Este trabalho foi apoiado por EFRI-MC3: # 1137237 atribuído a SVS e JTG

Todas as tarefas foram realizadas de acordo com um protocolo aprovado submetido ao Conselho de Revisão Institucional (IRB), da Fundação Cleveland Clinic. Um processo de consentimento informado foi realizada com cada paciente antes de todas as actividades de investigação. Neste exemplo, uma pessoa que atenda critério de estudo que teve estéreo de eletroencefalografia (EEG) eletrodos implantados para apreensão é escolhido. O projeto foi discutido com o assunto e que consentiram em participar. 1 Recrutamento de Paciente <ol><li> Avaliação de pacientes com epilepsia refratária em consideração para implante de eletrodos intracraniana. Se o paciente é um bom candidato para a cirurgia invasiva, analisar o paciente de ressonância magnética, PET e MEG em conjunto com a patologia apreensão, a fim de optimizar a colocação dos eléctrodos. A equipe clínica realiza todas as avaliações e não são tomadas as decisões para fins de pesquisa. . </li><li> Identificar pacientes elegíveis para o estudo subsequent a avaliação para implantação e verificar os pacientes por o protocolo IRB aprovado com base nos critérios de inclusão / exclusão. NOTA: É no melhor interesse do paciente para incluir indivíduos com uma aura nos critérios de inclusão. Pacientes com auras são capazes de notificar os pesquisadores que eles estão prestes a ter uma convulsão; dando a pesquisadores e paciente hora de tomar as precauções necessárias (pressionando o alarme apreensão para notificar o pessoal clínico e puxando todos os equipamentos fora do caminho). No entanto, se os indivíduos são recrutados que não têm uma aura, assegurar que os dispositivos de entrada do paciente pode ser facilmente retirado da área do paciente e que o pessoal tem conhecimento do equipamento de investigação e protocolo. </li><li> Obter o consentimento informado antes de quaisquer actividades de investigação, de acordo com o IRB. Durante o consentimento informado, explicar a pesquisa, ressaltando que a participação é estritamente voluntária e em nada afetam os pacientes de cuidados clínicos. Na maioria dos casos, há is nenhum benefício direto ao paciente e sua vontade de participar é altruísta. </li><li> Manter o respeito aos direitos do paciente e privacidade em todos os momentos. Relembre os pacientes de que suas informações permanecerão anónimo e confidencial e que pode cessar a participação no estudo a qualquer momento, sob nenhuma conseqüência. </li><li> Ter o sinal paciente e datar o consentimento informado se ele ou ela entende e concorda em participar do estudo. Deixar uma cópia fica com o paciente a rever; caso tenham alguma dúvida ou preocupação encorajar os pacientes a entrar em contato com o PI. </li></ol> 2. comportamento do sistema de Set-up <ol><li> Antes de trazer o equipamento para a sala, verifique se há espaço suficiente no quarto do paciente, bem como o acesso às saídas necessárias (2). </li><li> Verifique se todos os equipamentos e os fios estão prontos para agilizar o set up. O sistema inclui um comportamental FDA aprovou braço robótico (que permite que o sujeito control um cursor durante a tarefa), um computador portátil para controlar o programa comportamental, um monitor para apresentar os estímulos de tarefas, e um sistema de aquisição de dados para armazenar os dados electrofisiológicos e comportamentais. NOTA: faça as modificações necessárias para atender às necessidades específicas de sua pesquisa. Por exemplo, usar uma caixa de botão para a interface do paciente, ao invés do braço robótico. </li><li> Se o paciente não está atualmente posicionado de forma adequada para completar a tarefa, ajudar o paciente a uma cadeira reclinável (ou cama) com os braços, eles devem ter uma convulsão. Nota: É uma boa idéia para discutir o projeto de estudo, equipamentos, etc, com todos os membros da unidade de monitoramento para informá-los sobre o que está acontecendo, como o grupo estará interagindo com os pacientes, e todos os problemas possíveis que podem surgir. </li><li> Quando o paciente está pronto, colocar o sistema comportamental para o quarto e começar a arrancar o sistema comportamental e braço robótico. </li><li> Conecte o marke digital eventor saída do computador comportamental para os canais de corrente contínua do sistema de aquisição de electrofisiológico, a fim de bloquear o tempo dos sinais EEG gravados com os marcadores de eventos comportamentais. NOTA: Neste centro há um sistema de aquisição de eletrofisiológico independente designado para fins de investigação, que não interfere com o sistema de aquisição de clínica. No entanto, é possível usar o sistema de aquisição de clínica, trabalhando com o pessoal apropriado. Devem ser envidados todos os esforços para não atrapalhar a aquisição clínica. </li><li> Calibrar o