Este trabajo fue apoyado por EFRI-MC3: # 1,137,237 concedida a la SVS y JTG

Todas las tareas se realizaron de acuerdo a un protocolo aprobado presentado a la Junta de Revisión Institucional (IRB) de la Cleveland Clinic Foundation. Un proceso de consentimiento informado se llevó a cabo con cada paciente antes de todas las actividades de investigación. En este ejemplo, un sujeto que responde al criterio estudio que ha tenido estéreo-electroencefalografía (SEEG) electrodos implantados para la incautación se elige. El proyecto fue discutido con el tema y han dado su consentimiento para participar. 1. de inscripción del paciente <ol><li> Evaluar a los pacientes con epilepsia refractaria en consideración para la implantación de electrodos intracraneales. Si el paciente es un buen candidato para la cirugía invasiva, analizar el paciente de MRI, PET y MEG junto con la patología de convulsiones con el fin de optimizar la colocación de los electrodos. Un equipo clínico lleva a cabo todas las evaluaciones y no se toman decisiones con fines de investigación. . </li><li> Identificar a los pacientes elegibles para el estudio subsequent a la evaluación de la implantación y verificar los pacientes por el protocolo aprobado por el IRB basado en los criterios de inclusión / exclusión. NOTA: Es en el mejor interés del paciente para incluir sujetos con un aura en los criterios de inclusión. Los pacientes con auras son capaces de notificar a los investigadores que están a punto de tener un ataque; dando al paciente los investigadores y el momento de tomar las precauciones necesarias (pulsando la alarma incautación de notificar al personal clínico y tirando de todo el equipo fuera del camino). Sin embargo, si los sujetos son reclutados que no tienen un aura, asegúrese de que los dispositivos de entrada de los pacientes se pueden quitar fácilmente de la zona del paciente y que el personal está al tanto de los equipos de investigación y el protocolo. </li><li> Obtener el consentimiento informado antes de cualquier actividad de investigación, de conformidad con el IRB. Durante el consentimiento informado, explicar la investigación, haciendo hincapié en que la participación es estrictamente voluntaria y afectará de ninguna manera a los pacientes la atención clínica. En la mayoría de los casos allí is ningún beneficio directo para el paciente y su voluntad de participar es altruista. </li><li> Mantener el respeto por los derechos del paciente y la privacidad en todo momento. Recuerde a los pacientes de que su información se mantendrá anónima y confidencial, y que pueden dejar de participar en el estudio en cualquier momento bajo ninguna consecuencia. </li><li> Tener el signo paciente y salí con el consentimiento informado si él o ella entiende y está de acuerdo en participar en el estudio. Deje una copia se queda con el paciente a revisión; en caso de que tenga alguna pregunta o preocupación animar a los pacientes a comunicarse con la PI. </li></ol> 2. Comportamiento del sistema Set-up <ol><li> Antes de llevar el equipo a la habitación, asegúrese de que hay espacio suficiente en la habitación del paciente, así como el acceso a las salidas necesarias (2). </li><li> Compruebe que todos los equipos y cables están listos para acelerar la puesta en marcha. El sistema conductual incluye un fármaco aprobado por el brazo robótico (que permite al sujeto contROL un cursor durante la tarea), un ordenador portátil para controlar el programa de comportamiento, un monitor para la presentación de los estímulos de tareas, y un sistema de adquisición de datos para almacenar los datos electrofisiológicos y de comportamiento. NOTA: Hacer las modificaciones necesarias para cumplir con las necesidades específicas de la investigación de uno. Por ejemplo, utilizar una caja de botones de la interfaz de paciente en lugar del brazo robótico. </li><li> Si el paciente no está actualmente posicionada de una manera adecuada para completar la tarea, ayudar al paciente a una silla reclinable (o cama) con los brazos, en caso de tener una convulsión. NOTA: Es una buena idea para discutir el diseño del estudio, el equipo, etc, con todos los miembros de la unidad de seguimiento para informarles de lo que está pasando, cómo el grupo se interactúa con los pacientes, y cualquier posible problema que pueda surgir. </li><li> Cuando el paciente está listo, que el sistema de comportamiento en la sala y comenzar a arrancar el sistema de comportamiento y el brazo robótico. </li><li> Conecte el marke evento digitalessalida r desde el ordenador del comportamiento de los canales de CC del sistema de adquisición de electrofisiológico con el fin de bloquear las señales de tiempo SEEG grabadas con marcadores de eventos conductuales. NOTA: En este centro hay un sistema de adquisición de