정위 뇌파를 사용하여 깊은 피질의 기능 및 피질 하 구조 조사 : 전방에 cingulate 피질 수업
Summary
정위 뇌파 (SEEG)은 발작 초점을 현지화하기 위해 간질 수술에 사용되는 수술 방법이다. 또한 뇌 기능을 연구 할 수있는 독특한 기회를 제공한다. 여기에서 우리는 SEEG 인간을 대상으로인지 과정을 조사하는 데 사용할 수있는 방법에 대해 설명합니다.
Abstract
정위 뇌파 (SEEG)는 의학적으로 난치성 간질 환자의 발작 초점을 지역화하는 데 사용되는 기술이다. 이 절차는 경막 그리드 전극 배치를 통해 액세스 할 수없는 통상의 뇌 영역에 여러 깊이 전극 만성 배치를 포함한다. SEEG 따라서 뇌 기능을 조사하는 독특한 기회를 제공합니다. 본 논문에서는 SEEG가인지 컨트롤의 지느러미 앞쪽에 cingulate 피질 (DACC)의 역할을 조사하는 데 사용할 수있는 방법을 보여줍니다. 우리는 전극의 배치를 보여주는 수술, SEEG 절차의 설명을 포함한다. 우리는 그들이 행동 작업에 종사하는 동안 주제를 동의에서 로컬 필드 전위 (LFP) 데이터를 기록하는 데 필요한 구성 요소와 프로세스에 대해 설명합니다. 제공되는 예에서, 피험자는인지 적 간섭 작업을 재생하고, 우리는 신호가 지느러미 앞쪽에 cingulate 피질에 전극, 지역 intim에서 기록 및 분석 방법을 보여줍니다러면 의사 결정에 참여. 우리는이 방법은, 인간의인지 과정을 연구에 사용될 수있는 방법의 또 다른 제안 결론.
Introduction
간질, 시간에 걸쳐 다수의 재발 발작을 특징으로하는 일반적인 신경 장애, 병 (1)의 전 세계적 부담 1 %를 차지한다. 환자 2,3의 30 % – 안티 간질 약물은 20 발작을 제어하지 못한다. 이러한 의학적으로 어려운 환자에서 간질 수술은 종종 4,5 표시됩니다. 수술을 진행하기로 한 결정은 발작 포커스, 수술 계획을 수립하기위한 전제 조건의 위치를 필요로한다. 처음에는 비 침습적 기술은 lateralize과 발작 초점을 지역화하는 데 사용됩니다. 뇌파 전위 기록 (Electroencephalography, EEG)은, 예를 들면, 측정 피질 전기 활동은 두피에 배치 전극으로부터 기록 종종 발작 포커스의 위치에 대하여 충분한 정보를 제공 할 수있다. 또한, 자기 공명 영상 (MRI)은 예컨대 해마 경화증, 의학적으로 난치성 간질의 가장 일반적인 형태로 본 고전 병리학, 근심 t 디스크리트 병변을 입증 할 수emporal 로브 간질 (MTLE).
그러나 종종, 비 침습적 후 처리 발작 포커스를 식별 할 수 없다. 이러한 경우, 뇌내 침습 전극 electrocorticography (ECOG)는 포커스 지역화 또한 수술 6을 안내 할 필요가있다. ECOG는 뇌와 직접 접촉하여 배치되는 전극을 이용하는 경우 전기적 활동을 측정하는 데 사용하는 신경 생리 학적 기법이다. 그리드 또는 표면의 스트립 (경막) 전극은 뇌, 개두술 (뼈 플랩의 제거)과 경질의 큰 구멍을 필요로하는 프로세스의 표면에 배치됩니다. 이러한 표면 전극은 발작 발병의 추정 영역 (들)을 통해 배치 할 수 있습니다. 전극의 말단부는 피부에 작은 구멍을 통해 터널링 및 간질 감시 부 (EMU)에서의 기록 장치에 접속되어있다. EMU에서, 환자는 지속적으로 비디오 및 ECOG 녹화를 통해 임상 적 발작에 대한 모니터링됩니다. 이 기술의 전의 대뇌 피질 표면의 비교적 넓은 지역에 걸쳐 (주 일) 발작과 간기 전기 방전의 기록을 장기를 수집하는 데 유용합니다. 이 두개 녹화 발작 초점 및 전파를 조사하는 임상 적으로 매우 중요하지만, 그들은 또한 특별히 설계된 행동 작업을 진행 인간의인지 기능 및 신경 생리학을 연구 할 수있는 기회를 우리에게 제공한다.
