilde, højttalere, tastatur og touch display. Den person, der er anklaget for at køre den kognitive test kan starte, stoppe og pause stimulus præsentation, mens løbende optagelse (lyd og video) i løbet af sagen. Brug et lydsystem på vognen, således at en retningsbestemt mikrofon, der er uddannet på patientens mund, som feeds gennem en splitter. En kanal, der kommer ud af splitter, går gennem en forstærker og direkte til en højttaler. Dette gør det muligt for kirurger og forskere nemt at høre patientens respons mod baggrundsstøjen i operationsstuen med nul mærkbar forsinkelse (dvs. eliminere “ECHO”-effekter). Den anden kanal fra splitter går til pc’en på mobil vognen, hvor det er tidsstemplet, indspillet og opbevaret (disse filer bruges til offline analyse). StrongView har også en separat (stand-alone) lydsystem, der består af en anden retningsbestemt mikrofon også uddannet på patienten, en retningsbestemt mikrofon uddannet på kirurger, og en ‘ støj ‘ mikrofon i et hjørne af operationsstuen til at prøverummet tone for subtraktion fra de vigtigste lydfiler. Disse tre lydkanaler feed til en MIDI, og til en anden computer, der registrerer hver kanal separat. Dette andet lydsystem giver redundans hvis det primære system mislykkes, vil alle mundtlige svar fra patienten være tilgængelige for offline analyse. Fastgør en kommercielt tilgængelig ether-skærm L-beslag til operationsstuen (eller) ved hjælp af en-eller bord klemme. Fastgør artikulerende arme (f. eks. Manfrotto 244 variable friktion Magic Arms) til ether-skærmen L-beslag, og dem, der artikulerer arme, støtter patientmonitoren, retningsbestemte mikrofoner, videokamera, der er uddannet på patientens ansigt, og en hjælpe Monitor til at Lad et forskerteam medlem eller sygeplejerske i operationsstuen nemt se, hvad patienten ser, mens du interagerer med patienten. Kør alle nødvendige kabler til skærmene, mikrofoner og kamera langs armen og Beskyt med plastik slanger sikret med velcro.Bemærk: intet af dette udstyr skal steriliseres, da det (kun nogensinde) er på den ikke-sterile side af feltet (figur 1). Denne måde at støtte stimulus præsentation og respons kontroludstyr giver maksimal fleksibilitet til at tage hensyn til de forskellige ergonomi af kognitiv testning i henhold til patientens positionering, som varierer fra sag til sag, men giver en pålidelig og stabil platform, hvorpå udstyret skal monteres. Også, og vigtigere, fordi alle skærme, mikrofoner og kameraer er fastgjort til eller bord via en enkelt enhed (ether skærm L-beslag), hvis placeringen af bordet er justeret i løbet af sagen dette påvirker ikke test opsætningen. (Bemærk, at opsætningen vist i figur 1 er fra en tidligere generation opsætning, hvor en gulv-monteret stativ understøttet patientens skærm, mikrofon og videokamera; denne gulvmonterede stander er blevet udskiftet siden 2018 med Etherskærmen L-beslag). Også, og vigtigere for patientsikkerhed, kan hele opsætningen for kognitiv testning opdeles på mindre end 20 sekunder i tilfælde, hvis en emergent situation præsentere sig selv, at mandater fuld og uhindret adgang til patienten (f. eks. til patientens luftvejene). Hjertet af StrongView er et fleksibelt software system til i) , der præsenterer stimuli (visuel, auditiv) til patienter og registrerer patientens respons (verbal, knap respons, video), II) timeligt registrerer alle eksperimentelt relevante begivenheder og foranstaltninger (stimulus på, ECoG, kontakt med hjernen af direkte elektrisk stimulator sonde, patientrespons); III) og kommunikation med kranielle navigationssystemer for at opnå den 3 dimensionelle koordinat for hver anvendelse af direkte elektrisk stimulation. StrongView tillader on-line re-kalibrering af eksperimentelle variabler såsom stimulus varighed, Inter-stimulus-intervaller, randomisering, antallet af gentagelser eller blokke af stimuli, og kontrol af patientens video og audiokanaler. StrongView streams patientens videokamera, online ECoG data, og stimulus, at patienten i øjeblikket ser/hørelse til en desktop display, som også spejles på en stor skærm, der er i den linje af synet af kirurgen. Fastgør en fotodiode til patientmonitoren, og Indlever den i en åben kanal på ECoG-forstærkeren. Dette giver en tidsmæssig synkronisering mellem præsentationen af hver stimulus og ECoG for offline analyse. Brug kranie navigation hardware og software (på University of Rochester, brainlab Inc., München, Tyskland) i alle tilfælde af det kirurgiske team for intra-operative kranie navigation baseret på præ-operative MRI. Dette er et optisk system bestående af et sæt kameraer, der ser drifts feltet og registrerer patientens hoved via en fast registrerings stjerne, der er anbragt på operationsbordet (Se figur 1). Specifikt, efter at patienten er indstillet i headholderen, men før Drapering, bruge patientens facial fysiognomy til at registrere patientens hoved til den præoperative MRI. Dette gør det muligt for præ-operative MRI (funktionelle og strukturelle) at blive bragt i direkte overensstemmelse med patientens hjerne på operationsbordet. Vedhæft en anden (meget mindre) registrering stjerne til bipolar stimulator (Se figur 1) og bruge til at registrere stimulatoren længde og position i marken. Dette gør det muligt for forskerholdet at erhverve den nøjagtige placering af hvert punkt af stimulation samt marginer af resektion, i forhold til præ-operative MRI. Som nævnt ovenfor, StrongView er forbundet med kraniet navigationssystem (på University of Rochester, BrainLab, forbindelse via IGT link) for at give mulighed for realtid streaming (og tidsstempling) af koordinaterne for direkte elektrisk stimulation kortlægning. StrongView er i øjeblikket ved at blive udviklet til at interface med andre kranielle navigationssystemer (f. eks Stryker).Bemærk: aspekter af StrongView, der understøtter administration og dataindsamling under kognitive og fMRI-eksperimenter, vil sammen med et bibliotek af tests være tilgængelige (åben adgang) på OpenBrainProject.org. Beta versioner er tilgængelige før den fulde udgivelse ved at kontakte den tilsvarende forfatter. Hele strongview-suiten, som omfatter hardware systemer, der kan integreres med elektro kortikografi og kranie navigationssoftware, er tilgængelig for klinikere og videnskabsfolk ved at kontakte den tilsvarende forfatter. Disse værktøjer til indsamling af data vil være i flydende sammen med en post-processing pipeline og et åbent data konsortium, der skal lanceres i 2020 på OpenBrainProject.org.