この作品は、EFRI-MC3によってサポートされていました：＃1137237 SVSとJTGに授与

すべてのタスクはクリーブランドクリニック財団の治験審査委員会（IRB）に提出し承認されたプロトコルに従って行った。インフォームドコンセントのプロセスは、すべての研究活動の前に各患者で行った。この例では、発作のために移植ステレオ脳波（SEEG）の電極があった研究基準を満たす被験者が選択される。プロジェクトが対象として議論し、彼らは参加を承諾した。 1。患者登録<ol><li>頭蓋内電極の移植を考慮した難治性てんかんの患者を評価します。患者は侵襲手術のための良い候補である場合には、電極の配置を最適化するために、患者のMRI、PETやMEG発作の病理と一緒に分析します。臨床チームは、すべての評価を行い、何の決定は、研究目的のために行われません。 。 </li><li>研究のために適格な患者を特定subsequentの移植のための評価におよび/除外基準に基づいて承認されたIRBプロトコルごとの患者を確認。 注：選択基準でのオーラを持つ被験者が含まれるように、患者の最善の利益である。オーラの患者は、彼らが発作を持ってしようとしていること、研究者に通知することができます。必要な予防措置をとるために、研究者と患者の時間を与える（臨床スタッフに通知するために発作警報を押し、邪魔にならないようにすべての機器を引っ張る）。しかし、被験者が補充される場合、オーラを持たない患者の入力デバイスは、容易に患者の領域から除去できることを確認し、スタッフは研究機器およびプロトコルが認識される。 </li><li> IRBに従っていずれかの研究活動の前にインフォームドコンセントを取得します。インフォームド·コンセントの間に、参加は完全に任意であり、決して患者の臨床ケアに影響を与えることを強調し、研究を説明する。そこに私多くの場合sの直射患者への利益と参加する意欲が利他的である。 </li><li>常に患者さんの権利とプライバシーの尊重を維持します。自分の情報が匿名や機密のままで患者を思い出させる、彼らはありません結果の下の任意の時点で研究への参加を中止する場合があります。 </li><li>患者看板を持っているし、彼または彼女は理解し、研究に参加することに同意する場合は、インフォームドコンセントとデート。のままのコピーが、レビューする患者が残されている。彼らはどんな質問や懸念は、PIに連絡する患者を奨励すべきである。 </li></ol> 2行動システムセットアップ<ol><li>部屋に機器を持って来る前に、十分な患者の部屋のスペースのほか、必要に応じてコンセント（2）へのアクセスがあることを確認してください。 </li><li>すべての機器との配線がセットを迅速化する準備ができていることを確認してください。行動システムは、FDAが続きの対象とすることができ、ロボットアームを（承認済み含みROLタスク中のカーソル）、ラップトップコンピュータは、行動プログラム、タスク刺激を提示するためのモニタ、および電気生理学的および行動データを格納するためのデータ収集システムを制御する。 注：自分の研究の特定のニーズを満たすために必要な変更を加えます。例えば、患者インターフェースの代わりに、ロボットアームのボタンボックスを使用します。 </li><li>患者が現在のタスクを完了するために適切な方法で配置されていない場合は、腕をリクライニングチェア（または床）に患者を支援する、それらは発作を有するべきである。 注：これは、グループは患者と対話する方法を、何が起こっているかを知らせるために、監視ユニットのすべてのメンバーとなど研究デザイン、設備を議論する良いアイデアであり、その可能性のある潜在的な問題生じる。 </li><li>患者の準備ができたら、部​​屋に行動システムを持参し、行動システムやロボットアームをブートアップを開始します。 </li><li>デジタルイベントマルケを接続します時間に順番に電気生理学的収集システムのDCチャンネルに対する行動コンピューターからR出力は、行動イベントマーカーで記録SEEG信号をロックします。 注：このセンターで臨床収集システムと干渉しない研究目的のために指定された別個の電気生理学的収集システムがある。しかしながら、適切な担当者と協力して臨床収集システムを使用することが可能である。すべての努力は、臨床的買収を混乱させないようにする必要があります。 </li><li>ロボットアームを較正し、それがこのような運動の範囲は、患者にとって快適であることを置きます。別のインタフェース·デバイスを使用する場合は、機器が正常に動作しており、使用の対象とするために快適に位置していることを確認してください。 </li><li>ロボットアームを使用している間、緊急停止ボタンは、行動タスク全体の研究者で簡単にアクセスできますことを確認してください。発作の場合には、緊急停止ボタンである押されて、彼らは自分たちに害を与えないように、機器は、患者から引き離されている。さらに、当社は、発作が発生した場合に、患者からの除去を容易にするためのロボットシステムに付属のベルクロストラップを使用しないでください。 注：この例では、行動リグのパラレルポートは、パラレルポートケーブルを使用して取得システムのデジタル入力ポートに接続されている。そのようなロボットアームのX＆Y位置などの追加のアナログ信号が同時に記録されます。 </li></ol> 3行動タスク<ol><li>インタフェース装置のセットアップリグとキャリブレーションの完了後に患者にタスクを説明してください。 </li><li> 「戦争」の子供のカードゲームに似た行動タスクを使用します。そのカードは、コンピュータのカードよりも大きいかどうかの賭けをするために患者情報を確認して下さい。賭け金の選択は、それらのカードの相対値の患者の認識に基づいている。 Tを簡素化唯一のスーツのカードを使用し、2、4、6、8、10奇数カードにデックを制限することによって、その後の分析のために尋ねる。 </li><li> 350ミリ秒のため、画面上の固定のキューを表示します。患者がタスクを開始するために、固定マークの上にカーソルを保持していることを確認してください。 </li><li>千ミリ秒のための刺激を表示します。患者は伏せて横に、コンピュータのカードと自分のカードを見ることができるようにします。 </li><li>カード消失の後、自分のカードに基づいて、5ドルや20ドルのいずれかを賭けるために患者を求め、2つのオプションが表示ゴー·キュー（&lt;5000ミリ秒）を示している。自分が選んだ賭けの上に、ロ​​ボットアームを使用してカーソルを移動させることで賭けをするために患者情報を確認して下さい。位置に基づいて偏りのないことを確認するために裁判に試験から賭け位置をランダム。 </li><li> （ - 1,250ミリ秒1,000）コンピュータのカードの啓示に続く500ミリ秒の遅延（空白画面） - 賭けが選択された後、250に注目してください。 、裁判が勝利したかどうか、成果（千ミリ秒）を守って失う、または描き、どれだけ勝ったか失われた。 </li><li>彼らは彼らのパフォーマンスに自信を持っていると何の質問がなくなるまで、患者が練習できるようにします。 </li></ol> 4。データ収集<ol><li>患者が準備ができたときに、データを記録し、研究（または臨床）取得システムの設定が適切に選択されていることを確認。 </li><li>録音中に、最小限にバックグラウンドノイズを維持するために部屋の照明やテレビの電源をオフにします。さらに、このような、彼らの足をタップ話したり、自分の足を振っとして行動を控えるように患者に尋ねる。 </li><li>タスクを開始し、作業を行う患者を記録。 30分間のタスクを実行するために対象として下さい。ロボットアームシステムのサンプリングレートは1KHzであり、SEEG記録方式のものは、2キロヘルツである。 注：この期間は、他のパラダイムでは異なる場合があります。 </li></ol> 5。データ解析<ol><li>最初に、その患者のフォーマを確保するために記録されたSEEGデータをデ識別するンは、機密のままであり、彼/彼女のデータが匿名で送信されていること。 </li><li>術後のCTや術前のMRIから電極位置の座標を取得します。 </li><li>行動のタスクからの利益のデジタルタイムスタンプを持つ神経生理学的録音を合わせます。 </li><li>イベント依存の脳活動の調節を分析する信号分析方法を適用する。 注：この研究では、事象関連SEEG信号のパワースペクトル密度（PSD）はChronuxのマルチテーパツールボックス26,27を用いて計算した。各試験のデータは、関連するイベント（時間ゼロ）に対して整列し、計算されたPSDは、基準PSDに対する各周波数ビンに正規化した。 </li></ol>