경막 그리드 전극을 이용하는 ECOG 감각과 언어 처리 기능을 포함한 피질의 다양한 양상을 조사하기 위해 사용되어왔다. 많은 사례 중 하나로서, 보우 차드 등은 복부 감각 피질에서 음성 언어의 음절의 형성에 구강 근육의 시간 조정, 인간의 음성 감각 피질 (7)로 확인 된 지역을 보여 주었다. 또한, ECOG는 경막 그리드 배치와도 인간이 부대 할 수있는 메커니즘을 연구하기 위해 이용되고있다이른바 '칵테일 파티 효과'8,9 : 군중 내에서 특정 음성에 D. 두 스피커를 추적 한 '변조'사이트 한 '선택'- ECOG 녹화 동적 음성 스트림을 추적하는 두 개의 별개의 연결 밴드 저주파 위상 높은 감마 모두 별개의 프로세싱 사이트 존재하고, 그 진폭 변동이 있음을 입증 참석 토커 (5)을 추적 사이트.
경막 하 전극으로 배치 ECOG의 다른 신흥 애플리케이션은 외부 출력을 구동하기 위해 신경 활성을 "디코드"브레인 컴퓨터 인터페이스 (경기 지수)와 함께 사용하기위한 전위이다. 이 기술은 세계와 통신 보철 10,11 조작 심각한 뇌 또는 척수 손상 환자를 허용 할 가능성이있다.
경막 그리드 배치는 슈퍼에 대한 우리의 이해에 크게 기여하고 있지만ficial 피질과 대뇌 피질의 간질 초점을 식별하는 데 유용합니다,이 기술은 개두술 및 부수적 인 위험을 필요로하지 않습니다, 일반적으로 뇌의 외부 표면을 공부로 제한됩니다. 정위 뇌파 전위 (SEEG)는 깊은 간질 초점 (12)의 평가를 가능하게하는 기술이다. 프랑스와 이탈리아에서 사용의 긴 역사를 가진, 그것은 또한 점점 미국 (13)에 사용되고있다. SEEG 여러 전극들의 배치를 포함한다 (전형적으로 10-16) 작은 깊이 (몇 mm) 트위스트 드릴 버 홀을 통해 뇌 내 물질. 경막 그리드 위에 배치 SEEG의 장점은 덜 침습적 특성상 필요한 경우 양측 반구 검사의 용이성 및 발작 전파의 3 차원지도를 생성하는 기능을 포함한다. 또한,이 전극 표면에 전극을 식별 할 이전에 어려운 깊은 간질 병소의 확인을 할 수 있습니다. 이 절차는 또한 제공하기ES 기회는 신경 생리학 및 직접 인간 조사하기 이전에 어려운 모두 변연계, mesoparietal 피질, mesotemporal 피질 및 안와 전두엽 피질, 깊은 대뇌 피질의 구조의 기능을 조사합니다.
이 논문은 SEEG가 지느러미 앞쪽에 cingulate 피질 (DACC)에인지 기능을 조사하기 위해 활용 될 수있는 방법을 보여줍니다. DACC은 널리 조사 뇌 영역이지만 또한 가장 잘 이해되지 중 하나이다. 인간의 인식에 대한 중요한 중시하여, 그것을 DACC가 환경 (14)에 의해 부과 된 지속적으로 변화하는 요구의 컨텍스트에서 결정 동적 신경 처리 중심 인 것으로 보인다. 모두 영장류 (15, 16)과 인간 (17)의 연구는 DACC는 특히 다수의 동시 충돌의 상황에서, 주어진 행동의 잠재적 인 위험과 보상을 통합 18-21, 및 m을 요구하는 것이 좋습니다이전의 행동과 그 결과 14,22,23의 맥락에서 이러한 결정을 odulates.
