Die Autoren haben keine Bestätigungen oder finanzielle Angaben.

Stellen Sie sicher, dass jeder Patient ist für die Eignung für die Studie überprüft und entsprechende Patienten müssen für die Teilnahme an der Studie nach den örtlichen IRB Verfahren zugestimmt. 1. Patientenauswahl für SEEG und Forschung <ol><li> Patientenauswahl für SEEG Hinweis: Epilepsie-Patienten müssen klinisch durch ein multidisziplinäres Team, bestehend aus epileptologists, Neuropsychologen und Neurochirurgen zu bewerten. <ol><li> Stellen Sie sicher, dass der Patient medizinisch refraktären fokalen Epilepsie, definiert als Mißachtung von mindestens 2 ausreichende Studien mit Antiepileptika Medikamente reagieren. </li><li> Stellen Sie sicher, dass nicht-invasiven Techniken haben es versäumt, die epileptischen Foci zu lokalisieren. </li><li> Bestätigen Sie mit der multidisziplinären Team, dass Patienten nicht geeignet für die Untersuchung nur mit subduralen Gitterelektroden. </li><li> Bestätigen Sie mit der multidisziplinären Team, dass es klinischen Verdacht auf eine tiefe Anfallsbeginn Zone. </li></ol></li> &lt;li&gt; Die Patientenauswahl für die Forschungsaufgabe <ol><li> Stellen Sie sicher, dass Thema ist im Alter von 13 und 65 Jahren. </li><li> Erhalten Zustimmung oder Zustimmung (mit Zustimmung der Eltern, wenn unter dem Alter von 18 Jahren) aus dem Patienten. </li><li> Stellen Sie sicher, dass die Versuchspersonen in der Lage sind, um die Aufgabe zu besuchen und mit der Prüfung zusammenarbeiten. </li></ol></li></ol> 2. Vorbereitung und Implantationstechnik <ol><li> Führen Sie eine volumetrische T2 und kontrastverstärkten T1 volumetrischen MRT präoperativ und übertragen Sie die Bilder in die stereotaktische Navigationssoftware, gemäß dem Protokoll des Herstellers. <ol><li> Planen Sie die Tiefenelektrode Ziele auf der Grundlage der MRT und klinischer Verdacht auf Anfallsherde. ANMERKUNG: Die Beispiele basieren auf der BrainLab Navigationssoftware und sind somit spezifisch für dieses System. Es kann jedoch jede stereotaktische Navigationssoftware verwendet werden, um Tiefenelektrode Trajektorien und Platzierung zu planen. </li><li> Definieren Sie die interessierende anatomische Region alsder Zielpunkt in der &quot;stereotaktische Planung&quot; Funktion in der stereotaktischen Navigationssoftware. </li><li> Verwenden Sie beispielsweise DACC als Ziel von Interesse. Um seine Flugbahn, drücken Sie definieren &quot;Neue Flugbahn&quot;, und drücken Sie dann &quot;Ziel&quot; und klicken Sie auf die DACC. Zentrieren Sie das Ziel in der Mitte des DACC durch die Untersuchung DACC in allen 3 Ebenen (axial, koronal und sagittal) und klicken Sie auf die Mitte des DACC in jeder Ebene. <ol><li> Definieren Sie den Einstiegspunkt auf der Kopfhaut in der &quot;stereotaktische Planung&quot; Funktion in der stereotaktischen Navigationssoftware. </li></ol></li><li> Wählen Sie beispielsweise einen Punkt auf der Kopfhaut, die den kürzesten Weg zu dem DACC sein scheint. Drücken Sie auf &quot;Eintrag&quot; und wählen Sie den Punkt auf der Kopfhaut, den Einstiegspunkt zu machen. </li><li> Klicken Sie auf und ziehen Sie die &quot;Ziel&quot; und &quot;Eintrag&quot; Punkte, um die definierten Trajektorie ändern, um kortikalen und subkortikalen vaskulären Strukturen sowie mögliche eloquent ce vermeidenrebral Regionen. </li><li> Wiederholen Sie dies für alle geplanten Tiefe Elektrode Ziele (Abbildung 1). </li><li> Zugeben, der Patient am Morgen der Operation, bringen in den Operationssaal, und induzieren unter Vollnarkose 26,27. </li><li> Bringen Sie ein Cosman-Roberts-Wells (CRW) stereotaktischen Kopfrahmen auf den Kopf des Patienten mit Schädel-Schrauben. </li><li> Besorgen Sie sich eine volumetrische CT mit dem Förderturm an Ort und Stelle. </li><li> Laden Sie die Volumen CT- und MRT-Bilder in die stereotaktische Navigationssoftware über den &quot;Laden und Import&quot; Funktion. </li><li> Klicken Sie auf die Funktion &quot;Lokalisierung&quot; im stereotaktische Navigationssoftware. </li><li> Lokalisieren Sie die CRW Fördergerüst, indem Sie auf alle durch die stereotaktische Navigationssoftware als mit dem Förderturm und dann Drücken der &quot;Assign Localizer&quot; -Taste definiert Bildern. </li><li> Klicken Sie auf die Funktion &quot;AC / PC Lokalisierung&quot; im stereotaktische Navigationssoftware. </li><li> Identifikationentify die vorderen und hinteren Kommissuren auf der Grundlage ihrer anatomischen Lage. </li><li> Bezeichnen Sie die vordere und hintere Kommissuren über die Funktion &quot;AC / PC-System&quot; in der stereotaktischen Navigationssoftware. </li><li> Klicken Sie auf die Funktion &quot;Bild Fusion&quot; in der stereotaktischen Navigationssoftware. </li><li> Führen Sie die CT-Bilder mit den MRT-Bilder in der stereotaktischen Navigationssoftware 28,29. Klicken Sie auf das gepaart volumetrischen CT und MRT-Bildern unter der Registerkarte &quot;Fusion&quot; und klicken Sie auf &quot;Auto-Fusion&quot;. Hinweis: Dadurch wird das MRI in den stereotaktischen Rahmen Koordinaten. </li><li> Klicken Sie auf die Funktion &quot;stereotaktische Planung&quot; in der stereotaktischen Navigationssoftware und bestätigen die geplanten Trajektorien aus den Schritten 2.1.2 - 2.1.6. </li><li> Wählen Sie das volumetrische CT als stereotaktischen Referenz unter dem Reiter &quot;Stereotaktische Funktionen&quot;. </li><li> Klicken Sie auf das Symbol &quot;Drucken&quot; in ter vertikalen Spalte von Symbolen, um die endgültigen stereotaktischen Koordinaten für jede Tiefe Elektrodenbahn 30,31 drucken. </li></ol></li><li> Implantationstechnik <ol><li> Bringen