electrofisiológico separada designada para fines de investigación, lo que no interfieren con el sistema de adquisición de clínica. Sin embargo, es posible utilizar el sistema de adquisición de clínica, trabajando con el personal apropiado. Deben realizarse todos los esfuerzos para no interrumpir la adquisición clínica. </li><li> Calibrar el brazo robótico y la posición de tal manera que el rango de movimiento es cómodo para el paciente. Si se utiliza otro dispositivo de interfaz, asegúrese de que el equipo está funcionando correctamente y está en una posición cómoda para el sujeto que desea utilizar. </li><li> Durante el uso del brazo robótico, asegúrese de que los botones de parada de emergencia son fácilmente accesibles por los investigadores a lo largo de la tarea conductual. En el caso de un ataque, el botón de parada de emergencia espresionado y el equipo se apartó del paciente, de manera que no dañan a sí mismos. Además, no utilizamos las cintas de velcro que vienen con el sistema de robot para facilitar la retirada del paciente en caso de que ocurra un ataque. NOTA: En este ejemplo, el puerto paralelo de la plataforma comportamiento está conectado al puerto de entrada digital del sistema de adquisición mediante un cable de puerto paralelo. Señales analógicas adicionales, tales como el x &amp; y posición del brazo robótico se graban simultáneamente. </li></ol> 3. Comportamiento de tareas <ol><li> Explicar la tarea para el paciente después de la finalización de la plataforma de configurar y calibración del dispositivo de interfaz. </li><li> Utilice una tarea de comportamiento similar al juego de cartas de los niños de la &quot;guerra&quot;. Pida al paciente que hacer apuestas sobre si su tarjeta es mayor que la tarjeta de la computadora. La elección de la apuesta se basa en la percepción del valor relativo de su tarjeta de los pacientes. Simplificar el tpedir para su posterior análisis, utilizando sólo cartas del mismo palo y limitar la cubierta para los 2, 4, 6, 8, y 10 cartas numeradas. </li><li> Mostrar un taco de fijación en la pantalla durante 350 ms. Asegúrese de que el paciente mantiene el cursor sobre la marca de fijación para iniciar la tarea. </li><li> Mostrar el estímulo para 1000 ms. Permita que el paciente vea su tarjeta con la tarjeta de la computadora al lado de él boca abajo. </li><li> Tras la desaparición tarjetas, mostrar un go-cue (&lt;5.000 ms) se presentan dos opciones, pedir al paciente que apostar $ 5 o $ 20, basado en su tarjeta. Pida al paciente que coloque la apuesta por mover el cursor utilizando el brazo robótico, más su apuesta elegida. Selección aleatoria de la posición de apuesta de ensayo a ensayo para garantizar que no sesgo basado en la posición. </li><li> Después de seleccionar la apuesta, notar un 250 - 500 ms de retardo (pantalla en blanco), seguido por la revelación de la tarjeta de la computadora (1000 - 1250 ms). Observar el resultado (1.000 ms), si el ensayo fue una victoria, perder, o dibujar ycuánto se ha ganado o perdido. </li><li> Permita que el paciente practique hasta que están seguros de su rendimiento y no tienen preguntas. </li></ol> 4. Adquisición de Datos <ol><li> Grabe los datos cuando el paciente está listo y verificar que se seleccionan apropiadamente la configuración de la investigación (o clínica) sistema de adquisición. </li><li> Apague las luces de la habitación y TV para mantener el ruido de fondo a un mínimo durante la grabación. Además, se pide al paciente que se abstenga de conductas como tocando su pie, hablando o moviendo sus piernas. </li><li> Comience la tarea y registrar al paciente la realización de la tarea. Pida al sujeto para realizar la tarea durante 30 minutos. La velocidad de muestreo del sistema de brazo robótico es 1 KHz, y la de sistema de grabación SEEG es 2 KHz. NOTA: Esta duración puede ser diferente para otros paradigmas. </li></ol> Análisis 5. Datos <ol><li> En primer lugar, de-identificar los datos SEEG grabadas para asegurar que informa del pacienteción es confidencial y que sus / sus datos se presentan de forma anónima. </li><li> Obtener las coordenadas de las localizaciones de los electrodos de la MRI CT preoperatorio y postoperatorio. </li><li> Alinear las grabaciones neurofisiológicos con las marcas de tiempo digitales de los intereses de la tarea conductual. </li><li> Aplicar métodos de análisis de señales para analizar la actividad cerebral depende evento modulación. NOTA: En este estudio, se calculó la densidad espectral de potencia (PSD) del evento relacionado con señales SEEG usando Chronux multitaper caja de herramientas 26,27. Cada dato ensayo fue alineado con respecto al evento relevante (tiempo cero), y el PSD calculado se normalizó en cada contenedor de frecuencia con respecto a la línea de base PSD. </li></ol>

