Gravação Humanos eletrocorticográfica (ECOG) Sinais para pesquisa neurocientífica e mapeamento em tempo real Funcional Cortical

O objetivo deste procedimento é obter dados eletrocorticográficos de qualidade de pesquisa de pacientes que estão sendo monitorados clinicamente em epilepsia e utilizá-los para realizar mapeamento funcional em tempo real. Isso é feito primeiro configurando um sistema de aquisição de sinal de qualidade de pesquisa que pode ser conectado ao sistema de monitoramento clínico de epilepsia sem comprometer ou interromper o monitoramento clínico. A segunda etapa no mapeamento funcional é registrar os sinais basais enquanto o paciente está acordado, mas descansando em silêncio.

Em seguida, os sinais são processados para extrair características que representam a atividade cerebral na faixa de alta frequência gama, e estes são usados para construir um modelo do estado cerebral basal do paciente. A etapa final é fazer com que o paciente execute tarefas cognitivas ou motoras simples, enquanto os algoritmos de detecção de novidades do sistema Siegfried destacam partes do córtex onde a alta atividade gama é significativamente diferente da linha de base. Em última análise, a determinação do coeficiente em cada localização do eletrodo mostra quais áreas corticais mostram ativação significativa durante a execução da tarefa.

Seu envolvimento é então confirmado pelo mapeamento da estimulação eletrocortical dos resultados dos alimentos doentes, tornando o procedimento de mapeamento da estimulação mais fácil e menos demorado, fornecendo informações complementares. A ELETROCORTICOGRAFIA ou ECOG é definida pelo uso de eletrodos de grade subdural e tira para registrar também as convulsões habituais do paciente. Para estimular eletricamente esses eletrodos, um ou dois de cada vez para tentar interferir em certas funções, como uma função motora ou função linguística, para fazer um mapa do córtex eloquente que deve ser poupado na ressecção.

O ECOG tem uma combinação de alta resolução temporal e espacial que você simplesmente não encontra em outras técnicas de medição, como EEG ou ressonância magnética funcional. Em particular, é a única maneira de obter boas gravações da atividade elétrica do cérebro na faixa de alta frequência gama, que é um correlato muito informativo de uma ampla gama de funções cerebrais. ECOG é uma técnica de gravação invasiva em que grades são colocadas diretamente na superfície do cérebro, portanto, isso requer uma operação e só é feito em situações clínicas que requerem cirurgia.

Os pacientes geralmente ficam na unidade de monitoramento de epilepsia por cerca de uma semana até que os médicos tenham informações suficientes para localizar o foco da convulsão durante esse período. Se o paciente consentir, ele pode participar da pesquisa e, desde que não interrompamos o monitoramento clínico, isso oferece uma janela de oportunidade única para os pesquisadores registrarem o cérebro humano em ação. Neste vídeo, demonstrarei como localizar os eletrodos ECOG por meio de co-registro, uma ressonância magnética pré-operatória e um cd pós-operatório, e demonstrarei uma nova forma de mapeamento funcional com base em recursos gama nos sinais ECOG Antes da cirurgia, obtenha uma ressonância magnética estrutural ponderada T um pré-operatória da cabeça do paciente com 256 por 256 pixels por fatia, um campo de visão completo, sem interpolação, uma fatia de um milímetro, largura e, de preferência, fatias sagitais.

Em seguida, no dia da cirurgia, observe o implante cirúrgico da grade e dos eletrodos de tira e colete fotografias digitais dos eletrodos in situ, bem como as anotações do neurocirurgião sobre os locais implantados. Após a cirurgia, obter radiografias de crânio no pós-operatório, bem como tomografias computadorizadas de cérebro, que devem ser adquiridas pele a pele em alta resolução com corte de um milímetro, largura e sem ângulo. Em seguida, use o pacote de software curry para criar um modelo cortical tridimensional do cérebro do paciente a partir da ressonância magnética pré-operatória e, em seguida, registre-o nas imagens de TC pós-implantação da grade.

Em seguida, clique com o botão direito do mouse em cada posição do eletrodo em ordem e selecione exportar cursor para localizar. Para registrar as coordenadas 3D dos eletrodos, exporte a estrutura cortical 3D do sujeito e as coordenadas do eletrodo no formato MATLAB. Em seguida, crie uma exportação, um filme que mostra os eletrodos mapeados na superfície do cérebro.

Além disso, mapeie as coordenadas do eletrodo para áreas de broadman padrão usando um atlas de rack automatizado. Revise as informações do modelo 3D, imagens de raio-x, fotografias e notas. Finalize um esquema de numeração para os eletrodos e trabalhe com os técnicos do hospital para garantir que os eletrodos sejam encaixados nas caixas divisórias.

Seguindo exatamente essa numeração. Além disso, crie um layout esquemático para o fio dental dos eletrodos, de modo que todas as posições dos eletrodos possam ser claramente distinguidas sem sobreposição. Selecione dois locais de eletrodos que provavelmente serão eletrocorticologicamente silenciosos longe do suposto córtex eloqüente para usar como base inicial e referência.

Em seguida, prepare uma pilha vinculada de amplificadores GUTB. Sincronize-os escolhendo um. À medida que o mestre se conecta, seu dissipador para o outro S afunda e insere o número de série do mestre como BCI dois mil.

Parâmetro mestre de ID do dispositivo. Vincule os soquetes de referência azuis uns aos outros e conecte os soquetes de aterramento amarelos uns aos outros na extremidade direita da pilha. É aqui que você corrigirá a referência escolhida para azul e terra para amarelo antes do início da sessão.