Sie den Patienten in den Operationssaal nach dem CT-Scan. </li><li> Bereiten Sie und drapieren das Operationsfeld mit Routine sterilen Methoden 32,33. </li><li> Sicherzustellen, dass ein Fluoroskop ist im Operationsraum und zusammen mit dem Rest des Operationsfeldes drapiert. </li><li> Mit den gedruckten stereotaktischen Koordinaten mit Schritt 2.1.20, stellen Sie die Koordinaten für die erste Tiefe Elektrode auf dem Fördergerüst. Hinweis: Die stereotaktischen Koordinaten werden in 3 Ebenen gegeben: lateral (x), einer vertikalen (y) und anterior-posterior (z). Zum Beispiel können die gedruckten Koordinaten für ein Ziel in der rechten DACC sind 48,2 mm AP, 6,6 mm Seitliche und +2,2 mm vertikal. Das Fördergerüst wird dann an diesen Koordinaten entsprechend eingestellt. </li><li> Ziehen Sie die Führungsblock bis auf die Haut und markieren Sie die Lage des Bohrloch auf der sCalp mit einem Markierungsstift. Befestigen Sie den Führungsblock an Ort und Stelle auf der Grundlage der stereotaktischen Koordinaten und als solche sind keine Sehenswürdigkeiten notwendig, den Schnitt zu markieren. </li><li> Injizieren 2 - 3 ml 0,5% Bupivacain in einer 1: 100.000-Verdünnung von Epinephrin in die markierte Einschnitt. </li><li> Machen Sie einen Namen in der Kopfhaut mit einem Skalpell bis auf den Schädel in den markierten Schnitt. </li><li> Cauterize die Dermis und tiefe Gewebe mit monopolaren Kauter mit beschichtetem Verschluss gerichtet, um jede Blutung aus Gefäße in der Haut oder Hautzellgewebes zu minimieren. </li><li> Bohren Sie ein Bohrloch mit einem 2,1 mm Spiralbohrer in der Mitte des Einschnitts. </li><li> Öffnen Sie die Dura mit einem starren Verschluss Sonde. Schrauben Sie einen Ankerbolzen in den Schädel. Legen Sie eine abgemessene Stilett Sonde durch die Ankerbolzen, um einen Titel für die Elektrode zu machen. </li><li> Die Elektrode vorsichtig voran auf die vorausberechnete Tiefe. Ziehen Sie die Befestigungsschraube der Kappe nach unten, um die Elektrode zu sichern. </li><li> Wiederholen Sie diesen Vorgang für alledie Tiefenelektroden. </li><li> Stellen Sie den Durchleuchtungs unten und Kopf des Patienten sowohl in der AP und die Querebene umgibt den Durchleuchtungsbildern zu erhalten, um eine angemessene Platzierung Trajektorien aller Elektroden zu gewährleisten. </li><li> Die Elektroden an der klinischen EEG-System, um geeignete Impedanzen zu überprüfen. </li><li> Beginnen Sie den Patienten aus der Narkose und Transport in den Aufwachraum, und anschließend in die EWU. </li><li> In der EWU, überwachen den Patienten über geschlossenen Kreislauf Monitoring für klinische Anfälle und über ECoG für elektro Beweis für Anfälle. </li></ol></li></ol> 3. Verhaltensaufgabe und Datenerfassung <ol><li> Behavioral Aufgabe <ol><li> Öffnen Verhaltens Software auf dem Computer läuft, um ausschließlich die Verhaltens Software gewidmet. Hinweis: Die zur Verfügung gestellt werden auf MonkeyLogic, einer MATLAB-Toolbox für die Darstellung und Ausführung der zeitlich präzisen psychoAufgaben 34,35 entworfen basierte Anweisungen und sind somit specific zu diesem Verhaltens Software-Plattform. Dieses Programm basiert auf Matlab Version 2010a jedoch ausgeführt und erfordert die &quot;Data Acquisition Toolbox.&quot;, Jede Verhaltens Software-Plattform in der Lage, visuelle Reize präsentiert und Aufnahme elektrophysiologischer Daten verwendet werden könnten. </li><li> Stellen Sie die Bedingungen Datei entwickelt, um die MSIT Aufgabe ausgeführt werden, um alle vier Testarten gleich häufig sind. Hinweis: Die MSIT Aufgabe besteht darin, präsentiert das Thema mit einem Cue aus drei Zahlen zwischen 0 und 3, in denen zwei der Zahlen, sind die gleichen, und eine Zahl die &quot;Distraktoren&quot;, das &quot;Ziel&quot;, ist anders. <ol><li> Weisen Sie den Gegenstand, um das &quot;Ziel&quot; durch Drücken der entsprechenden Taste auf einem Tastenfeld zu identifizieren. Wenn &quot;1&quot; das Ziel ist, ist die linke Taste die richtige Wahl. Wenn &quot;2&quot;, die mittlere Taste, und wenn &quot;3&quot;, die rechte Taste. &#39;0&#39; bezieht sich nicht auf eine mögliche Taste entsprechen (Abbildung 2). </li&gt; </ol></li><li> Drücken Sie die Schaltfläche &quot;Bedingungen&quot; und wählen Sie die gewünschten Bedingungen Datei im vorherigen Schritt festgelegt. Hinweis: Es gibt zwei Arten von kognitiven Störungen, die einen Konflikt während des Entscheidungsprozesses zu induzieren. Flanker Interferenz Versuche auftreten, wenn die Distraktoren sind möglich (1, 2, oder 3, anstatt 0) Taste Auswahl (z. B. 121), während die räumlichen Störungen Versuche auftreten, wenn räumliche Position der Zielnummer sich von dem Antwort Position (Beispiel 200 , bei dem die mittlere Taste ist die richtige Antwort, trotz der Tatsache, dass die Zielnummer ist in der linken Position). Es gibt vier Testtypen auf der Grundlage der Anwesenheit oder Abwesenheit dieser beiden Interferenztypen. </li><li> Testen Sie die Verhaltens Monitor, indem Sie auf &quot;Test&quot; im Display-Box. 3 Sek - Der Monitor sollte den Test visuellen Reiz für 2 zeigen. </li><li> Schließen Sie das Thema Schnittstellengerät (Taste Box) an die analogen Eingänge auf der DatenErfassungskarte auf dem Computer, um die Aufzeichnung der elektrophysiologischen Daten über drei Standard-BNC-Kabel gewidmet. </li><li> Schließen Sie die Taste Box an eine Stromquelle. </li><li> Schließen Sie das Datenerfassungskarte mit dem 512-Kanal-neuronalen Signalprozessor über ein Flachkabel aufgeteilt in neun Bändern. 