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J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Recording+human+electrocorticographic+(ECoG)+signals+for+neuroscientific+research+and+real-time+functional+cortical+mapping.">Recording human electrocorticographic (ECoG) signals for neuroscientific research and real-time functional cortical mapping.</a> Journal of visualized experiments : JoVE. , (2012).</li><li>Ibanez, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Motor-language+coupling:+direct+evidence+from+early+Parkinson's+disease+and+intracranial+cortical+recordings.">Motor-language coupling: direct evidence from early Parkinson's disease and intracranial cortical recordings.</a> Cortex; a journal devoted to the study of the nervous system and behavior. 49, 968-984 (2013).</li><li>Caplan, J. B., Madsen, J. 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A., Vighetto, A., Bertrand, O., Mauguiere, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Early+amygdala+reaction+to+fear+spreading+in+occipital,+temporal,+and+frontal+cortex:+a+depth+electrode+ERP+study+in+human.">Early amygdala reaction to fear spreading in occipital, temporal, and frontal cortex: a depth electrode ERP study in human.</a> Neuron. 42, 665-676 (2004).</li><li>Hudry, J., Perrin, F., Ryvlin, P., Mauguiere, F., Royet, J. 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P., Axmacher, N., Mormann, F., Halgren, E., Crone, N. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High-frequency+neural+activity+and+human+cognition:+past,+present+and+possible+future+of+intracranial+EEG+research.">High-frequency neural activity and human cognition: past, present and possible future of intracranial EEG research.</a> Progress in neurobiology. 98, 279-301 (2012).</li><li>Rogers, R. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Choosing+between+small,+likely+rewards+and+large,+unlikely+rewards+activates+inferior+and+orbital+prefrontal+cortex.">Choosing between small, likely rewards and large, unlikely rewards activates inferior and orbital prefrontal cortex.</a> The Journal of neuroscience : the official journal of the Society for Neuroscience. 19, 9029-9038 (1999).</li><li>Lachaux, J. -. P., Axmacher, N., Mormann, F., Halgren, E., Crone, N. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High-frequency+neural+activity+and+human+cognition:+Past,+present+and+possible+future+of+intracranial+EEG+research.">High-frequency neural activity and human cognition: Past, present and possible future of intracranial EEG research.</a> Prog. Neurobiol. 98, 279-301 (2012).</li><li>Gale, J. T., Martinez-Rubio, C., Sheth, S. A., Eskandar, E. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Intra-operative+behavioral+tasks+in+awake+humans+undergoing+deep+brain+stimulation+surgery.">Intra-operative behavioral tasks in awake humans undergoing deep brain stimulation surgery.</a> Journal of visualized experiments : JoVE. , (2011).</li></ol>

