著者は全く確認応答や財務開示していません。

各患者は、調査研究のための適性について検討され、適切な患者は地元のIRBの手順に従って研究への参加のために同意しなければならないことを確認してください。 SEEGと研究のための1。患者の選択<ol><li> SEEGための患​​者の選択 注：てんかん患者が臨床的にてんかん専門医、神経心理学者や神経外科医からなる学際的なチームによって評価されなければならない。 <ol><li>患者が抗てんかん薬の少なくとも2適切な臨床試験に対応するための障害として定義され、医学的に難治性てんかんの焦点があることを確認してください。 </li><li>非侵襲的技術はてんかん焦点をローカライズするために失敗したことを確認してください。 </li><li>患者は唯一の硬膜下グリッド電極での調査に適していないことを学際的なチームで確認してください。 </li><li>深い発作発症ゾーンの臨床的疑いがあることを学際的なチームで確認してください。 </li></ol></li> &lt;LI&gt;研究課題のための患者の選択<ol><li>対象は、13と65歳の間にあることを確認してください。 </li><li>患者から（もし18歳未満の親の同意と一緒に）同意または同意を取得します。 </li><li>被験者がタスクに出席し、検査に協力することが可能であることを確認します。 </li></ol></li></ol> 2.準備と注入技術<ol><li>製造業者のプロトコルに従って、術前体積T2と造影容積のT1 MRIを行い、定位ナビゲーションソフトに画像を転送します。 <ol><li> MRIと発作病巣の臨床的疑いに基づいて深さ電極目標を計画します。 注：提供された例は、ブレインラボナビゲーションソフトウェアをベースにして、このシステムに固有のものですされている。しかし、任意の定位ナビゲーションソフトウェアは、深部電極軌道と配置を計画するために使用することができる。 </li><li>として関心の解剖学的領域を定義します定位ナビゲーションソフトウェアの「定位計画」機能内のターゲットポイント。 </li><li>例えば、目的のターゲットとしてDACCを使用しています。その軌道を押し定義するには、「新しい軌道を、「それから「ターゲット」を押し、DACCをクリックしてください。 （冠状とサジタル軸、）すべての3面にDACCを調べ、各平面におけるDACCの真ん中をクリックすることでDACCの途中で目標をセンター。 <ol><li>定位ナビゲーションソフトウェアの「定位計画」関数の中で、頭皮上のエントリポイントを定義します。 </li></ol></li><li>例えば、DACCへの最短経路であるように思われる頭皮上のポイントを選択します。を押し、「エントリ」とエントリーポイントを作るために頭皮上のポイントを選択します。 </li><li> 「目標」と「エントリー」ポイント皮質と皮質下血管構造を避けるために定義された軌道を修正するだけでなく、潜在的な雄弁CEをクリックしてドラッグrebral地域。 </li><li>すべての計画された深さ電極ターゲット（ 図1）について、この手順を繰り返します。 </li><li>手術の朝に患者を認め、手術室にもたらす、と全身麻酔の26,27の下に誘導する。 </li><li>頭蓋骨のネジで患者の頭部にコスマン·ロバーツ - ウェルズ（CRW）定位ヘッドフレームを取り付けます。 </li><li>所定の位置にヘッドフレームとの容積測定CTを取得します。 </li><li> 「ロードおよびインポート」機能を経由して定位ナビゲーションソフトに容積測定CTやMRIの画像をロードします。 </li><li>定位ナビゲーションソフトウェア内の「ローカリゼーション」機能をクリックします。 </li><li>ヘッドフレームを含む、次に「ローカライザーの割り当て」ボタンを押すように定位ナビゲーションソフトウェアによって定義されたすべての画像をクリックすることでCRWのヘッドフレームをローカライズ。 </li><li>定位ナビゲーションソフトウェア内「AC / PCローカリゼーション」機能をクリックします。 </li><li>イド彼らの解剖学的位置に基づいて、前方および後方交連をentify。 </li><li>定位ナビゲーションソフトウェア内の「AC / PCシステムの設定」機能を経由して前方および後方交連を指定します。 </li><li>定位ナビゲーションソフトウェア内の「画像融合」機能をクリックします。 </li><li>定位ナビゲーションソフトウェア28,29にMRI画像とCT画像をマージします。 「融合」タブの下にペア容積測定CTとMRI画像をクリックし、「自動フュージョン」をクリックします。 注：これは、定位フレーム座標内でMRIを配置します。 </li><li>定位ナビゲーションソフトウェア内の「定位計画」機能をクリックし、手順2.1.2から計画された軌道を確認 - 2.1.6を。 </li><li> 「定位機能」タブの下の定位を基準に、体積CTを選択してください。 </li><li> T内の「印刷」アイコンをクリックします各深さ電極軌道30,31のための最終的な定位座標を印刷するアイコンの彼縦の列。 </li></ol></li><li>移植技術<ol><li> CTスキャン、次の手術室に患者を返します。 </li><li>準備し、日常的に滅菌方法32,33を使用して手術野をドレープ。 </li><li>蛍光透視鏡は、手術室にあり、手術野の残りの部分と一緒に覆われていることを確認してください。 </li><li>ステップ2.1.20から印刷定位座標を用いて、ヘッドフレーム上の第1の深さの電極の座標を設定する。 定位座標は3面で与えられる：横方向（x）に、垂直（y）をし、前方 - 後方（z）を注意してください。例えば、右DACC内のターゲットのための印刷された座標は48.2ミリメートルAP、6.6ミリメートル、横方向および2.2ミリメートル垂直である。ヘッドフレームは、それに応じてそれらの座標に設定されています。 </li><li>皮膚までguideblockを拡張し、sにバーホールの位置をマークマーキングペンでCALP。定位座標に基づいて所定の位置にguideblockを修正し、そのように、何のランドマークは、切開をマークする必要はありません。 </li><li>マークされた切開にエピネフリン100,000希釈：1の0.5％ブピバカインの3ミリリットル - 2を注入。 </li><li>マークダウン切開に頭蓋骨にメスで頭皮にニックを作る。 </li><li>皮膚や皮下組織における血管からの出血を最小限にするために、コーティングされた栓子と監督モノポーラ焼灼を使用して、真皮および深部組織を焼灼。 </li><li>切開の途中で2.1ミリメートルツイストドリルビットを使用して、バーホールを開けます。 </li><li>剛性栓子プローブで硬膜を開きます。頭蓋骨にアンカーボルトをねじ込み。電極のためのトラックを作るためにアンカーボルトを介して、予め測定スタイプローブを配置します。 </li><li>慎重に事前に計算された深さに電極を進める。電極を固定するためにダウンアンカーボルトキャップを締めます。 </li><li>すべてに対してこのプロセスを繰り返し深さ電極。 </li><li> X線透視下に置き、すべての電極の適切な配置の軌道を確保するためにX線透視画像を得るためにAPと横方向平面の両方で患者の頭を取り囲む。 </li><li>適切なインピーダンスを確認するために、臨床EEGシステムに電極を接続します。 </li><li>回復室に​​麻酔および輸送から患者を目覚め、その後EMUへ。 </li><li> EMUには、発作のエレクトロ証拠のための臨床発作のための閉回路の監視を介してECOGを介して患者を監視します。 </li></ol></li></ol> 3.行動タスクとデータ収集<ol><li>行動タスク<ol><li>行動のソフトウェアを実行してのみに専念し、コンピュータに行動するソフトウェアを開きます。 MonkeyLogic、プレゼンテーションおよび時間的に正確な心理物理タスク34,35の実行のために設計されたMATLABのツールボックスに基づいているの指示にとSP、したがって、次のとおりです。