8 der Bänder an die Ports 0 verbunden - 7 auf der digitalen I / O-Abschnitt der Datenerfassungsplatine, während der 9-ten Band mit Port 0 an der digitalen PFI Teil der Datenerfassungsplatine verbunden. Anmerkung: Die Schleife senden digitale 8-Bit-Marker (Ports 0-7, digitale I / O) und ein Strobe-Impuls (Port 0, digital PFI), dem neuronalen Signalprozessor. </li><li> Stellen Sie die gewünschte Abtastrate in der neuronalen Signalprozessor-Software. <ol><li> In diesem Beispiel stellen Sie die gewünschte Abtastrate zu 50.000 Samples pro Sekunde, alias und down-Proben Online zu 1.000 Samples pro Sekunde. Stellen Sie die Sample-Rate, um die spezifischen Ziele der Aufgabe passen. Sub-Millisekunden-Timing-Genauigkeiterfordert eine extrem hohe Abtastrate. </li></ol></li><li> Schließen Sie den Verstärker an das neuronale Signalprozessor über Lichtwellenleiter. </li><li> Verbinden des neuronalen Signalprozessor zur Datenstreamer und der optischen PCI-Karte in dem neuronalen Datenerfassungscomputer über Glasfaserkabel. </li></ol></li><li> Datenerfassung <ol><li> Verwenden Sie den Forschungsstand zur EWU-Elektrophysiologie, die eine 512-Kanal-neuronalen Signalprozessor zur Verarbeitung und Filterung digitalisiert, vorverstärkten elektrischen Signale von den Tiefenelektroden. Anmerkung: Während es 512 Kanäle für die Verarbeitung, in der Praxis gibt es nie mehr als 15 bis 20 Elektroden für klinische Zwecke gegeben. Wir empfehlen daher die Aufnahme von so vielen Elektroden möglich wie Datengröße und die räumliche Auflösung ist nie ein Problem. </li><li> Transportieren Sie das Rig zu Patientenzimmer, legen Sie die Verhaltens Monitor vor dem Patienten auf einem tragbaren Tisch und eine Verbindung mit dem VerhaltenssteuerrechnerAusführen des Verhaltens Software mit einem Standard-DVI-Kabel. </li><li> Legen Sie die Aufnahme rig hinter oder neben dem Bett des Patienten, um so unauffällig wie möglich zu bleiben. </li><li> Schließen Sie das Forschungssystem zu dem Verteilergetriebe, das die Forschungs Aufnahme vom klinischen System trennt. </li><li> Steueraufnahmeparameter mit Hilfe der neuronalen Signalprozessor Software 34,35. Hinweis: Dieses System ermöglicht es unter einer Millisekunde Kontrolle über Verhaltensereignisse 34,35. Die Synchronisation zwischen Neuro- und Verhaltensdaten können entweder mit analogen Impulse für die Aufgaben Ereignisse oder digitalen Marker Codierung durchgeführt werden. Beide Signale können entweder aus den digitalen oder analogen Ausgänge des Datenerfassungsplatine zu dem analogen oder digitalen Eingänge der neuronalen Signalprozessor gesendet werden. </li><li> Die Hand des Patienten das Thema Schnittstellengerät (Schaltfläche Kasten) und geben Sie Aufgabe Anweisungen. </li><li> Klicken Sie auf &quot;Ausführen&quot;, um die Aufgabe auszuführen. </li><li> Lassen Sie den Patienten an,füllen Sie 2 Blocks von 150 Studien je. </li></ol></li></ol> 4. Datenanalyse <ol><li> Open-Software-Paket, das zur Visualisierung von elektrophysiologischen Daten ermöglicht. Anmerkung: Die nachstehenden Vorschriften bezüglich Matlab Version 2010a aber Software, die zur Visualisierung und Manipulation der elektrophysiologischen Daten ermöglichen, können verwendet werden. </li><li> Öffnen .edf Datei mit rohen elektrophysiologischen Daten aus der Studie Sitzung. </li><li> Visualisieren SEEG Signal aus der Sitzung, um sicherzustellen, gibt es keine sichtbaren Artefakten wie epileptiforme Entladungen oder Bewegungsartefakte (3A). </li><li> Überlagern Sie die Zeitimpulse von der Verhaltensaufgabe auf die rohen LFP trace (3B), um zu veranschaulichen, wie analoge Impulse Probestruktur abzugrenzen. </li><li> Mit Hilfe der Zeitimpulse, richten Sie die SEEG Spur zu Cue-Präsentation für jeden Versuch (3C). </li><li> Ausreißer (&gt; 4 Standardabweichungen) entfernenund Artefakt Spuren (Figur 3D). </li><li> Speichern Sie alle ausgerichteten Studien in einer Matrix für weitere Analysen (20 gezeigten Studien in 3E gestapelt). </li><li> Durchschnittliche LFP Aktivität in Studien zu Auswirkungen von Lärm, Artefakt, oder EEG-Aktivität nicht auf die präsentierten Stimuli zu reduzieren und um das Signal von Interesse (3F) zu erhöhen. </li><li> Erstellen Sie die rohen, Versuch gemittelten Spektrogramm mit Multi-Kegel Spektralanalyse 36-38. Anmerkung: Zeit-Frequenz-Analyse, um die spezifische spektral-temporalen Dynamik über einzelne oder mehrfache Studien untersuchen verwendet werden. Dieses Verfahren ermöglicht die Untersuchung der neuronalen Schwingungen bei verschiedenen Frequenzen über die Zeit. </li><li> Füllt das Signal von jedem Versuch mit Nullen auf die nächste größte Potenz von 2, um Randeffekte zu vermeiden. </li><li> Tragen Sie eine 800 ms-Schiebefenster mit 5 führenden verjüngt und ein Zeit-Bandbreite-Produkt von 9 alle 10 ms durch die Dauer des Signals, um die Spezifikation zu erstellentrogram (4A). </li><li> Multiplizieren Sie das Protokoll des Spektrogramm von 10 und zu normalisieren, um höhere Frequenzinformationen. Anmerkung: Die Spektrogramme durch eine Wahrscheinlichkeitsverteilung (dh jeder Frequenzwert an den negativen 2. Potenz) (4B), das mittlere Spektrum einiger Grundaktivität (4C) oder durch Teilen durch die mittlere und Subtrahieren der normalisiert Standardabweichung der Werte in jedem Frequenzband (4D). Dieses Verfahren erlaubt die Untersuchung der spezifischen Frequenzbänder sowohl in rohen und normalisierten Formen über die Zeit für die spezifisch für die Aufgabe ändert. Zum Beispiel hohe Gamma-Band-Aktivierung - ist (70 150 Hz), die in 3E gezeigt ist, angenommen, dass lokale erregenden der örtlichen neuronalen Population der Elektrode 39,40 umliegenden widerspiegeln. </li></ol>