Los autores no tienen conflictos a revelar.

Aquí hemos presentado un método para realizar estudios electrofisiológicos intracraneales en los seres humanos que se dediquen a la tarea de comportamiento. Esta metodología y sus permutaciones simples son importantes para el estudio del movimiento humano y la cognición. Si bien existe inherentemente ventajas y desventajas de cualquier técnica, la grabación de electrodos intracraneales tiene ventajas sobre otras técnicas electrofisiológicas y de imagen. Dos de las principales ventajas son la capacidad de recoge...

La epilepsia es uno de los trastornos cerebrales más comunes, que se caracteriza por convulsiones recurrentes crónicos resultantes de las descargas eléctricas excesivas de grupos de neuronas. La epilepsia afecta a unos 50 millones de personas en todo el mundo y aproximadamente el 40% de todas las personas con epilepsia tienen convulsiones intratables que no pueden ser controlados completamente por el tratamiento médico 1. La cirugía puede resultar en estado libre de convulsiones si las áreas del cerebro responsables de la generación de las crisis (la zona epileptógena - EZ) se localizan y eliminan quirúrgicamente o desconectados. Con el fin de definir la ubicación anatómica de la EZ y su proximidad con las posibles áreas elocuentes corticales y subcorticales, un conjunto de herramientas no invasivas están disponibles: el análisis de la semiología convulsión, grabaciones electroencefalográficas-vídeo cuero cabelludo (ictales y grabaciones interictales), pruebas neuropsicológicas , la magnetoencefalografía (MEG) y la RM 2. Cuando los datos no invasiva es insuficiente para precisely definir la ubicación de la EZ hipotético, cuando existe la sospecha de la participación temprana de la corteza elocuente y áreas subcorticales o cuando existe la posibilidad de que las convulsiones multifocales, monitorización invasiva crónica puede requerir 3,4. Los métodos de monitorización invasiva crónica para definir la ubicación y los límites de un EZ puede incluir rejillas subdurales y tiras, con electrodos colocados en la superficie del cerebro, y estéreo-electroencefalografía (SEEG), cuando varios electrodos profundos se colocan en el cerebro en un período de tres dimensional de la moda. Registros intracraneales subdurales se informó inicialmente en 1939 cuando Penfield y sus colegas utilizaron electrodos de contacto únicos epidural en un paciente con una vieja izquierda fractura temporal-parietal y cuya neumoencefalografía divulgada atrofia cerebral difusa 5. Posteriormente, el uso de matrices de rejilla subdurales se hizo más popular después de múltiples publicaciones durante la década de 1980 demostraron suseguridad y eficacia 6. El método SEEG fue desarrollado y popularizado en Francia por Jean Tailarach y Jean Bancaud durante los años 50 y se ha utilizado sobre todo en Francia e Italia como el método de elección para el mapeo invasiva en la epilepsia focal refractaria 7-9. El principio de SEEG se basa en correlaciones anatomo-electro-clínicos, que toma como principio fundamental la organización espacio-temporal de 3 dimensiones de la descarga epiléptica en el cerebro, en correlación con la semiología convulsión. La estrategia de implantación se individualiza, con la colocación de electrodos en base a una hipótesis de preimplantación que tenga en cuenta la organización de base de la actividad epileptiforme y la red epiléptica hipotética implicadas en la propagación de las crisis. Según varios informes norteamericanos y europeos recientes, metodología SEEG permite grabaciones precisas de las estructuras corticales y subcorticales profundas, lo contiguo múltiplebes, y exploraciones bilaterales y evitar la necesidad de grandes craneotomías 10-15. Después, se toman imágenes postoperatorias para obtener la posición anatómica exacta de los electrodos implantados. Posteriormente, un período de monitoreo se inicia en el que los pacientes permanecen en el hospital durante un período de 1 a 4 semanas con el fin de registrar las actividades interictales y ictales de los electrodos implantados. Este período de monitoreo es un momento oportuno para estudiar la función del cerebro usando análisis SEEG relacionados con el evento, ya que no hay riesgo añadido y el paciente por lo general ve el estudio de investigación como un respiro desde el periodo de monitoreo mundano. Las grabaciones recogidas de electrodos intracraneales no sólo son vitales para mejorar la evaluación y el cuidado de los pacientes con epilepsia, pero, además, ofrecen la oportunidad excepcional para estudiar la actividad cerebral humana durante los paradigmas de comportamiento. Varios investigadores ya han dado cuenta de la oportunidad de estudiar las grabaciones invasoras delos pacientes con epilepsia. Hill et al. Informaron sobre la metodología para la grabación de señales electrocorticográfica (ECOG) de los pacientes para el mapeo cortical funcional 16. Grabaciones ECoG también han proporcionado información al acoplamiento del lenguaje motor 17. Los pacientes con electrodos profundos implantados han realizado tareas de navegación para estudiar las oscilaciones cerebrales en la memoria, el aprendizaje y el movimiento 18 19. Grabaciones de electrodos de profundidad también se utilizaron para estudiar los paradigmas con resolución temporal de otro modo inalcanzables, tales como la actividad del hipocampo evocado 20, la actividad neuronal en la red de modo por defecto 21, y el curso temporal del procesamiento emocional 22. Hudry et al estudiaron pacientes con epilepsia del lóbulo temporal que tenía electrodos implantados en su SEEG amígdala de los estímulos olfativos a corto plazo a juego 23. Otro grupo ha estudiado movimientos de las extremidades simples, tales como la flexión de la mano o el movimiento unilateral de la mano o pie en Brai saludablen sitios de pacientes epilépticos con implantado SEEG 24,25. Los estudios descritos anteriormente son una pequeña muestra de una colección muy diversa de la literatura relevante. Existe un potencial insuperable para aprender y entender cómo funciona el cerebro humano utilizando una combinación de tareas conductuales y registros intracraneales. Mientras que hay otros métodos para lograr este objetivo, registros intracraneales poseen varios beneficios, incluyendo la resolución temporal y espacial de alta, así como el acceso a las estructuras más profundas. Los autores pretenden describir la metodología general para la grabación de los pacientes con electrodos intracraneales durante las tareas de comportamiento. Sin embargo, hay varios factores de disuasión y barreras para que terminen con éxito la investigación clínica en los pacientes que reciben atención. Limitaciones, efectos de confusión, y la importancia de esta investigación también serán identificados y explorados.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0">
	<tbody>
		<tr>
		</tr>
		<tr>
			<td>InMotion ARM</td>
			<td>Interactive Motion Technologies</td>
			<td>InMotion Arm</td>
			<td><a href="http://interactive-motion.com/inmotion-arm-the-new-standard-of-care/">http://interactive-motion.com/inmotion-arm-the-new-standard-of-care/</a> 
			Equipment our lab used, can use other equipment to collect data</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MATLAB</td>
			<td>Mathworks Inc</td>
			<td>MATLAB</td>
			<td><a href="http://www.mathworks.com/">http://www.mathworks.com/</a> 
			Need version r2007b or higher to run Monkeylogic</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Data Acquisition Toolbox</td>
			<td>Mathworks Inc</td>
			<td>Data Acquisition Toolbox</td>
			<td><a href="http://www.mathworks.com/products/daq/">http://www.mathworks.com/products/daq/</a> 
			Must have to run Monkeylogic</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Image Processing Toolbox</td>
			<td>Mathworks Inc</td>
			<td>Image Processing Toolbox</td>
			<td><a href="http://www.mathworks.com/products/image/">http://www.mathworks.com/products/image/</a> 
			Must have to run Monkeylogic</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Monkeylogic</td>
			<td>Wael Asaad and David Freedman</td>
			<td>Monkeylogic</td>
			<td><a href="http://www.brown.edu/Research/monkeylogic/">http://www.brown.edu/Research/monkeylogic/</a> 
			Free download, must have MATLAB to run</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Chronux&#160;</td>
			<td>Medametrics, LLC&#160;</td>
			<td>Data Processing Toolbox</td>
			<td><a href="http://www.chronux.org/">http://www.chronux.org/</a></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Brainstorm</td>
			<td></td>
			<td>MEG/EEG Analysis Application</td>
			<td><a href="http://neuroimage.usc.edu/brainstorm/">http://neuroimage.usc.edu/brainstorm/</a></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Laptop</td>
			<td>Dell</td>
			<td>Latitude E5530</td>
			<td><a href="http://www.dell.com/us/business/p/latitude-e5530/pd?ST=dell%20latitude%20e5530&amp;dgc=ST&amp;cid=263756&amp;lid=4781504&amp;acd=12309152537461010">http://www.dell.com/us/business/p/latitude-e5530/pd?ST=dell%20latitude%20e5530&#38;dgc=ST&#38;cid=263756&#38;lid=4781504&#38;acd=12309152537461010</a></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NI Card</td>
			<td>National Instruments</td>
			<td>NI USB-6008</td>
			<td><a href="http://sine.ni.com/nips/cds/view/p/lang/en/nid/201986">http://sine.ni.com/nips/cds/view/p/lang/en/nid/201986</a> 
			12-Bit, 10 kS/s Low-Cost Multifunction DAQ</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