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D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Behavioral+correlates+of+human+hippocampal+delta+and+theta+oscillations+during+navigation.">Behavioral correlates of human hippocampal delta and theta oscillations during navigation.</a> J Neurophysiol. 105, 1747-1755 (2011).</li><li>Roman, R., 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=Hippocampal+negative+event-related+potential+recorded+in+humans+during+a+simple+sensorimotor+task+occurs+independently+of+motor+execution.">Hippocampal negative event-related potential recorded in humans during a simple sensorimotor task occurs independently of motor execution.</a> Hippocampus. , (2013).</li><li>Jerbi, K., 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=Exploring+the+electrophysiological+correlates+of+the+default-mode+network+with+intracerebral+EEG.">Exploring the electrophysiological correlates of the default-mode network with intracerebral EEG.</a> Front Syst Neurosci. 4, 27 (2010).</li><li>Krolak-Salmon, P., Henaff, M. 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. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Olfactory+short-term+memory+and+related+amygdala+recordings+in+patients+with+temporal+lobe+epilepsy.">Olfactory short-term memory and related amygdala recordings in patients with temporal lobe epilepsy.</a> Brain. 126, 1851-1863 (2003).</li><li>Rektor, I., Bares, M., Kubova, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Movement-related+potentials+in+the+basal+ganglia:+a+SEEG+readiness+potential+study.">Movement-related potentials in the basal ganglia: a SEEG readiness potential study.</a> Clin Neurophysiol. 112, 2146-2153 (2001).</li><li>Rektor, I., Louvel, J., Lamarche, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Intracerebral+recording+of+potentials+accompanying+simple+limb+movements:+a+SEEG+study+in+epileptic+patients.">Intracerebral recording of potentials accompanying simple limb movements: a SEEG study in epileptic patients.</a> Electroencephalogr Clin Neurophysiol. 107, 277-286 (1998).</li><li>Mitra, P., Bokil, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Observed Brain Dynamics. , (2008).</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> 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>