Die Autoren haben keinen Interessenkonflikt offen zu legen.

In diesem Papier SEEG wurde verwendet, um die Aktivität der lokalen neuronaler Populationen im DACC während einer Entscheidungsaufgabe des Menschen untersucht. Frühere Arbeiten haben die Aktivität einzelner Nervenzellen im DACC sucht unter Verwendung intraoperativer microelectode Aufnahmen 14 und gezeigt, dass DACC Aktivität wird durch vorherige Aktivität moduliert. Mikroelektroden-Studien ermöglichen die Untersuchung der Spick Aktivität einzelner Nervenzellen. SEEG misst LFP, die den aufsummierten sy...

Epilepsie, eine gemeinsame neurologische Erkrankung im Laufe der Zeit, gekennzeichnet durch mehrere wiederkehrende Anfälle, macht 1% der weltweiten Krankheitslast 1. Anti-epileptische Medikamente nicht, Anfälle bei 20 zu steuern - 30% der Patienten 2,3. In diesen medizinisch hartnäckigen Patienten ist Epilepsiechirurgie häufig angegeben 4,5. Die Entscheidung, mit der Operation fortzufahren erfordert Auffinden der Anfallsfokus, eine Voraussetzung für die Formulierung eines Operationsplan. Zunächst werden nicht-invasive Techniken zur lateralisieren und lokalisieren die Beschlagnahme Fokus. Elektroenzephalographie (EEG), beispielsweise Maßnahmen kortikale elektrische Aktivität von Elektroden auf der Kopfhaut aufgenommen und kann oft eine ausreichende Information über die Lage des Anfallsherd. Darüber hinaus kann die Magnetresonanztomographie (MRI) diskrete Läsionen wie hippocampalen Sklerose klassischen Pathologie in der häufigsten Form von medizinisch hartnäckige Epilepsie gesehen mesial t nachweisenemporal Epilepsie (MTLE). Häufig ist jedoch die nicht-invasive Abklärung nicht einen Anfall Fokus identifizieren. In diesen Fällen wird die invasive Elektrokortikographie (ECoG) intrazerebralen Elektroden erforderlich ist, um den Fokus zu lokalisieren und zu führen weitere chirurgische Behandlung 6. ECoG ist ein neuro Technik zur Messung elektrischer Aktivität unter Verwendung von Elektroden in direktem Kontakt mit dem Gehirn platziert. Gitter oder Streifen der Fläche (subduralen) Elektroden auf der Oberfläche des Gehirns, eines Prozesses, der eine Kraniotomie (Entfernung eines Knochendeckels) und eine große Öffnung der Dura erfordert platziert. Diese Oberflächenelektroden können über den vermeintlichen Bereich (e) des Anfallsbeginn gestellt werden. Die distalen Enden der Elektroden sind durch kleine Öffnungen in der Haut getunnelt und dem Kontrollgerät in der Epilepsie-Überwachungseinheit (EMU) verbunden ist. In der EWU wird dem Patienten für die klinische Anfallsaktivität durch kontinuierliche Video- und ECoG Aufnahmen überwacht. Diese Technik is nützlich für das Sammeln von langfristigen (Tage bis Wochen) Aufnahmen von iktale und interiktalen elektrischen Entladungen über größere Bereiche der kortikalen Oberfläche. Während diese Hirnaufnahmen sind von unschätzbarem Wert für die Untersuchung von klinisch Anfallsherde und Vermehrung, sie geben uns auch die Möglichkeit, die kognitive Funktion und Neurophysiologie des Menschen unterziehen speziell Verhaltensaufgaben zu untersuchen. ECoG Verwendung subduralen Gitterelektroden verwendet worden, um verschiedene Aspekte der Rindenfunktion, einschließlich sensorischer und Sprachverarbeitung zu untersuchen. Als eines von vielen Beispielen, gezeigt Bouchard et al die zeitliche Koordinierung der Mundmuskulatur bei der Bildung von Silben für gesprochene Sprache der ventralen sensomotorischen Cortex, eine Region, die als die menschliche Sprache sensomotorischen Cortex 7 identifiziert. Außerdem ECoG mit subduralen Gitter Platzierung auch verwendet worden, um die Mechanismen, mit denen die Menschen in der Lage sind atten studierend auf eine bestimmte Stimme in einer Menschenmenge: die so genannte &quot;Cocktail-Party-Effekt 8,9. ECoG-Aufnahmen zeigten, dass es zwei verschiedene neuronale Bands, die dynamisch verfolgen Rede Ströme, sowohl Niederfrequenzphase und High-gamma Amplitudenschwankungen, und dass es verschiedene Verarbeitungsstellen - ein &quot;Modulation&quot; Website, die beide Lautsprecher-Spuren und eine &quot;Auswahl&quot; Website, die die besuchten Talker 5 Tracks. Eine weitere neue Anwendung der ECoG mit subduralen Elektrodenplatzierung ist das Potenzial für den Einsatz mit Brain Computer Interfaces (BCI), die neuronale Aktivität, um einen externen Ausgang steuern &quot;entschlüsseln&quot;. Diese Technologie hat das Potenzial, so dass Patienten mit schweren Hirn- oder Rückenmarksverletzungen mit der Welt kommunizieren und Prothesen 10,11 manipulieren. Während subduralen Gitter Platzierung hat erheblich zu unserem Verständnis von Super beigetragenoberflächlichen kortikalen Bereichen und ist nützlich bei der Identifizierung von kortikalen epileptogenen Foci Hierzu ist jedoch erfordern eine Kraniotomie und die damit verbundenen Risiken und wird im Allgemeinen für die Untersuchung der äußeren Oberfläche des Gehirns beschränkt. Stereotaktische Elektroenzephalographie (SEEG) ist eine Technik, die die Beurteilung der tiefen epileptischen Foci 12 ermöglicht. Mit einer langen Geschichte der Verwendung in Frankreich und Italien, wird es auch zunehmend in den USA 13 verwendet. SEEG beinhaltet die Platzierung von mehreren Elektroden (in der Regel 10 bis 16) tief in die Substanz des Gehirns durch kleine (wenige mm) Spiralbohrer Bohrlöcher. Vorteile SEEG über subduralen Gitter Platzierung umfassen seine weniger invasive Art, die Leichtigkeit der Prüfung bilateralen Hemisphären, wenn erforderlich, und die Fähigkeit, dreidimensionale Karten von Anfallsausbreitung zu erzeugen. Darüber hinaus sind diese Elektroden ermöglichen die Identifikation von tiefen epileptischen Foci, die bisher nur schwer mit Oberflächenelektroden zu identifizieren waren. Diese Vorgehensweise auch provides die Möglichkeit, die die Neurophysiologie und Funktion der Tiefe kortikalen Strukturen, wie dem limbischen System, den mesoparietal Cortex, der mesotemporal Cortex und dem orbitofrontal Cortex, von denen alle bisher nur schwer direkt in Menschen untersucht untersucht werden. Dieser Beitrag zeigt, wie SEEG kann genutzt werden, um die kognitive Funktion im dorsalen anterioren cingulären Kortex (DACC) untersucht werden. DACC ist weitgehend untersucht Gehirnregion, aber es ist auch eine der schlecht verstanden. Als eine wesentliche Region für die menschliche Kognition, ist es wahrscheinlich, dass die DACC steht im Mittelpunkt der dynamischen neuronalen Verarbeitung von Entscheidungen im Zusammenhang mit der ständig wechselnden Anforderungen der Umwelt 14 verhängt. Studies in beiden Primaten 15,16 und 17 Menschen vermuten, dass die DACC integriert potenziellen Risiken und Chancen, die eine bestimmte Maßnahme, vor allem in Situationen von mehreren gleichzeitigen Spannungsfeld von 18 bis 21, und modulates diese Entscheidungen im Zusammenhang mit der bisherigen Maßnahmen und die dabei erzielten Ergebnisse 14,22,23. Die Multi-Source Interference Aufgabe (MSIT), ein Stroop-ähnliche Verhaltensaufgabe, wird häufig zur Konfliktbearbeitung im DACC zu untersuchen. Die MSIT Aufgabe aktiviert DACC durch Rekrutierung Neuronen in mehreren Domänen der Verarbeitung durch den DACC 24,25 reguliert beteiligt. Diese Aufgabe spezifisch aktiviert die DACC durch Testen Merkmale der Entscheidungsfindung, Zielerkennung, Neuheitsdetektion, Fehlererkennung, Antwortauswahl und Stimulus / Antwort-Wettbewerb. Zudem führt die MSIT Aufgabe mehreren Dimensionen der kognitiven Störungen, die in dieser Studie verwendet werden, um DACC neuronalen Antworten auf gleichzeitige widersprüchliche Reize mit SEEG untersuchen.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Trigger I/O cable</td>
			<td>Natus Medical Inc.</td>
			<td>5029</td>
			<td>PS2 to BNC cable</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>BNC cables for analog pulses</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Can be ordered from most electronics stores.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Power strip with surge protection and battery backup</td>
			<td>Tripp Lite</td>
			<td>SMART500RT1U UPC</td>
			<td>Power source and backup</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>National instruments multifunctional daq data acquisition box NI PCIe-6382 DAQ cards</td>
			<td>National Instruments</td>
			<td>PCIe-6382 w/ BNC 2090A</td>
			<td>PCI cards for behavioral control interface</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Custom made button box - human interface device</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Any human interface device with three buttons may be used. Alternatively, 3 keyboard buttons may be used.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Xltek 128 channel clinical intracranial EEG monitoring system EMU128FS</td>
			<td>Natus Medical Inc.</td>
			<td>002047c</td>
			<td>Clinical recording system</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Subject monitor and associated cables for visual stimulus presentation</td>
			<td>Dell</td>
			<td>U2212HMc</td>
			<td>Most Monitors are adequate here.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Personal comptuer running behavioral software with DAQ cards installed</td>
			<td>Superlogics</td>
			<td>SL-2U-PD-Q87SLQ-BA</td>
			<td>Computer for recording neural data</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Mains cable for monitor</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Usually comes with the monitor, can be purchased at any electronics store.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Monkey Logic software which runs on Matlab 2010A</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Free from MonkeyLogic website</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MATLAB 2010a software with data acquisition toolbox</td>
			<td>Mathworks</td>
			<td></td>
			<td>Matlab software</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>sEEG electrodes AD TECH or PMT</td>
			<td>AD TECH</td>
			<td>2102-##-101</td>
			<td>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)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cabrio connectors</td>
			<td>PMT</td>
			<td>2125-##-01</td>
			<td>The ## in the catalog number indicates the number of contacts on the electrode (08, 10, 12, or 16)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tucker Davis Technologies Amplifier</td>
			<td>Tucker Davs Technologies</td>
			<td>PZ5</td>
			<td>preamplifier for neural data</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tucker Davis Technologies processor</td>
			<td>Tucker Davs Technologies</td>
			<td>RZ2</td>
			<td>Neural signal processor for neural data</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>TuckerDavis Technologies data streamer</td>
			<td>Tucker Davs Technologies</td>
			<td>RS4</td>
			<td>Data streamer and storage</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fiber optics cables to connect TDT systems</td>
			<td>Tucker Davs Technologies</td>
			<td>F05</td>
			<td>Fiber optic cables for connecting Tucker Davis Technologies&#39; prodcuts.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ribbon cable and snap serial connector for digital markers</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Can be ordered from ost electronics stores.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>personal computer fro running TDT RPvdsEx and OpenEx software</td>
			<td>Superlogics</td>
			<td>SL-2U-PD-Q87SLQ-BA</td>
			<td>computer for behavioral control</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>middle atlantics server cabinet with casters</td>
			<td>Middle Atlantic Products</td>
			<td>PTRK-21</td>
			<td>Server case to house all of the research items</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tucker Davis Technologies splitter box to split clinical and research recrodings</td>
			<td>Tucker Davs Technologies</td>
			<td></td>
			<td>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&#39;t interfere with clinical care.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Researcher monitor with requisite cables</td>
			<td>Dell</td>
			<td>U2212HMc</td>
			<td>Most Monitors are adequate here.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>button box power source - 5 volts, 2 amperes</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Can be purchased at any electronics store.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>TDT optical interface PCI card</td>
			<td>Tucker Davs Technologies</td>
			<td>P05</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