performing behavioral tasks in subjects with intracranial electrodes

Los pacientes que tienen estéreo-electroencefalografía (SEEG) de electrodos, de cuadrícula o de profundidad subdural implantes de electrodos tienen una multitud de electrodos implantados en diferentes áreas de su cerebro para la localización de su foco epiléptico y áreas elocuentes. Después de la implantación, el paciente debe permanecer en el hospital hasta que se encuentre la zona patológica del cerebro y posiblemente reseca. Durante este tiempo, estos pacientes ofrecen una oportunidad única para la comunidad de investigación, ya que cualquier número de paradigmas de comportamiento puede llevar a cabo para descubrir la neuronal se correlaciona de que el comportamiento de guía. Aquí presentamos un método para registrar la actividad cerebral de los implantes intracraneales como sujetos realizan una tarea de comportamiento diseñado para evaluar la toma de decisiones y la codificación de recompensa. Todos los datos electrofisiológicos de los electrodos intracraneales se registran durante la tarea de comportamiento, lo que permite el examen de las muchas áreas del cerebro involucradas en una única función a escalas de tiempo relevantes para el comportamiento.Por otra parte, ya diferencia de los estudios en animales, los pacientes humanos pueden aprender de una amplia variedad de tareas de comportamiento de forma rápida, lo que permite la posibilidad de realizar más de una tarea en la misma materia o para los controles que realizan. A pesar de las muchas ventajas de esta técnica para la comprensión de la función del cerebro humano, también hay limitaciones metodológicas que discutimos, incluyendo factores ambientales, efectos analgésicos, las limitaciones de tiempo y las grabaciones de tejido enfermo. Este método puede ser implementado fácilmente por cualquier institución que lleva a cabo evaluaciones intracraneales; proporcionando la oportunidad de examinar directamente la función del cerebro humano durante el comportamiento.

En estos resultados se presenta el análisis de los datos SEEG desde el sistema límbico capturado en un sujeto que juega el Grupo de Guerra. Podemos demostrar que los diversos aspectos de la Tarea Guerra evocan banda gamma significativa (40 - 150 Hz) de modulación en el sistema límbico (Figura 1). Como se ve, en la corteza visual, la presentación de un objeto en la pantalla da lugar una latencia rápida (~ 200 ms) respuesta de banda ancha independientemente de la contingencia tarea. Además, no pare...

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Performing Behavioral Tasks in Subjects with Intracranial Electrodes

Los pacientes implantados con electrodos intracraneales proporcionan una oportunidad única para registrar los datos neurológicos de múltiples áreas del cerebro mientras el paciente lleva a cabo tareas de comportamiento. A continuación, presentamos un método de grabación de los pacientes implantados que pueden ser reproducibles en otras instituciones con acceso a esta población de pacientes.

Realización de tareas de comportamiento en sujetos con intracraneales Electrodos

Patients having stereo-electroencephalography (SEEG) electrode, subdural grid or depth electrode implants have a multitude of electrodes implanted in ...

performing-behavioral-tasks-in-subjects-with-intracranial-electrodes

Research

JoVE Journal

Behavior

11.3K vistas.  Cleveland Clinic Foundation.  Los pacientes implantados con electrodos intracraneales proporcionan una oportunidad única para registrar los datos neurológicos de múltiples áreas del cerebro mientras el paciente lleva a cabo tareas de comportamiento. A continuación, presentamos un método de grabación de los pacientes implantados que pueden ser reproducibles en otras instituciones con acceso a esta población de pacientes. 

Video: Performing Behavioral Tasks in Subjects with Intracranial Electrodes

Study Motor Skill Learning by Single-pellet Reaching Tasks in Mice

Reaching for and retrieving objects require precise and coordinated motor movements in the forelimb. When mice are repeatedly trained to grasp and retrieve food rewards positioned at a specific location, their motor performance (defined as accuracy and speed) improves progressively over time, and plateaus after persistent training. Once such reaching skill is mastered, its further maintenance does not require constant practice. Here we introduce a single-pellet reaching task to study the acquisition and maintenance of skilled forelimb movements in mice. In this video, we first describe the behaviors of mice that are commonly encountered in this learning and memory paradigm, and then discuss how to categorize these behaviors and quantify the observed results. Combined with mouse genetics, this paradigm can be utilized as a behavioral platform to explore the anatomical underpinnings, physiological properties, and molecular mechanisms of learning and memory.

Persistent practice improves the precision of coordinated movements.&#160;Here we introduce a single-pellet reaching task, which is designed to assess the learning and memory of forelimb skill in mice.&#160;

Estudio Motor Habilidad Aprendizaje por Casa de pellets Tareas Llegar en ratones

Reaching for and retrieving objects require precise and coordinated motor movements in the forelimb. When mice are repeatedly trained to grasp and ...