著者らは、開示することは競合がない。

彼らは行動のタスクに従事ようにここでは、ヒトでの頭蓋内電気生理学的研究を行うための方法を提示してきた。この方法論とその簡単な順列は、人間の動きや認知を研究するために重要である。本質的に任意の技術に利点と欠点が存在する一方で、頭蓋内電極から記録する他の電気生理学的およびイメージング技術に優る利点を有する。主な利点の二つのより良好な制御および行動タスク?...

てんかんは神経細胞のグループからの過度の放電に起因する慢性再発性の発作によって特徴づけられる、最も一般的な脳疾患の一つです。てんかんは世界中で約50万人が罹患し、てんかんを持つすべての患者の約40％が完全に薬物療法1によって制御することができない難治性てんかん発作を持っている。ローカライズおよび外科的に除去または切断されている - 発作の発生（EZてんかんゾーン）を担当する脳領域があれば手術が発作フリーな状態になることがあります。 EZ、可能な皮質及び皮質下の雄弁な領域との近接性の解剖学的位置を定義するために、非侵襲的なツールの配列を使用することができます。発作記号学の分析、ビデオ·頭皮脳波の記録（発作と発作の記録）、神経心理学的検査、磁図（MEG）とMRI 2。非侵襲的なデータはpreciselするのに不十分である場合には雄弁な皮質及び皮質下領域または多焦点発作の可能性がある場合には、慢性侵襲的モニタリングが3,4必要な場合がありますの早期関与の疑いがあるとき、yは、仮想的なEZの場所を定義します。 複数の奥行き電極が三脳内に配置される硬膜下グリッドおよびストリップ、脳の表面上に配置された電極と、ステレオ·脳波（SEEG）を含んでいてもよいEZの位置および境界を定義するための慢性侵襲的なモニタリングの方法次元的。硬膜下頭蓋内記録は、当初、ペンフィールドと同僚がして、その気脳写びまん性脳萎縮5が開示され、旧左側頭-頭頂骨折患者における硬膜外単一の接触電極を使用し、1939年に報告された。 1980年代の間に複数のパブリケーションが彼らを実証した後に続いて、硬膜下グリッドアレイの使用は、より普及するようになった安全性と有効性6。 SEEG法が開発され、普及し、フランスでジャンTailarachとジャンBancaudによって50年代に、ほとんどの耐火焦点てんかん7-9における侵襲マッピングのための選択の方法として、フランスとイタリアで使用されてきたし。 SEEGの原理は、発作記号学と相関して脳内のその主な原理としててんかん放電の3次元空間 - 時間的組織をとり解剖·エレクトロ·臨床相関関係に基づいています。移植戦略を考慮にてんかん様活動の主な組織と発作の伝播に関与して仮想的なてんかんのネットワークを取る着床前仮説に基づいて、電極配置と、個別化されている。いくつかのヨーロッパや北アメリカの最近の報告によると、SEEGの方法論は、深い皮質と皮質下の構造は、複数の連続していないLOから正確な録音を可能にしますBES、及び二国間の探査は、大きな開頭10-15の必要性を回避しながら。その後、術後のイメージが移植された電極の正確な解剖学的位置を取得するために取られる。その後、モニタリング期間の開始とは、患者が移植された電極から発作および発作活動を記録するために1〜4週間の期間のために病院に留まる。そこには追加された危険がなく、患者は、典型的には日常的なモニタリング期間から歓迎猶予として調査研究を見て、このモニタリング期間は、事象関連SEEG分析を用いて脳機能を研究するための適切な時間である。録音は、頭蓋内電極から獲得するだけでなく、てんかんの患者の改善された評価とケアに不可欠であるが、追加的に行動パラダイムの間に人間の脳の活動を研究するための例外的な機会を提供しています。 いくつかの研究者はすでにから侵襲録音を研究する機会を実現していますてんかん患者。 Hill ら。機能的皮質マッピング16のために患者からelectrocorticographic（ECOG）信号を記録するための方法論について報告した。 ECOG記録は、モータ言語のカップリング17に洞察力を提供してきました。移植された深さの電極を有する患者は、18と動き19の学習、メモリ内の脳の振動を研究するためのナビゲーションタスクを実行しました。深電極の録音はまた、海馬の誘発活動20、デフォルトモードネットワーク21内の神経活動、および感情的な処理22の時間的コースとしてそれ以外の場合は達成不可能な時間分解能でのパラダイムを研究するために使用された。 Hudryらは23に一致する短期嗅覚刺激のために彼らの扁桃体に移植SEEG電極を持っていた側頭葉てんかんの患者を調査した。別のグループは、そのような手の屈曲または健康BRAI手や足の一方的な動きのような単純な四肢の動きを研究している移植さSEEG 24,25とてんかん患者からn個のサイト。 上記の研究は、関連文献の非常に多様なコレクションのごく一部である。学び、人間の脳は、行動タスクおよび頭蓋内の記録の組み合わせを使用して、どのように機能するかを理解するために克服できない可能性が存在する。この目標を達成するための他の方法がありますが、頭蓋内記録は、高い時間および空間分解能だけでなく、より深い構造へのアクセスを含むいくつかの利点を有する。著者らは、行動のタスクの間に頭蓋内電極を有する患者から記録するための一般的な方法論を記述することを目指しています。しかし、いくつかの抑止力や障壁を正常介護を受けている患者で臨床研究を完了することがあります。本研究の限界、交絡効果、意義も特定され、検討されます。