braço robótico e posicioná-lo de tal forma que a amplitude de movimento é confortável para o paciente. Se estiver usando outro dispositivo de interface, certifique-se de que o equipamento está funcionando corretamente e está posicionado confortavelmente para o assunto de usar. </li><li> Enquanto estiver usando o braço robótico, verifique se os botões de parada de emergência são facilmente acessíveis pelos pesquisadores durante toda a tarefa comportamental. Em caso de apreensão, o botão de parada de emergência épressionado e o equipamento é puxado para fora do paciente, de modo que eles não prejudiquem a si mesmos. Além disso, nós não usamos as tiras de velcro que vêm com o sistema do robô para facilitar a remoção do paciente no caso de uma convulsão. NOTA: Neste exemplo, a porta paralela do equipamento comportamento está ligado à porta de entrada digital do sistema de aquisição usando um cabo paralelo. Sinais analógicos adicionais, tais como a x e y posição do braço robótico são gravados simultaneamente. </li></ol> 3. Behavioral Task <ol><li> Explique a tarefa para o paciente após a conclusão da plataforma criada e calibração do dispositivo de interface. </li><li> Use uma tarefa comportamental semelhante ao jogo de cartas das crianças de &quot;guerra&quot;. Peça ao paciente para fazer apostas sobre se o seu cartão é maior do que o cartão do computador. A escolha da aposta é baseada na percepção do valor relativo do seu cartão do paciente. Simplifique o tpedir para posterior análise, usando apenas cartas de um naipe e limitando a plataforma para os 2, 4, 6, 8 e 10 cartas numeradas. </li><li> Mostrar um taco de fixação na tela por 350 ms. Certifique-se de que o paciente mantém o cursor sobre a marca de fixação para iniciar a tarefa. </li><li> Mostrar o estímulo para 1.000 ms. Permitir que o paciente ver o seu cartão com o cartão do computador ao lado de sua face para baixo. </li><li> Após o desaparecimento cartões, mostram um go-cue (&lt;5,000 ms) exibindo duas opções, pedindo ao paciente para apostar ou US $ 5 ou US $ 20, com base em seu cartão. Peça ao paciente para colocar a aposta movendo o cursor usando o braço robótico, sobre sua aposta escolhida. Randomize a posição aposta de uma tentativa para assegurar nenhum preconceito com base na posição. </li><li> Após a aposta foi selecionado, observe a 250 - demora 500 ms (tela em branco), seguida pela revelação de placa do computador (1000 - 1250 ms). Observe o resultado (1.000 ms), se o julgamento foi uma vitória, perder, ou desenhar equanto foi ganho ou perdido. </li><li> Permitir que o paciente praticar até que eles estão confiantes em seu desempenho e não tem nenhuma dúvida. </li></ol> 4 Aquisição de Dados <ol><li> Grave os dados quando o paciente está pronto e verifique se as configurações da pesquisa (ou clínica) sistema de aquisição são devidamente selecionados. </li><li> Desligue as luzes da sala e TV para manter o ruído de fundo para um mínimo durante a gravação. Além disso, pedir ao paciente para abster-se de comportamentos como bater o pé, conversando ou balançando as pernas. </li><li> Comece a tarefa e registrar o paciente executar a tarefa. Peça ao indivíduo para realizar a tarefa por 30 min. A taxa de amostragem do sistema de braço robótico é 1 KHz, e que os sistemas de gravação EEG é de 2 KHz. NOTA: Esta duração pode ser diferente para outros paradigmas. </li></ol> Análise de Dados 5. <ol><li> Em primeiro lugar, de-identificar os dados EEG gravados para assegurar que informa o pacienteção é confidencial e que suas / seus dados são enviados de forma anônima. </li><li> Obter as coordenadas dos locais de eletrodo do MRI e CT pré-operatório pós-operatório. </li><li> Alinhe as gravações neurofisiológicos com a data e hora digitais de interesse da tarefa comportamental. </li><li> Aplicar métodos de análise de sinal para analisar o caso dependente a atividade cerebral de modulação. NOTA: Neste estudo, a densidade espectral de potência (PSD) do evento relacionado sinais de EEG foi calculado usando Chronux multitaper toolbox 26,27. Cada ensaio foi dados alinhados no que diz respeito ao caso em questão (tempo zero), e o PSD calculado foi normalizada em cada posição de frequência em relação à linha 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>

Os autores não têm conflitos de divulgar.

Aqui apresentamos um método para a realização de estudos eletrofisiológicos intracranianas em seres humanos como eles se envolvem em uma tarefa comportamental. Esta metodologia e suas permutações simples são importantes para o estudo do movimento humano e cognição. Apesar de existir inerentemente vantagens e desvantagens de qualquer técnica, gravação de eletrodos intracranianos tem vantagens sobre outras técnicas eletrofisiológicos e de imagem. Duas das principais vantagens são a capacidade de coletar dad...