Investigación

Comportamiento

Behavioral Phenotyping of Murine Disease Models with the Integrated Behavioral Station (INBEST)

Due to rapid advances in genetic engineering, small rodents have become the preferred subjects in many disciplines of biomedical research. In studies of chronic CNS disorders, there is an increasing demand for murine models with high validity at the behavioral level. However, multiple pathogenic mechanisms and complex functional deficits often impose challenges to reliably measure and interpret behavior of chronically sick mice. Therefore, the assessment of peripheral pathology and a behavioral profile at several time points using a battery of tests are required. Video-tracking, behavioral spectroscopy, and remote acquisition of physiological measures are emerging technologies that allow for comprehensive, accurate, and unbiased behavioral analysis in a home-base-like setting. This report describes a refined phenotyping protocol, which includes a custom-made monitoring apparatus (Integrated Behavioral Station, INBEST) that focuses on prolonged measurements of basic functional outputs, such as spontaneous activity, food/water intake and motivated behavior in a relatively stress-free environment. Technical and conceptual improvements in INBEST design may further promote reproducibility and standardization of behavioral studies.

Behavioral Phenotyping of Murine Disease Models with the Integrated Behavioral Station INBEST

Prolonged and comprehensive monitoring of mice in a home-cage environment provides a deeper understanding of aberrant behavior in murine models of brain diseases. This paper describes the Integrated Behavioral Station (INBEST) as the key component of contemporary behavioral analysis.

Comportamiento Fenotipificación de modelos murinos de enfermedades con la Estación Integrada Comportamiento (InBest)

Due to rapid advances in genetic engineering, small rodents have become the preferred subjects in many disciplines of biomedical research. In studies of ...

Uncovering Beat Deafness: Detecting Rhythm Disorders with Synchronized Finger Tapping and Perceptual Timing Tasks

A set of behavioral tasks for assessing perceptual and sensorimotor timing abilities in the general population (i.e., non-musicians) is presented here with the goal of uncovering rhythm disorders, such as beat deafness. Beat deafness is characterized by poor performance in perceiving durations in auditory rhythmic patterns or poor synchronization of movement with auditory rhythms (e.g., with musical beats). These tasks include the synchronization of finger tapping to the beat of simple and complex auditory stimuli and the detection of rhythmic irregularities (anisochrony detection task) embedded in the same stimuli. These tests, which are easy to administer, include an assessment of both perceptual and sensorimotor timing abilities under different conditions (e.g., beat rates and types of auditory material) and are based on the same auditory stimuli, ranging from a simple metronome to a complex musical excerpt. The analysis of synchronized tapping data is performed with circular statistics, which provide reliable measures of synchronization accuracy (e.g., the difference between the timing of the taps and the timing of the pacing stimuli) and consistency. Circular statistics on tapping data are particularly well-suited for detecting individual differences in the general population. Synchronized tapping and anisochrony detection are sensitive measures for identifying profiles of rhythm disorders and have been used with success to uncover cases of poor synchronization with spared perceptual timing. This systematic assessment of perceptual and sensorimotor timing can be extended to populations of patients with brain damage, neurodegenerative diseases (e.g., Parkinson&#8217;s disease), and developmental disorders (e.g., Attention Deficit Hyperactivity Disorder).

Behavioral tasks that allow for the assessment of perceptual and sensorimotor timing abilities in the general population (i.e., non-musicians) are presented. Synchronization of finger tapping to the beat of an auditory stimuli and detecting rhythmic irregularities provides a means of uncovering rhythm disorders.

El descubrimiento de golpe Sordera: Trastornos Detección de ritmo con los dedos sincronizada Tapping y tareas de sincronización de percepción

A set of behavioral tasks for assessing perceptual and sensorimotor timing abilities in the general population (i.e., non-musicians) is presented here ...

A Procedure to Observe Context-induced Renewal of Pavlovian-conditioned Alcohol-seeking Behavior in Rats

Environmental contexts in which drugs of abuse are consumed can trigger craving, a subjective Pavlovian-conditioned response that can facilitate drug-seeking behavior and prompt relapse in abstinent drug users. We have developed a procedure to study the behavioral and neural processes that mediate the impact of context on alcohol-seeking behavior in rats. Following acclimation to the taste and pharmacological effects of 15% ethanol in the home cage, male Long-Evans rats receive Pavlovian discrimination training (PDT) in conditioning chambers. In each daily (Mon-Fri) PDT session, 16 trials each of two different 10 sec auditory conditioned stimuli occur. During one stimulus, the CS+, 0.2 ml of 15% ethanol is delivered into a fluid port for oral consumption. The second stimulus, the CS-, is not paired with ethanol. Across sessions, entries into the fluid port during the CS+ increase, whereas entries during the CS- stabilize at a lower level, indicating that a predictive association between the CS+ and ethanol is acquired. During PDT each chamber is equipped with a specific configuration of visual, olfactory and tactile contextual stimuli. Following PDT, extinction training is conducted in the same chamber that is now equipped with a different configuration of contextual stimuli. The CS+ and CS- are presented as before, but ethanol is withheld, which causes a gradual decline in port entries during the CS+. At test, rats are placed back into the PDT context and presented with the CS+ and CS- as before, but without ethanol. This manipulation triggers a robust and selective increase in the number of port entries made during the alcohol predictive CS+, with no change in responding during the CS-. This effect, referred to as context-induced renewal, illustrates the powerful capacity of contexts associated with alcohol consumption to stimulate alcohol-seeking behavior in response to Pavlovian alcohol cues.