注意してくださいその行動のソフトウェアプラットフォームにecific。このプログラムは、Matlabのバージョン2010A上で実行され、必要とされる「データ取得ツールボックス」が、視覚刺激を提示し、電気生理学的データを記録することが可能な任意の行動ソフトウェアプラットフォームを使用することができる。 </li><li>等しい周波数の4つのすべてのトライアルタイプを含めるようにMSITタスクを実行するように設計された条件ファイルを設定します。 注：MSITタスクは数字の2、「正解の選択肢」は、同じ一つの数は0と3の間の3つの数字、の合図で主題を提示するから成り、「ターゲット」は、異なっている。 <ol><li>ボタンボックスの対応するボタンを押すことで「ターゲット」を識別するための主題を指示します。 「1」はターゲットである場合は、左のボタンは正しい選択である。 &#39;2&#39;、中央のボタン、および「3」の場合、右ボタンの場合。 「0」が可能ボタンに対応していない（ 図2）。 </li&gt; </ol></li><li> 「条件設定」ボタンを押して、前のステップで設定された所望の条件ファイルを選択します。 注：意思決定プロセスの間の衝突を誘発認知干渉の2種類がある。正解の選択肢が可能である場合フランカー干渉試験が生じる（1、2、または3、ではなく0）ボタンの選択（ 例えば 、121）、ターゲット数の空間的位置は、応答位置と異なる場合、空間的干渉試験が発生しつつ（ 例えば、200 、ここで中央のボタンは、ターゲット番号）が左の位置にあるという事実にもかかわらず、正しい応答である。これら2つの干渉型の存在または非存在に基づいて、4つの試行タイプがある。 </li><li>表示ボックスに「テスト」をクリックすることで、行動ディスプレイモニタをテストします。 3秒 - ディスプレイモニタには、2のためのテスト視覚刺激を表示する必要があります。 </li><li>データ上のアナログ入力に対象インターフェイスデバイス（ボタンボックス）を接続しますコンピューター上で取得ボードは、3つの標準BNCケーブルを経由して電気生理学的データを記録に専念。 </li><li>電源にボタンボックスを接続します。 </li><li> 9リボンにリボンケーブルのスプリットを経由して512チャンネル神経信号プロセッサへのデータ収集ボードを接続します。 9 番目のリボンは、データ収集ボードのデジタルPFI部にポート0に接続されているデータ収集ボードのデジタルI / O部に7 -リボン8は、ポート0に接続されている。 注： - 神経信号プロセッサにとストローブパルス（ポート0、デジタルPFI）、リボンは、8ビットのデジタルマーカー（7、デジタルI / Oポート0）を送る。 </li><li>神経信号処理ソフトウェアで所望のサンプリングレートを設定する。 <ol><li>この例では、第二50,000サンプルに所望のサンプリングレートを設定するエイリアスダウンサンプルオンライン秒1,000サンプル。タスクの特定の目的に合わせてサンプルレートを調整する。ミリ秒以下の精度タイミング非常に高いサンプリングレートを必要とする。 </li></ol></li><li>光ファイバーケーブルを介して神経信号プロセッサにアンプを接続します。 </li><li>光ファイバーケーブルを介して神経データ収集コンピュータ内のデータストリーマと光PCIカードに神経信号プロセッサを接続します。 </li></ol></li><li>データ収集<ol><li>処理のための512チャンネル神経信号プロセッサを含む、深さ電極からデジタル化され、事前に増幅された電気信号をフィルタリングEMUの電気生理学のための研究リグを使用してください。 注： - 臨床目的のために置か20の電極加工用の512チャンネルがありますが、実際には、15以上を起こすことは決してありません。データサイズと空間分解能が問題になることはありませんしたがって、我々は、可能な限り多くの電極から記録することをお勧めします。 </li><li> 、患者の部屋にリグを輸送するポータブルテーブルの上に患者の前での行動モニターを配置し、行動制御コンピュータに接続する標準のDVIケーブルを使用しての行動ソフトウェアを実行している。 </li><li>できるだけ目立たないままにするために、患者のベッドの側の背後にあるかに記録リグを置きます。 </li><li>臨床システムからの研究記録を分離するスプリッタボックスに研究体制を接続します。 </li><li>神経信号プロセッサソフトウェア34,35を用いて制御記録パラメータ。 注：このシステムは、行動イ ​​ベント34,35オーバーミリ秒以下の制御が可能。神経および行動データ間の同期はタスクイベントやデジタルマーカーをコードするアナログパルスのいずれかを用いて達成することができる。両方の信号は、神経信号プロセッサのアナログまたはデジタル入力データ収集ボード上のデジタルまたはアナログの出力のいずれかを送信することができる。 </li><li>手受ける患者インターフェイス装置（ボタンボックス）及びタスク命令を与える。 </li><li>タスクを実行するために、「ファイル名を指定して実行」をクリックします。 </li><li>患者への許可150試験は各2ブロックを完了します。 </li></ol></li></ol> 4.データ解析<ol><li>電気生理学的データの可視化を可能にするオープンソフトウェアパッケージ。 注：以下に提供される指示は、MATLABのバージョン2010Aに固有のものですが、電気生理学的データの視覚化と操作を可能にする任意のソフトウェアを使用することができる。 </li><li>トライアルセッションから生の電気生理学的データを含む.edfファイルを開きます。 </li><li>てんかん様放電や運動アーチファクト（ 図3A）のような目に見える成果物がないことを確認するためにセッションからSEEG信号を可視化する。 </li><li>パルストライアル構造を描写する方法を説明するためにアナログ生LFPトレース（ 図3B）上の行動タスクからのタイミングパルスを重ねる。 </li><li>タイミングパルスを用いて、各試験（ 図3C）のためのキューの表示にSEEGトレースを合わせます。 </li><li>外れ値（&gt; 4標準偏差）を取り外しとアーティファクトトレース（ 図3D）。 </li><li>さらなる分析のためのマトリックス内のすべての整列試験を保存します（20試験は、図3Eに積み重ね示す）。 </li><li>試験全体の平均LFP活動は、与えられた刺激に関連していないノイズ、アーチファクト、またはEEG活動の影響を低減するために、目的の信号（ 図3F）を増大させる。 </li><li>マルチテーパースペクトル解析36-38を使用して生の、トライアル平均スペクトログラムを作成します。 注：時間 - 周波数解析は、単一または複数の試験にわたって特定の周波数·時間ダイナミクスを研究するために使用することができる。この方法は、時間をかけて、異なる周波数でのニューロンの振動の調査を可能にします。 </li><li>エッジ効果を避けるために2次の最大電力のゼロで、各試行からパッド信号を出力する。 </li><li>仕様を作成するための信号の持続時間5〜大手テーパーと800ミリ秒スライディングウィンドウと9 10ms毎の時間帯域幅積を適用しますtrogram（ 図4A）。 </li><li> 10によるスペクトログラムのログを乗算し、高周波数情報を表示するために正規化する。 注：スペクトログラムは理論頻度分布（負の第2乗を、それぞれの周波数値）（ 図4B）、いくつかのベースライン活性（ 図4C）の平均スペクトルにより、または平均値で除算し、減算することにより正規化することができる各周波数帯域の値の標準偏差（ 図4D）。この手順では、タスクに固有の変更についての経時的な両方の生の正規化形態の特定の周波数帯域の検査を可能にする。例えば、高ガンマ帯の活性化- 図3Eに示されている（70〜150ヘルツ）が、電極39,40の周囲の局所ニューロン集団の局所興奮性の活性を反映していると考えられる。 </li></ol>