investigating the function of deep cortical and subcortical structures using stereotactic electroencephalography: lessons from the anterior cingulate cortex

Stereotaktische Elektroenzephalographie (SEEG) ist eine Technik verwendet, um Krampfanfälle zu Brennpunkten bei Patienten mit medizinisch schwer behandelbarer Epilepsie zu lokalisieren. Das Verfahren beinhaltet die Platzierung der chronischen mehrere Tiefenelektroden in Regionen des Gehirns typischerweise über subduralen Gitterelektrodenplatzierung unzugänglich. SEEG stellt somit eine einzigartige Gelegenheit, um die Gehirnfunktion zu untersuchen. In diesem Beitrag zeigen wir, wie SEEG kann die Rolle des dorsalen anterioren cingulären Kortex (DACC) in kognitive Kontrolle zu untersuchen. Wir sind eine Beschreibung des SEEG Verfahren, was die chirurgische Platzierung der Elektroden. Wir beschreiben die Komponenten und Verfahren erforderlich, um lokale Feldpotential (LFP) Daten von zustimmenden Probanden, während sie in einem Verhaltens Aufgabe beschäftigt sind aufzuzeichnen. Im vorliegenden Beispiel, spielen Themen eine kognitive Störungen Aufgabe, und wir zeigen, wie Signale aufgezeichnet und von Elektroden in der dorsalen anterioren cingulären Cortex, eine Fläche intim analysiertLICH an der Entscheidungsfindung beteiligt. Wir schließen mit weiteren Vorschlägen der Weisen, in denen diese Methode zur Untersuchung von menschlichen kognitiven Prozessen verwendet werden.

Sobald ein Patient für SEEG Elektrodenplatzierung gewählt, er / sie erfährt eine Volumen T2 und T1 kontrastverstärkten MRT. SEEG Elektrodenbahnen werden dann geplant mit stereotaktischen Navigation der volumetrischen MRT-Sequenzen (Abbildung 1). Diese Technik ermöglicht die Sammlung von lokalen Feldpotentiale von Strukturen tief in die Rinde wie dorsalen anterioren cingulären Kortex (hellorange Flugbahn, Abbildung 1), die nicht mit typischen Oberflächenelektrodenplatzierung mögl...

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Investigating the Function of Deep Cortical and Subcortical Structures Using Stereotactic Electroencephalography: Lessons from the Anterior Cingulate Cortex

Stereotaktische Elektroenzephalographie (SEEG) ist eine Operationstechnik in der Epilepsiechirurgie verwendet, um zu lokalisieren Anfallsherde. Sie bietet auch eine einzigartige Gelegenheit, die Gehirnfunktion zu untersuchen. Hier beschreiben wir, wie SEEG kann verwendet werden, um kognitive Prozesse beim Menschen untersucht werden.

Die Untersuchung der Funktion von Deep kortikalen und subkortikalen Strukturen Mit Stereotaktische Elektroenzephalographie: Lehren aus der anterioren cingulären Cortex

Stereotactic Electroencephalography (SEEG) is a technique used to localize seizure foci in patients with medically intractable epilepsy. This procedure ...

investigating-function-deep-cortical-subcortical-structures-using

Research

JoVE Journal

Neuroscience

12.1K Aufrufe.  Columbia University Medical Center, New York Presbyterian Hospital.  Stereotaktische Elektroenzephalographie (SEEG) ist eine Operationstechnik in der Epilepsiechirurgie verwendet, um zu lokalisieren Anfallsherde. Sie bietet auch eine einzigartige Gelegenheit, die Gehirnfunktion zu untersuchen. Hier beschreiben wir, wie SEEG kann verwendet werden, um kognitive Prozesse beim Menschen untersucht werden. 