A procedure to study the capacity of an alcohol associated environmental context to trigger the renewal of alcohol-seeking behavior in rats is described.

Un procedimiento para observar inducida Contexto-Renovación-pavloviano acondicionado Alcohol comportamiento de búsqueda en ratas

Environmental contexts in which drugs of abuse are consumed can trigger craving, a subjective Pavlovian-conditioned response that can facilitate ...

Practical Methodology of Cognitive Tasks Within a Navigational Assessment

This paper describes an approach for measuring navigation accuracy relative to cognitive skills. The methodology behind the assessment will thus be clearly outlined in a step-by-step manner. Navigational skills are important when trying to find symbols within a speech-generating device (SGD) that has a dynamic screen and taxonomical organization. The following skills have been found to impact children&#8217;s ability to find symbols when navigating within the levels of an SGD: sustained attention, categorization, cognitive flexibility, and fluid reasoning1,2. According to past studies, working memory was not correlated with navigation1,2.
The materials needed for this method include a computerized tablet, an augmentative and alternative communication application, a booklet of symbols, and the Leiter International Performance Scale-Revised (Leiter-R)3. This method has been used in two previous studies. Robillard, Mayer-Crittenden, Roy-Charland, Minor-Corriveau and B&#233;langer1 assessed typically developing children, while Rondeau, Robillard and Roy-Charland2 assessed children and adolescents with a diagnosis of Autism Spectrum Disorder. The direct observation of this method will facilitate the replication of this study for researchers. It will also help clinicians that work with children who have complex communication needs to determine the children&#8217;s ability to navigate an SGD with taxonomical categorization.

Children who have complex communication needs can benefit from the use of a speech-generating device (SGD). Cognitive skills were identified as having an impact on the ability to navigate between levels of SGDs. This protocol describes the steps needed for Speech-language Pathologists to assess cognitive skills and navigational abilities.

Metodología práctica de tareas cognitivas Dentro de una Evaluación de navegación

This paper describes an approach for measuring navigation accuracy relative to cognitive skills. The methodology behind the assessment will thus be ...

Functional Near Infrared Spectroscopy of the Sensory and Motor Brain Regions with Simultaneous Kinematic and EMG Monitoring During Motor Tasks

There are several advantages that functional near-infrared spectroscopy (fNIRS) presents in the study of the neural control of human movement. It is relatively flexible with respect to participant positioning and allows for some head movements during tasks. Additionally, it is inexpensive, light weight, and portable, with very few contraindications to its use. This presents a unique opportunity to study functional brain activity during motor tasks in individuals who are typically developing, as well as those with movement disorders, such as cerebral palsy. An additional consideration when studying movement disorders, however, is the quality of actual movements performed and the potential for additional, unintended movements. Therefore, concurrent monitoring of both blood flow changes in the brain and actual movements of the body during testing is required for appropriate interpretation of fNIRS results. Here, we show a protocol for the combination of fNIRS with muscle and kinematic monitoring during motor tasks. We explore gait, a unilateral multi-joint movement (cycling), and two unilateral single-joint movements (isolated ankle dorsiflexion, and isolated hand squeezing). The techniques presented can be useful in studying both typical and atypical motor control, and can be modified to investigate a broad range of tasks and scientific questions.

Monitoring brain activity during upright motor tasks is of great value when investigating the neural source of movement disorders. Here, we demonstrate a protocol that combines functional near infrared spectroscopy with continuous monitoring of muscle and kinematic activity during 4 types of motor tasks.

Funcional Espectroscopia de Infrarrojo Cercano de las Regiones sensoriales y motoras del cerebro con simultánea cinemática y EMG Supervisión Durante las tareas motoras

There are several advantages that functional near-infrared spectroscopy (fNIRS) presents in the study of the neural control of human movement. It is ...

Measurement of Vibration Detection Threshold and Tactile Spatial Acuity in Human Subjects

Tests that allow the precise determination of psychophysical thresholds for vibration and grating orientation provide valuable information about mechanosensory function that are relevant for clinical diagnosis as well as for basic research. Here, we describe two psychophysical tests designed to determine the vibration detection threshold (automated system) and tactile spatial acuity (handheld device). Both procedures implement a two-interval forced-choice and a transformed-rule up and down experimental paradigm. These tests have been used to obtain mechanosensory profiles for individuals from distinct human cohorts such as twins or people with sensorineural deafness.

Here, we present protocols to determine vibration detection thresholds and tactile acuity using psychophysical methods in man.

La medición de Umbral de detección de vibraciones y táctil espacial Agudeza en sujetos humanos

Tests that allow the precise determination of psychophysical thresholds for vibration and grating orientation provide valuable information about ...