멀티 소스 간섭 작업 (MSIT), 스트 루프와 같은 행동 작업은 자주 DACC에서 충돌 처리를 조사하는 데 사용됩니다. MSIT 작업은 DACC (24, 25)에 의해 규제 처리의 여러 도메인에 관여하는 신경 세포를 모집하여 액셀러레이터를 활성화합니다. 이 작업은 특히 의사 결정, 표적 탐지, 참신 감지, 에러 검출, 응답 선택, 자극 / 응답 경쟁의 기능을 테스트하여 액셀러레이터를 활성화합니다. 또한, MSIT 작업은 SEEG를 사용하여 동시 충돌 자극에 DACC 신경 반응을 조사하기 위해 본 연구에서 이용되는인지 장애의 여러 차원을 소개합니다.
Protocol
Representative Results
Discussion
본 논문에서는 SEEG는 인간의 의사 결정 작업시 DACC 내 지역 신경 인구의 활동을 조사하기 위해 사용되었다. 이전 작업은 수술 microelectode 레코딩 (14)를 사용하여 액셀러레이터에서 개별 뉴런의 활동을 조사하고 DACC 활동이 이전의 활동에 의해 변조되는 것을 보여 주었다. 미세 연구는 개개의 뉴런의 급상승 활동 조사를 가능하게한다. SEEG 뉴런의 많은 인구에 걸쳐 합산 된 시냅스 전위 관련?…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
저자는 어떤 승인 또는 금융 공시가 없습니다.
Materials
| Trigger I/O cable | Natus Medical Inc. | 5029 | PS2 to BNC cable |
| BNC cables for analog pulses | Can be ordered from most electronics stores. | ||
| Power strip with surge protection and battery backup | Tripp Lite | SMART500RT1U UPC | Power source and backup |
| National instruments multifunctional daq data acquisition box NI PCIe-6382 DAQ cards | National Instruments | PCIe-6382 w/ BNC 2090A | PCI cards for behavioral control interface |
| Custom made button box – human interface device | Any human interface device with three buttons may be used. Alternatively, 3 keyboard buttons may be used. | ||
| Xltek 128 channel clinical intracranial EEG monitoring system EMU128FS | Natus Medical Inc. | 002047c | Clinical recording system |
| Subject monitor and associated cables for visual stimulus presentation | Dell | U2212HMc | Most Monitors are adequate here. |
| Personal comptuer running behavioral software with DAQ cards installed | Superlogics | SL-2U-PD-Q87SLQ-BA | Computer for recording neural data |
| Mains cable for monitor | Usually comes with the monitor, can be purchased at any electronics store. | ||
| Monkey Logic software which runs on Matlab 2010A | Free from MonkeyLogic website | ||
| MATLAB 2010a software with data acquisition toolbox | Mathworks | Matlab software | |
| sEEG electrodes AD TECH or PMT | AD TECH | 2102-##-101 | Platinum tip, diameter (0.89 mm, 1 mm, 1.1 mm), uninsulated length 2.3 mm; The ## in the catalog number indicates the number of contacts on the electrode (08, 10, 12, or 16) |
| Cabrio connectors | PMT | 2125-##-01 | The ## in the catalog number indicates the number of contacts on the electrode (08, 10, 12, or 16) |
| Tucker Davis Technologies Amplifier | Tucker Davs Technologies | PZ5 | preamplifier for neural data |
| Tucker Davis Technologies processor | Tucker Davs Technologies | RZ2 | Neural signal processor for neural data |
| TuckerDavis Technologies data streamer | Tucker Davs Technologies | RS4 | Data streamer and storage |
| Fiber optics cables to connect TDT systems | Tucker Davs Technologies | F05 | Fiber optic cables for connecting Tucker Davis Technologies' prodcuts. |
| ribbon cable and snap serial connector for digital markers | Can be ordered from ost electronics stores. | ||
| personal computer fro running TDT RPvdsEx and OpenEx software | Superlogics | SL-2U-PD-Q87SLQ-BA | computer for behavioral control |
| middle atlantics server cabinet with casters | Middle Atlantic Products | PTRK-21 | Server case to house all of the research items |
| Tucker Davis Technologies splitter box to split clinical and research recrodings | Tucker Davs Technologies | This splitter box is a semi-custom device. Researchers should consult the attending neurologists about splitting the research and clinical recordings in a way that doesn't interfere with clinical care. | |
| Researcher monitor with requisite cables | Dell | U2212HMc | Most Monitors are adequate here. |
| button box power source – 5 volts, 2 amperes | Can be purchased at any electronics store. | ||
| TDT optical interface PCI card | Tucker Davs Technologies | P05 |
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