Serie: Investigating the Function of Deep Cortical and Subcortical Structures Using Stereotactic Electroencephalography: Lessons from the Anterior Cingulate Cortex

Investigating Social Cognition in Infants and Adults Using Dense Array Electroencephalography (dEEG)

Dense array electroencephalography (dEEG), which provides a non-invasive window for measuring brain activity and a temporal resolution unsurpassed by any other current brain imaging technology1,2, is being used increasingly in the study of social cognitive functioning in infants and adults. While dEEG is enabling researchers to examine brain activity patterns with unprecedented levels of sensitivity, conventional EEG recording systems continue to face certain limitations, including 1) poor spatial resolution and source localization3,4,2) the physical discomfort for test subjects of enduring the individual application of numerous electrodes to the surface of the scalp, and 3) the complexity for researchers of learning to use multiple software packages to collect and process data. Here we present an overview of an established methodology that represents a significant improvement on conventional methodologies for studying EEG in infants and adults. Although several analytical software techniques can be used to establish indirect indices of source localization to improve the spatial resolution of dEEG, the HydroCel Geodesic Sensor Net (HCGSN) by Electrical Geodesics, Inc. (EGI), a dense sensory array that maintains equal distances among adjacent recording electrodes on all surfaces of the scalp, further enhances spatial resolution4,5,6 compared to standard dEEG systems. The sponge-based HCGSN can be applied rapidly and without scalp abrasion, making it ideal for use with adults7,8, children9,10,11, and infants12, in both research and clinical4,5,6,13,14,15 settings. This feature allows for considerable cost and time savings by decreasing the average net application time compared to other dEEG systems. Moreover, the HCGSN includes unified, seamless software applications for all phases of data, greatly simplifying the collection, processing, and analysis of dEEG data.
The HCGSN features a low-profile electrode pedestal, which, when filled with electrolyte solution, creates a sealed microenvironment and an electrode-scalp interface. In all Geodesic dEEG systems, EEG sensors detect changes in voltage originating from the participant's scalp, along with a small amount of electrical noise originating from the room environment. Electrical signals from all sensors of the Geodesic sensor net are received simultaneously by the amplifier, where they are automatically processed, packaged, and sent to the data-acquisition computer (DAC). Once received by the DAC, scalp electrical activity can be isolated from artifacts for analysis using the filtering and artifact detection tools included in the EGI software. Typically, the HCGSN can be used continuously for only up to two hours because the electrolyte solution dries out over time, gradually decreasing the quality of the scalp-electrode interface.
In the Parent-Infant Research Lab at the University of Toronto, we are using dEEG to study social cognitive processes including memory, emotion, goals, intentionality, anticipation, and executive functioning in both adult and infant participants.

Investigating Social Cognition in Infants and Adults Using Dense Array Electroencephalography dEEG

Dense array electroencephalography is being used increasingly to study social cognitive functions in infants and adults. Here we present an established methodology that represents a significant improvement on conventional methodologies for studying EEG in infants and adults.

Untersuchung Social Cognition in Kinder und Erwachsene mit Dense Array Elektroenzephalographie ( D EEG)

Dense array electroencephalography (dEEG), which provides a non-invasive window for measuring brain activity and a temporal resolution unsurpassed by any ...

Forschung

Neurowissenschaften

Simultaneous Electroencephalography, Real-time Measurement of Lactate Concentration and Optogenetic Manipulation of Neuronal Activity in the Rodent Cerebral Cortex

Although the brain represents less than 5% of the body by mass, it utilizes approximately one quarter of the glucose used by the body at rest1. The function of non rapid eye movement sleep (NREMS), the largest portion of sleep by time, is uncertain. However, one salient feature of NREMS is a significant reduction in the rate of cerebral glucose utilization relative to wakefulness2-4. This and other findings have led to the widely held belief that sleep serves a function related to cerebral metabolism. Yet, the mechanisms underlying the reduction in cerebral glucose metabolism during NREMS remain to be elucidated.
	One phenomenon associated with NREMS that might impact cerebral metabolic rate is the occurrence of slow waves, oscillations at frequencies less than 4 Hz, in the electroencephalogram5,6. These slow waves detected at the level of the skull or cerebral cortical surface reflect the oscillations of underlying neurons between a depolarized/up state and a hyperpolarized/down state7. During the down state, cells do not undergo action potentials for intervals of up to several hundred milliseconds. Restoration of ionic concentration gradients subsequent to action potentials represents a significant metabolic load on the cell8; absence of action potentials during down states associated with NREMS may contribute to reduced metabolism relative to wake.
	Two technical challenges had to be addressed in order for this hypothetical relationship to be tested. First, it was necessary to measure cerebral glycolytic metabolism with a temporal resolution reflective of the dynamics of the cerebral EEG (that is, over seconds rather than minutes). To do so, we measured the concentration of lactate, the product of aerobic glycolysis, and therefore a readout of the rate of glucose metabolism in the brains of mice. Lactate was measured using a lactate oxidase based real time sensor embedded in the frontal cortex. The sensing mechanism consists of a platinum-iridium electrode surrounded by a layer of lactate oxidase molecules. Metabolism of lactate by lactate oxidase produces hydrogen peroxide, which produces a current in the platinum-iridium electrode. So a ramping up of cerebral glycolysis provides an increase in the concentration of substrate for lactate oxidase, which then is reflected in increased current at the sensing electrode. It was additionally necessary to measure these variables while manipulating the excitability of the cerebral cortex, in order to isolate this variable from other facets of NREMS.
	We devised an experimental system for simultaneous measurement of neuronal activity via the elecetroencephalogram, measurement of glycolytic flux via a lactate biosensor, and manipulation of cerebral cortical neuronal activity via optogenetic activation of pyramidal neurons. We have utilized this system to document the relationship between sleep-related electroencephalographic waveforms and the moment-to-moment dynamics of lactate concentration in the cerebral cortex. The protocol may be useful for any individual interested in studying, in freely behaving rodents, the relationship between neuronal activity measured at the electroencephalographic level and cellular energetics within the brain.

A procedure is described for manipulating the activity of cerebral cortical pyramidal neurons optogenetically while the electroencephalogram, electromyogram, and cerebral lactate concentration are monitored. Experimental recordings are performed on cable-tethered mice while they undergo spontaneous sleep/wake cycles. Optogenetic equipment is assembled in our laboratory; recording equipment is commercially available.

Gleichzeitige Elektroenzephalographie, Real-time Messung der Laktat-Konzentration und optogenetische Manipulation der neuronalen Aktivität in der Nagetier Cerebral Cortex

Although the brain represents less than 5% of the body  by mass, it utilizes approximately one quarter of the glucose used by the body  at rest1. The ...

Juxtasomal Biocytin Labeling to Study the Structure-function Relationship of Individual Cortical Neurons

The cerebral cortex is characterized by multiple layers and many distinct cell-types that together as a network are responsible for many higher cognitive functions including decision making, sensory-guided behavior or memory. To understand how such intricate neuronal networks perform such tasks, a crucial step is to determine the function (or electrical activity) of individual cell types within the network, preferentially when the animal is performing a relevant cognitive task. Additionally, it is equally important to determine the anatomical structure of the network and the morphological architecture of the individual neurons to allow reverse engineering the cortical network. Technical breakthroughs available today allow recording cellular activity in awake, behaving animals with the valuable option of post&#160;hoc identifying the recorded neurons. Here, we demonstrate the juxtasomal biocytin labeling technique, which involves recording action potential spiking in the extracellular (or loose-patch) configuration using conventional patch pipettes. The juxtasomal recording configuration is relatively stable and applicable across behavioral conditions, including anesthetized, sedated, awake head-fixed, and even in the freely moving animal. Thus, this method allows linking cell-type specific action potential spiking during animal behavior to reconstruction of the individual neurons and ultimately, the entire cortical microcircuit. In this video manuscript, we show how individual neurons in the juxtasomal configuration can be labeled with biocytin in the urethane-anaesthetized rat for post&#160;hoc identification and morphological reconstruction.