Using Fiberless, Wearable fNIRS to Monitor Brain Activity in Real-world Cognitive Tasks

Functional Near Infrared Spectroscopy (fNIRS) is a neuroimaging technique that uses near-infrared light to monitor brain activity. Based on neurovascular coupling, fNIRS is able to measure the haemoglobin concentration changes secondary to neuronal activity. Compared to other neuroimaging techniques, fNIRS represents a good compromise in terms of spatial and temporal resolution. Moreover, it is portable, lightweight, less sensitive to motion artifacts and does not impose significant physical restraints. It is therefore appropriate to monitor a wide range of cognitive tasks (e.g., auditory, gait analysis, social interaction) and different age populations (e.g., new-borns, adults, elderly people). The recent development of fiberless fNIRS devices has opened the way to new applications in neuroscience research. This represents a unique opportunity to study functional activity during real-world tests, which can be more sensitive and accurate in assessing cognitive function and dysfunction than lab-based tests. This study explored the use of fiberless fNIRS to monitor brain activity during a real-world prospective memory task. This protocol is performed outside the lab and brain haemoglobin concentration changes are continuously measured over the prefrontal cortex while the subject walks around in order to accomplish several different tasks.

Monitoring brain activity outside the lab without physical constraints presents methodological challenges. A fiberless, wearable functional Near Infrared Spectroscopy (fNIRS) system was used to measure brain activity during an ecological prospective memory task. It was demonstrated that this system could be used to monitor brain activity during non-lab based experiments.

El uso sin fibras, fNIRS Wearable para monitorear la actividad cerebral en tareas cognitivas del mundo real

Functional Near Infrared Spectroscopy (fNIRS) is a neuroimaging technique that uses near-infrared light to monitor brain activity. Based on neurovascular ...

Event-related Potentials During Target-response Tasks to Study Cognitive Processes of Upper Limb Use in Children with Unilateral Cerebral Palsy

Unilateral Cerebral Palsy (CP) is a neurodevelopmental disorder that is a very common cause of disability in childhood. It is characterized by unilateral motor impairments that are frequently dominated in the upper limb. In addition to a reduced movement capacity of the affected upper limb, several children with unilateral CP show a reduced awareness of the remaining movement capacity of that limb. This phenomenon of disregarding the preserved capacity of the affected upper limb is regularly referred to as Developmental Disregard (DD). Different theories have been postulated to explain DD, each suggesting slightly different guidelines for therapy. Still, cognitive processes that might additionally contribute to DD in children with unilateral CP have never been directly studied. The current protocol was developed to study cognitive aspects involved in upper limb control in children with unilateral CP with and without DD. This was done by recording event-related potentials (ERPs) extracted from the ongoing EEG during target-response tasks asking for a hand-movement response. ERPs consist of several components, each of them associated with a well-defined cognitive process (e.g., the N1 with early attention processes, the N2 with cognitive control and the P3 with cognitive load and mental effort). Due to its excellent temporal resolution, the ERP technique enables to study several covert cognitive processes preceding overt motor responses and thus allows insight into the cognitive processes that might contribute to the phenomenon of DD. Using this protocol adds a new level of explanation to existing behavioral studies and opens new avenues to the broader implementation of research on cognitive aspects of developmental movement restrictions in children.

Several children with unilateral Cerebral Palsy seem to disregard the preserved capacity of their affected upper limb. This Developmental Disregard is extensively described in the literature but the involved cognitive processes have not been studied. To study underlying cognitive factors of upper limb control, an event-related potential protocol was developed.

Potenciales relacionados con eventos durante las tareas de Target-respuesta para estudiar los procesos cognitivos de las extremidades superiores uso en niños con parálisis cerebral unilateral

Unilateral Cerebral Palsy (CP) is a neurodevelopmental disorder that is a very common cause of disability in childhood. It is characterized by unilateral ...

Comparing the Frequency Effect Between the Lexical Decision and Naming Tasks in Chinese

In psycholinguistic research, the frequency effect can be one of the indicators for eligible experimental tasks that examine the nature of lexical access. Usually, only one of those tasks is chosen to examine lexical access in a study. Using two exemplar experiments, this paper introduces an approach to include both the lexical decision task and the naming task in a study. In the first experiment, the stimuli were Chinese characters with frequency and regularity manipulated. In the second experiment, the stimuli were switched to Chinese two-character words, in which the word frequency and the regularity of the leading character were manipulated. The logic of these two exemplar experiments was to explore some important issues such as the role of phonology on recognition by comparing the frequency effect between both the tasks. The results revealed different patterns of lexical access from those reported in the alphabetic systems. The results of Experiment 1 manifested a larger frequency effect in the naming task as compared to the LDT, when the stimuli were Chinese characters. And it is noteworthy that, in Experiment 1, when the stimuli were regular Chinese characters, the frequency effect observed in the naming task was roughly equivalent to that in the LDT. However, a smaller frequency effect was shown in the naming task as compared to the LDT, when the stimuli were switched to Chinese two-character words in Experiment 2. Taking advantage of the respective demands and characteristics in both tasks, researchers can obtain a more complete and precise picture of character/word recognition.

Researchers adopt both the lexical decision task and the naming task to investigate some important topics such as character/word recognition by comparing the frequency effect between these two tasks. This article introduces this approach through two exemplar experiments and elaborates on the underlying logic.

La comparación de la frecuencia de efecto entre la decisión de léxico y las tareas de denominación en chino

In psycholinguistic research, the frequency effect can be one of the indicators for eligible experimental tasks that examine the nature of lexical access. ...