Prepare um modelo do I nni file contendo as configurações de processamento de sinal que o software Siegfried usará para construir um modelo. Prepare também um arquivo PRM de ponto ou fragmentos de PRM de ponto separados contendo os parâmetros que o sistema BCI 2000 usará para aquisição e visualização em tempo real. Dois parâmetros-chave para Siegfried são a localização dos eletrodos, especificando o layout 2D escolhido para os eletrodos do paciente e a condição do eletrodo, que especifica quais tarefas serão mapeadas em quais condições.

Esteja ciente de que o tempo com o paciente é limitado. Portanto, todos os procedimentos precisam ser robustos, otimizados e testados com antecedência. Escolha um momento apropriado para sugerir gravações experimentais ao paciente que avisa no início do dia, bem como 15 minutos antes da sessão.

O equipamento será colocado ao lado do leito do paciente, depois conecte e ligue o monitor de vídeo do paciente e tire o computador da hibernação. Além disso, conecte o sistema de aquisição de dados às grades ECOG por meio dos conectores divisores. Inicie o software BCI 2000.

Em seguida, com o parâmetro de origem visualizado ativado, selecione definir configuração, clique com o botão direito do mouse no visualizador e defina o filtro passa-alta para um corte de cinco hertz. Observe que essa configuração afetará apenas a visualização e não a coleta de dados. Verifique se há interferência de como uma linha é ruído, observando se a ativação de um filtro de entalhe no visualizador faz uma grande diferença no sinal.

Em caso afirmativo, tente reduzir isso removendo quaisquer fontes de interferência de energia, como cabos de diafonia não utilizados. Troque os eletrodos usados para referência e aterramento, se necessário. Se você estiver usando um rastreador ocular, calibre-o usando o software de calibração fornecido pelo fabricante para evitar distrações e interrupções e minimizar possíveis interferências de sinal.

Certifique-se de que todas as TVs, rádios e telefones celulares da sala estejam desligados. Comece a sessão experimental registrando primeiro a atividade da linha de base. Instrua o sujeito a relaxar e permanecer imóvel com os olhos abertos.

Em seguida, inicie o processamento de sinal fictício da fonte do amplificador GUSB e a apresentação do estímulo. Módulos de tarefa. Registre seis minutos de atividade de linha de base com iluminação confortável em um ambiente silencioso.

Em seguida, inicie a ferramenta de GUI de dados para modelar configurada para extrair recursos em cinco compartimentos de hertz de 70 a 110 hertz, usando o método de entropia máxima para cada 500 milissegundos de dados. Pressione construir modelo para construir um modelo probabilístico dos recursos espectrais selecionados usando misturas de gálio. Agora dê instruções precisas ao paciente para a tarefa experimental que será executada nesta tarefa.

O sujeito realizará cada tarefa por 10 segundos de cada vez em cada uma das cinco repetições. Inicie os módulos de tarefa de apresentação de lava e estímulo da fonte do amplificador GUSB Siegfried Sig Pro e configure o operador para carregar o modelo probabilístico, o modelo cortical e as coordenadas de eletrodo bidimensionais e tridimensionais. Pressione start no operador para iniciar o experimento e iniciar o processo de mapeamento.

Os dados brutos são transmitidos automaticamente junto com os marcadores de eventos até que a suspensão seja pressionada ou a execução experimental termine, cada vez que iniciar ou retomar for pressionado, um novo arquivo será criado para evitar a substituição de dados anteriores durante cada tarefa. O software Siegfried detecta a atividade ECOG relacionada à tarefa que é apresentada em mapas bidimensionais e tridimensionais continuamente atualizados do córtex. O tamanho e a vermelhidão de cada círculo representam sua importância na tarefa de execução.

O dimensionamento dos círculos para valores máximos de R ao quadrado pode ser controlado usando os controles deslizantes durante toda a sessão. Certifique-se de monitorar o comportamento do paciente e os sinais ECOG para suspeitas de convulsões e esteja pronto para alertar imediatamente e responder às instruções da equipe médica. Aqui vemos um exemplo de radiografia lateral para um paciente representativo.

Os círculos amarelos marcam os eletrodos implicados na linguagem receptiva, conforme posteriormente identificados pelo mapeamento de estimulação eletrocortical. Aqui é mostrada uma fotografia tirada durante a implantação para este paciente. Esses esquemas mostram os resultados do mapeamento de Siegfried em um layout bidimensional esquemático.

O tamanho e a vermelhidão de cada disco representam a importância do envolvimento de cada eletrodo na tarefa em relação à linha de base, e aqui a mesma estatística é mapeada para colorir em um modelo cerebral tridimensional renderizado a partir da ressonância magnética do paciente. Este vídeo demonstrou como os dados ECOG humanos podem ser registrados para fins de pesquisa e processados em tempo real usando o pacote de software BCI 2000. Um exemplo de aplicativo em tempo real do BCI 2000 é a ferramenta de mapeamento funcional.

Siegfried O mapeamento de Siegfried pode ser executado em 10 minutos, dependendo do número de tarefas executadas. Os resultados preliminares podem ser vistos em segundos e resultados estáveis podem ser obtidos em cinco a 10 repetições, cada uma com 10 segundos. As vantagens de um mapeamento de Siegfried são a relevância funcional em toda a grade de uma só vez, enquanto a estimulação elétrica requer estimulação de corrente em cada local do eletrodo, o que consome muito mais tempo e pode potencialmente induzir convulsões.

Ainda fazemos mapeamento elétrico, mas usando Siegfried inicialmente obtemos um mapa preliminar rápido que atenua muito o processo. No futuro. Espera-se que a melhoria do design da grade permita aplicações além do monitoramento da epilepsia, por exemplo, em pacientes com AVC, para restaurar a função, para o movimento de membros protéticos e também melhorar a comunicação em pessoas com paralisia da musculatura vocal ou doenças do tipo LS.

Obrigado por assistir.