To understand the structure of neuronal networks, functional and morphological characterization of individual neurons is a necessity. Here, we demonstrate juxtasomal biocytin labeling, which allows electrophysiological recordings in the extracellular configuration, yet maintaining the ability to intracellularly label the neuron for post&#160;hoc reconstruction of dendritic and axonal architecture.

Juxtasomal Biocytin Labeling, um die Struktur-Funktions-Beziehung der einzelnen kortikalen Neuronen Studieren

The cerebral cortex is characterized by multiple layers and many distinct cell-types that together as a network are responsible for many higher cognitive ...

Analysis of Gene Expression Changes in the Rat Hippocampus After Deep Brain Stimulation of the Anterior Thalamic Nucleus

Deep brain stimulation (DBS) surgery, targeting various regions of the brain such as the basal ganglia, thalamus, and subthalamic regions, is an effective treatment for several movement disorders that have failed to respond to medication. Recent progress in the field of DBS surgery has begun to extend the application of this surgical technique to other conditions as diverse as morbid obesity, depression and obsessive compulsive disorder. Despite these expanding indications, little is known about the underlying physiological mechanisms that facilitate the beneficial effects of DBS surgery. One approach to this question is to perform gene expression analysis in neurons that receive the electrical stimulation. Previous studies have shown that neurogenesis in the rat dentate gyrus is elicited in DBS targeting of the anterior nucleus of the thalamus1. DBS surgery targeting the ATN is used widely for treatment refractory epilepsy. It is thus of much interest for us to explore the transcriptional changes induced by electrically stimulating the ATN. In this manuscript, we describe our methodologies for stereotactically-guided DBS surgery targeting the ATN in adult male Wistar rats. We also discuss the subsequent steps for tissue dissection, RNA isolation, cDNA preparation and quantitative RT-PCR for measuring gene expression changes. This method could be applied and modified for stimulating the basal ganglia and other regions of the brain commonly clinically targeted. The gene expression study described here assumes a candidate target gene approach for discovering molecular players that could be directing the mechanism for DBS.

The mechanism underlying the therapeutic effects of Deep Brain Stimulation (DBS) surgery needs investigation. The methods presented in this manuscript describe an experimental approach to examine the cellular events triggered by DBS by analyzing the gene expression profile of candidate genes that can facilitate neurogenesis post DBS surgery.

Die Analyse der Genexpression Veränderungen im Hippocampus Ratte nach Tiefenhirnstimulation des Anterior Thalamuskern

Deep brain stimulation (DBS) surgery, targeting various regions of the brain such as the basal ganglia, thalamus, and subthalamic regions, is an effective ...

Imaging Serotonergic Fibers in the Mouse Spinal Cord Using the CLARITY/CUBIC Technique

Long descending fibers to the spinal cord are essential for locomotion, pain perception, and other behaviors. The fiber termination pattern in the spinal cord of the majority of these fiber systems have not been thoroughly investigated in any species. Serotonergic fibers, which project to the spinal cord, have been studied in rats and opossums on histological sections and their functional significance has been deduced based on their fiber termination pattern in the spinal cord. With the development of CLARITY and CUBIC techniques, it is possible to investigate this fiber system and its distribution in the spinal cord, which is likely to reveal previously unknown features of serotonergic supraspinal pathways. Here, we provide a detailed protocol for imaging the serotonergic fibers in the mouse spinal cord using the combined CLARITY and CUBIC techniques. The method involves perfusion of a mouse with a hydrogel solution and clarification of the tissue with a combination of clearing reagents. Spinal cord tissue was cleared in just under two weeks, and the subsequent immunofluorescent staining against serotonin was completed in less than ten days. With a multi-photon fluorescent microscope, the tissue was scanned and a 3D image was reconstructed using Osirix software.

Supraspinal projections are important for pain perception and other behaviors, and serotonergic fibers are one of these fiber systems. The present study focused on the application of the combined CLARITY/CUBIC protocol to the mouse spinal cord in order to investigate the termination of these serotonergic fibers.

Imaging Serotonerge Fasern im Rückenmark der Maus Mit der CLARITY / CUBIC Technik

Long descending fibers to the spinal cord are essential for locomotion, pain perception, and other behaviors. The fiber termination pattern in the spinal ...

Exploring Deep Space - Uncovering the Anatomy of Periventricular Structures to Reveal the Lateral Ventricles of the Human Brain

Anatomy students are typically provided with two-dimensional (2D) sections and images when studying cerebral ventricular anatomy and students find this challenging. Because the ventricles are negative spaces located deep within the brain, the only way to understand their anatomy is by appreciating their boundaries formed by related structures. Looking at a 2D representation of these spaces, in any of the cardinal planes, will not enable visualisation of all of the structures that form the boundaries of the ventricles. Thus, using 2D sections alone requires students to compute their own mental image of the 3D ventricular spaces. The aim of this study was to develop a reproducible method for dissecting the human brain to create an educational resource to enhance student understanding of the intricate relationships between the ventricles and periventricular structures. To achieve this, we created a video resource that features a step-by-step guide using a fiber dissection method to reveal the lateral and third ventricles together with the closely related limbic system and basal ganglia structures. One of the advantages of this method is that it enables delineation of the white matter tracts that are difficult to distinguish using other dissection techniques. This video is accompanied by a written protocol that provides a systematic description of the process to aid in the reproduction of the brain dissection. This package offers a valuable anatomy teaching resource for educators and students alike. By following these instructions educators can create teaching resources and students can be guided to produce their own brain dissection as a hands-on practical activity. We recommend that this video guide be incorporated into neuroanatomy teaching to enhance student understanding of the morphology and clinical relevance of the ventricles.

This paper demonstrates the effective use of a fiber dissection method to reveal the superficial white matter tracts and periventricular structures of the human brain, in three-dimensional space, to aid student comprehension of ventricular morphology.

Erkunden Deep Space - Aufdeckung der Anatomie der periventrikulären Strukturen, die seitlichen Ventrikel des menschlichen Gehirns zu offenbaren

Anatomy students are typically provided with two-dimensional (2D) sections and images when studying cerebral ventricular anatomy and students find this ...