<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

ステレオ脳波（SEEG）電極、硬膜下グリッドや深さ、電極のインプラントを持つ患者は、発作焦点と雄弁分野の局在化のための彼らの脳の異なる領域に移植された電極の多数を持っている。脳の病理学的な領域が発見され、場合によっては切除されるまでは、移植後、患者は病院に残しておく必要があります。行動パラダイム任意の数の行動を導く神経相関を明らかにするために行うことができるので、この時間の間に、これらの患者は、研究コミュニティにユニークな機会を提供しています。被験者は意思決定と報酬エンコーディングを評価するために設計された行動のタスクを実行するようにここでは、頭蓋内インプラントからの脳活動を記録するための手法を提案する。頭蓋内電極からのすべての電気生理学的データは、一度に単一の機能に関与する多くの脳領域の検査は行動に関連するスケーリングを可能にし、行動タスク中に記録されている。さらに、および動物実験とは異なり、ヒト患者は、同じ被験体またはコントロールを実行するための複数のタスクを実行する能力を可能にする、迅速に行動さまざまなタスクを学習することができる。人間の脳機能を理解するためのこの技術の多くの利点にもかかわらず、罹患組織から環境因子、鎮痛効果、時間の制約や内容などこれから説明方法論的な制限もある。この方法は、容易に頭蓋評価を実行する任意の機関によって実施されてもよい。直接行動中に人間の脳機能を調べる機会を提供する。

これらの結果では、第二次のタスクを演奏一つの主題で捕捉辺縁系からSEEGデータの分析を提示する。大脳辺縁系（ 図1） - （150Hzの40）変調私たちは、戦争、タスクのさまざまな側面が重要なγ帯域を呼び起こすことを実証することができます。にかかわらず、タスク有事の、視覚野における、高速なレイテンシーの画面の結果上のオブジェクトのプレゼンテーション（〜200ミリ?...

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Performing Behavioral Tasks in Subjects with Intracranial Electrodes

頭蓋内電極を移植した患者は、患者が行動のタスクを実行している間、脳の複数の領域からの神経学的データを記録するためのユニークな機会を提供する。ここでは、この患者集団へのアクセス権を持つ他の機関では、再現することができ植え込ま患者から記録する方法を提示する。

頭蓋内電極を有する被験者に行動タスクの実行

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 ビュー.  Cleveland Clinic Foundation. 頭蓋内電極を移植した患者は、患者が行動のタスクを実行している間、脳の複数の領域からの神経学的データを記録するためのユニークな機会を提供する。ここでは、この患者集団へのアクセス権を持つ他の機関では、再現することができ植え込ま患者から記録する方法を提示する。 

ビデオ: 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;

マウスのシングル·ペレット到達タスクで学ぶ学習運動スキル

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

行動学

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.

統合された行動ステーション（INBEST）を有するマウス疾患モデルの行動表現型

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.

ビート難聴を暴く：同期指タッピングと知覚タイミングタスクを検出リズム障害

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.

ラットにおけるパブロフ付きアルコール探索行動の状況誘発性のリニューアルを観察する手順

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.

ナビゲーション·アセスメントの中で認知課題の実践的方法論

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.

運動課題中に同時キネマとEMGの監視と感覚運動の脳領域の機能的近赤外分光法

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.

ヒト対象における振動検出しきい値と触覚空間視力の測定

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.

実世界認知課題における脳活動を監視するために繊維のない、ウェアラブルfNIRSを用いて

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.

ターゲット応答の作業中に事象関連電位片側脳性麻痺児の上肢利用の認知プロセスを研究するために

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.

中国語語彙意思決定とネーミングタスク間の周波数の影響を比較すると、

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