著者らは、開示することは利害関係のない。

本論文ではSEEGは、ヒトにおける意思決定のタスクの実行中にDACC内のローカルニューロン集団の活動を調査するために使用された。以前の研究は、術中microelectode記録14を使用して、DACC、個々のニューロンの活性を調査し、DACC活性は以前の活性により変調されることを実証した。微小電極の研究では、個々のニューロンのスパイク活動の調査を可能にする。 SEEGは、ニューロンの大集?...

てんかん、時間をかけて複数の再発性発作によって特徴づけられる一般的な神経学的障害は、病気1の世界的な負担の1％を占めています。患者2,3の30％ -抗てんかん薬は20に発作を制御することができない。これらの医学的に難治性の患者では、てんかん手術は、多くの場合、4,5が示されている。手術を続行するという決定は、発作焦点、手術計画を策定するための前提条件を見つける必要があります。最初に、非侵襲性の技術がlateralizeおよび発作焦点をローカライズするために使用される。脳波（EEG）は、例えば、対策皮質の電気的活動は、頭皮上に配置された電極から記録され、多くの場合、発作焦点の位置についての十分な情報を提供することができる。また、磁気共鳴イメージング（MRI）は、海馬硬化症、医学的に難治性てんかんの最も一般的な形態で見られる古典的な病理学、近心トンなどの個別の病変を示すことができるemporal葉てんかん（MTLE）。 しばしば、しかし、非侵襲的精密検査は、発作焦点を識別することができません。これらの場合には、脳内の電極と侵襲脳波（ECOG）がフォーカスをローカライズし、外科処置6を案内するために必要とされる。 ECOGは、脳と直接接触して配置された電極を用いて電気的活性を測定するために使用される神経生理学的技術である。表面の格子またはストリップ（硬膜）の電極は、脳の表面上開頭術（骨弁の除去）及び硬膜の大きな開口部を必要とするプロセスに配置される。これらの表面電極は、発作発症の推定上の領域（単数または複数）の上に配置することができる。電極の先端が皮膚の​​小さな開口部を介してトンネリングさてんかん監視ユニット（EMU）に記録装置に接続されている。 EMUでは、患者は、連続した映像とECOG記録を通じて臨床発作活動のために監視される。この技術のiS皮質表面の比較的大きな面積にわたって（数日から数週間）発作と発作の放電の録音を長期的に収集するための便利。これらの頭蓋内の録音が発作病巣と伝播を調査するための臨床的に非常に貴重であるが、彼らはまた、特別に設計された行動のタスクを受けているヒトでの認知機能と神経生理学を研究する機会を提供してくれる。 硬膜下グリッド電極を用いECOGは、感覚および言語処理を含む皮質機能の様々な側面を研究するために使用されてきた。多くの例の一つとして、ブシャールらは腹感覚運動皮質における話し言葉のための音節の形成における経口筋肉組織の一時的な協調、人間の音声感覚運動皮質7として同定された領域を示した。また、硬膜下グリッド配置にECOGはまた、ヒトをATTENすることができる機序を研究するために利用されている群衆の中の特定の声にD：いわゆる「カクテルパーティー効果」8,9。 ECOG記録は、動的に音声ストリームを追跡する二つの異なるニューロンのバンドが存在することが、低周波の位相と高ガンマ振幅変動の両方を示し、別個のプロセシング部位が存在すること - 両方のスピーカーを追跡するための1つの「変調」サイト、一「選択」出席したトーカ5を追跡サイト。 硬膜下電極配置とECOGの別の新たなアプリケーションは、外部出力を駆動するために神経活動を「デコード」ブレインコンピュータインタフェース（BCIは）で使用する可能性である。この技術は、重度の脳または脊髄傷害を有する患者は世界と通信し、補綴物10,11を操作することを可能にする可能性がある。 硬膜下グリッドの配置は、スーパーの理解に大きく貢献してきたがficial皮質領域及び皮質てんかん焦点の同定に有用であるが、この技術は、開頭術とそれに付随するリスクを必要とし、一般的に脳​​の外表面を研究に限られている。定位脳波（SEEG）が深いてんかん焦点12の評価を可能にする技術である。フランスとイタリアでの使用の長い歴史を持つ、それはまた、ますます米国13で使用されている。 SEEGは、複数の電極の配置を伴う（通常は10から16）深い小さな（数mm）ツイストドリルバリホールを通して脳の物質の中。硬膜下グリッド配置をSEEGの利点は、低侵襲性の性質、必要なときに両側性半球を調べることを容易に、かつ、発作伝搬の三次元マップを生成する能力を含む。さらに、これらの電極は、表面電極で識別することが以前に困難であった深いてんかん焦点の同定を可能にする。この手順は、提供します：ES直接ヒトに調査する以前に困難であったそのすべてがそのような大脳辺縁系の深皮質の構造、mesoparietal皮質、mesotemporal皮質、および眼窩前頭皮質の神経生理学と機能を調査する機会を。 本論文では、SEEGが背側前帯状皮質（DACC）の認知機能を調べるために利用することができる方法を示しています。 DACCは広く研究脳の領域であるが、それはまた最もよく​​わかっていないの一つです。人間の認知のための重要な地域と考えられ、それがDACCが継続的に環境14によって課される要求の変化との関連での意思決定の動的な神経処理の中心となる可能性がある。両方の霊長類15,16と17のヒトでの研究は、DACCは、特に複数の同時相反する要求18-21の状況では、特定のアクションの潜在的なリスクと報酬を統合し、そしてmことを示唆している以前の行動とその結果14,22,23のコンテキストでこれらの決定をodulates。 マルチソースの干渉課題（MSIT）、ストループのような行動のタスクは、頻繁にDACCの紛争処理を調査するために使用されます。 MSITタスクはDACC 24,25により規制処理の複数のドメインに関与ニューロンを補充することによってDACCを活性化させる。このタスクは、具体的な意思決定、目標検出、ノベルティ検出、エラー検出、応答選択、および刺激/応答の競争の機能をテストすることによってDACCを活性化させる。また、MSITタスクはSEEGを用いた同時相反する刺激にDACC神経応答を調査するために、本研究で利用されている認知干渉の複数の次元を、紹介します。