Simultaneous Recordings of Cortical Local Field Potentials, Electrocardiogram, Electromyogram, and Breathing Rhythm from a Freely Moving Rat

Monitoring the physiological dynamics of the brain and peripheral tissues is necessary for addressing a number of questions about how the brain controls body functions and internal organ rhythms when animals are exposed to emotional challenges and changes in their living environments. In general experiments, signals from different organs, such as the brain and the heart, are recorded by independent recording systems that require multiple recording devices and different procedures for processing the data files. This study describes a new method that can simultaneously monitor electrical biosignals, including tens of local field potentials in multiple brain regions, electrocardiograms that represent the cardiac rhythm, electromyograms that represent awake/sleep-related muscle contraction, and breathing signals, in a freely moving rat. The recording configuration of this method is based on a conventional micro-drive array for cortical local field potential recordings in which tens of electrodes are accommodated, and the signals obtained from these electrodes are integrated into a single electrical board mounted on the animal's head. Here, this recording system was improved so that signals from the peripheral organs are also transferred to an electrical interface board. In a single surgery, electrodes are first separately implanted into the appropriate body parts and the target brain areas. The open ends of all of these electrodes are then soldered to individual channels of the electrical board above the animal's head so that all of the signals can be integrated into the single electrical board. Connecting this board to a recording device allows for the collection of all of the signals into a single device, which reduces experimental costs and simplifies data processing, because all data can be handled in the same data file. This technique will aid the understanding of the neurophysiological correlates of the associations between central and peripheral organs.

This study introduces a method for the simultaneous recording of local field potentials in the brain, electrocardiograms, electromyograms, and breathing signals of a freely moving rat. This technique, which reduces experimental costs and simplifies data analysis, will contribute to the understanding of the interactions between the brain and peripheral organs.

Gleichzeitige Aufnahmen der kortikalen lokales Feld Potentiale, Elektrokardiogramm, Elektromyogramm und Atemrhythmus aus einem frei beweglichen Ratte

Monitoring the physiological dynamics of the brain and peripheral tissues is necessary for addressing a number of questions about how the brain controls ...

Combined Transcranial Magnetic Stimulation and Electroencephalography of the Dorsolateral Prefrontal Cortex

Transcranial magnetic stimulation (TMS) is a non-invasive method that produces neural excitation in the cortex by means of brief, time-varying magnetic field pulses. The initiation of cortical activation or its modulation depends on the background activation of the neurons of the cortical region activated, the characteristics of the coil, its position and its orientation with respect to the head. TMS combined with simultaneous electrocephalography (EEG) and neuronavigation (nTMS-EEG) allows for the assessment of cortico-cortical excitability and connectivity in almost all cortical areas in a reproducible manner. This advance makes nTMS-EEG a powerful tool that can accurately assess brain dynamics and neurophysiology in test-retest paradigms that are required for clinical trials. Limitations of this method include artifacts that cover the initial brain reactivity to stimulation. Thus, the process of removing artifacts may also extract valuable information. Moreover, the optimal parameters for dorsolateral prefrontal (DLPFC) stimulation are not fully known and current protocols utilize variations from the motor cortex (M1) stimulation paradigms. However, evolving nTMS-EEG designs hope to address these issues. The protocol presented here introduces some standard practices for assessing neurophysiological functioning from stimulation to the DLPFC that can be applied in patients with treatment resistant psychiatric disorders that receive treatment such as transcranial direct current stimulation (tDCS), repetitive transcranial magnetic stimulation (rTMS), magnetic seizure therapy (MST) or electroconvulsive therapy (ECT).

The protocol presented here is for TMS-EEG studies utilizing intracortical excitability test-retest design paradigms. The intent of the protocol is to produce reliable and reproducible cortical excitability measures for assessing neurophysiological functioning related to therapeutic interventions in the treatment of neuropsychiatric diseases such as major depression.

Kombinierte Transcranial magnetische Anregung und Elektroenzephalographie des dorsolateralen präfrontalen Kortex

Transcranial magnetic stimulation (TMS) is a non-invasive method that produces neural excitation in the cortex by means of brief, time-varying magnetic ...

Chronic Implantation of Whole-cortical Electrocorticographic Array in the Common Marmoset

Electrocorticography (ECoG) allows the monitoring of electrical field potentials from the cerebral cortex with high spatiotemporal resolution. Recent development of thin, flexible ECoG electrodes has enabled conduction of stable recordings of large-scale cortical activity. We have developed a whole-cortical ECoG array for the common marmoset. The array continuously covers almost the entire lateral surface of cortical hemisphere, from the occipital pole to the temporal and frontal poles, and it captures whole-cortical neural activity in one shot. This protocol describes a chronic implantation procedure of the array in the epidural space of the marmoset brain. Marmosets have two advantages regarding ECoG recordings, one being the homologous organization of anatomical structures in humans and macaques, including frontal, parietal, and temporal complexes. The other advantage is that the marmoset brain is lissencephalic and contains a large number of complexes, which are more difficult to access in macaques with ECoG, that are exposed to the brain surface.These features allow direct access to most cortical areas beneath the surface of the brain. This system provides an opportunity to investigate global cortical information processing with high resolutions at a sub-millisecond order in time and millimeter order in space.

We have developed a whole-cortical electrocorticographic array for the common marmoset that continuously covers almost the entire lateral surface of cortex, from the occipital pole to the temporal and frontal poles. This protocol describes a chronic implantation procedure of the array in the epidural space of the marmoset brain.

Chronische Implantation des gesamten kortikalen Electrocorticographic Arrays in der Weißbüschelaffe

Electrocorticography (ECoG) allows the monitoring of electrical field potentials from the cerebral cortex with high spatiotemporal resolution. Recent ...

Stimulus-specific Cortical Visual Evoked Potential Morphological Patterns

This paper presents a methodology for the recording and analysis of cortical visual evoked potentials (CVEPs) in response to various visual stimuli using 128-channel high-density electroencephalography (EEG). The specific aim of the described stimuli and analyses is to examine whether it is feasible to replicate previously reported CVEP morphological patterns elicited by an apparent motion stimulus, designed to simultaneously stimulate both ventral and dorsal central visual networks, using object and motion stimuli designed to separately stimulate ventral and dorsal visual cortical networks.&#160; Four visual paradigms are presented: 1. Randomized visual objects with consistent temporal presentation. 2. Randomized visual objects with inconsistent temporal presentation (or jitter).&#160; 3. Visual motion via a radial field of coherent central dot motion without jitter.&#160; 4. Visual motion via a radial field of coherent central dot motion with jitter.&#160; These four paradigms are presented in a pseudo-randomized order for each participant.&#160; Jitter is introduced in order to view how possible anticipatory-related effects may affect the morphology of the object-onset and motion-onset CVEP response.&#160; EEG data analyses are described in detail, including steps of data exportation from and importation to signal processing platforms, bad channel identification&#160;and removal, artifact rejection, averaging, and categorization of average CVEP morphological pattern type based upon latency ranges of component peaks. Representative data show that the methodological approach is indeed sensitive in eliciting differential object-onset and motion-onset CVEP morphological patterns and may, therefore, be useful in addressing the larger research aim. Given the high temporal resolution of EEG and the possible application of high-density EEG in source localization analyses, this protocol is ideal for the investigation of distinct CVEP morphological patterns and the underlying neural mechanisms which generate these differential responses.&#160; &#160; &#160;&#160;

In this paper, we present a protocol to investigate differential cortical visual evoked potential morphological patterns through stimulation of ventral and dorsal networks using high-density EEG. Visual object and motion stimulus paradigms, with and without temporal jitter, are described. Visual evoked potential morphological analyses are also outlined.&#160;&#160;

Stimulusspezifische cortical Visual Evokierte potenzielle morphologische Muster

This paper presents a methodology for the recording and analysis of cortical visual evoked potentials (CVEPs) in response to various visual stimuli using ...