<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

定位脳波（SEEG）は医学的に難治性てんかんの患者で発作病巣をローカライズするために使用される技術である。この手順では、硬膜下グリッド電極の配置を介して、典型的にはアクセス不可能な脳の領域に複数の深さの電極の慢性的配置を含む。 SEEGは、このように脳機能を研究するユニークな機会を提供します。本論文では、SEEG、認知制御で背側前帯状皮質（DACC）の役割を調査するために使用することができる方法を示します。我々は、電極の外科配置を実証し、SEEG手順の説明が含まれています。我々は、彼らが行動のタスクに従事している間に被写体を同意からローカルフィールドポテンシャル（LFP）のデータを記録するために必要なコンポーネントとプロセスについて説明します。提供された例では、エリア、被験者は認知干渉課題を果たし、我々は、信号が背側前帯状皮質内の電極から記録され、分析される方法を示しintimately意思決定に関与。我々は、この方法は、人間の認知プロセスを調査するために使用できる方法の更なる提案を結論付ける。

患者がSEEG電極配置のために選択されると、彼/彼女はMRI増強体積T2とT1コントラストを受ける。 SEEG電極の軌跡は、その後、容積MRIシーケンス（ 図1）の定位ナビゲーションを使用して計画されている。この技術は、典型的な表面電極配置では不可能背側前帯状皮質（淡橙色の軌跡、 図1）の深皮質内の構造から局所電場電位の収集を可能にする。術後にEMUで、患者がDAC...

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

定位脳波（SEEG）は発作病巣をローカライズを助けるためにてんかん手術で使用手術技法である。また、脳機能を研究するユニークな機会を与える。ここでは、SEEGはヒト対象における認知プロセスを調査するために使用することができる方法について説明します。

定位脳波を使用して、ディープ皮質の機能と下構造の調査：前帯状皮質からの教訓は、

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 ビュー.  Columbia University Medical Center, New York Presbyterian Hospital. 定位脳波（SEEG）は発作病巣をローカライズを助けるためにてんかん手術で使用手術技法である。また、脳機能を研究するユニークな機会を与える。ここでは、SEEGはヒト対象における認知プロセスを調査するために使用することができる方法について説明します。 

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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.

（密な配列の脳波を用いた乳児と大人で社会的認知を調査 D EEG）

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

神経科学

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.

同時脳波、リアルタイム乳酸濃度の測定と齧歯類大脳皮質ニューロン活動のOptogeneticマニピュレーション

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ビオシチン標識は、個々の皮質ニューロンの構造機能相関を研究するために、

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.

視床前核の脳深部刺激後のラット海馬における遺伝子発現の変化の解析

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.

CLARITY / CUBIC技術を用いたマウスの脊髄にセロトニン繊維のイメージング

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.

人間の脳の側脳室を明らかにする脳室周囲構造の解剖学を暴く - 深宇宙の探索

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.

皮質局所電界電位、心電図、筋電図、呼吸リズム自由行動ラットからの同時録音

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.

結合された経頭蓋磁気刺激と背外側前頭前野の脳波

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.

一般的なセットの全皮質のシェットランドシープドッグ配列の慢性注入

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;

刺激特異的皮質視覚誘発潜在的形態パターン

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