A epilepsia é uma das doenças cerebrais mais comuns, caracterizada por crises recorrentes cronicamente resultantes de descargas elétricas excessivas de grupos de neurônios. A epilepsia afeta cerca de 50 milhões de pessoas no mundo e cerca de 40% de todos os indivíduos com epilepsia tem convulsões intratáveis ​​que não podem ser completamente controlados por terapia médica 1. A cirurgia pode resultar em estado livre de apreensão se as áreas do cérebro responsáveis ​​pela geração de convulsões (zona epileptogï¿½ico - EZ) são localizados e removidos cirurgicamente ou desconectado. Para definir a localização anatômica da EZ e sua proximidade com possíveis áreas eloqüentes corticais e subcorticais, um conjunto de ferramentas não-invasivos estão disponíveis: análise da semiologia apreensão, registros eletroencefalográficos de vídeo de couro cabeludo (ictais e interictais gravações), testes neuropsicológicos , magnetoencephalography (MEG) e ressonância magnética 2. Quando os dados não invasiva é insuficiente para precisely definir a localização da EZ hipotético, quando há a suspeita de envolvimento precoce da cortical eloqüente e áreas subcorticais, ou quando há a possibilidade de ataques multi-focais, monitorização invasiva crônica pode ser necessário 3,4. Os métodos de monitorização invasiva crônica para a definição da localização e dos limites de um EZ podem incluir grades subdurais e tiras, com eletrodos colocados na superfície do cérebro, e estéreo de eletroencefalografia (EEG), quando vários eletrodos de profundidade são colocados no cérebro em um período de três moda dimensional. Gravações intracranianas subdurais foram inicialmente relatada em 1939, quando Penfield e seus colegas usaram epidurais eléctrodos de contacto únicos em um paciente com uma fratura temporal parietal velha esquerda e cuja pneumoencefalografia divulgado atrofia cerebral difusa 5. Posteriormente, o uso de matrizes de grade subdurais se tornou mais popular após várias publicações durante a década de 1980 demonstraram a suasegurança e eficácia 6. O método EEG foi desenvolvido e popularizado na França por Jean Tailarach e Jean Bancaud durante os anos 50 e tem sido usado principalmente na França e na Itália, como o método de escolha para o mapeamento invasiva em epilepsia focal refratária 7-9. O princípio da SEEG é baseado em correlações anátomo-eletro-clínica, que tem como princípio fundamental da organização espaço-temporal em 3 dimensões da descarga epiléptica no cérebro em correlação com apreensão semiologia. A estratégia de implantação é individualizado, com a colocação do eletrodo com base em uma hipótese pré-implantação que leva em consideração a principal organização da atividade epileptiforme e da rede epiléptico hipotético envolvido na propagação das crises. De acordo com vários relatórios europeus e norte-americanas recentes, metodologia SEEG permite gravações precisas de estruturas corticais e subcorticais profundas, múltiplos lo noncontiguousbes e explorações bilaterais, evitando a necessidade de grandes craniotomias 10-15. Depois disso, as imagens do pós-operatório são tomadas para obter a posição anatómica exacta dos eléctrodos implantados. Posteriormente, começa um período de acompanhamento, em que os pacientes permanecem no hospital por um período de 1 a 4 semanas, a fim de registrar as atividades interictais e ictais dos eletrodos implantados. Este período de acompanhamento é um momento oportuno para estudar o funcionamento do cérebro através da análise de EEG relacionados ao evento, já que não há risco adicional eo paciente normalmente vê a pesquisa como um alívio bem-vindo a partir do período de monitoramento mundano. As gravações obtida a partir de eletrodos intracranianos são não só vital para a melhoria da avaliação e tratamento de pacientes com epilepsia, mas além disso, proporcionar a oportunidade excepcional para estudar a atividade do cérebro humano durante paradigmas comportamentais. Vários pesquisadores já perceberam a oportunidade de estudar gravações invasoras depacientes com epilepsia. Hill et al. Informou sobre a metodologia para a gravação de sinais eletrocorticográfica (ECoG) de pacientes para mapeamento cortical funcional 16. Gravações de ECoG também forneceram uma visão para acoplamento em língua motor 17. Pacientes com eletrodos profundos implantados ter realizado tarefas de navegação para estudar oscilações do cérebro na memória, aprendizado e movimento 18 19. Gravações de eletrodos de profundidade também foram utilizados para estudar os paradigmas com resolução temporal de outra forma inatingível, como hipocampo evocado atividade 20, a atividade neural na rede de modo padrão 21, eo curso temporal do processamento emocional 22. Hudry et al estudaram pacientes com epilepsia do lobo temporal que tiveram eletrodos implantados em seu SEEG amígdala por estímulos olfativos de curto prazo correspondem 23. Outro grupo estudou os movimentos dos membros simples, como flexão mão ou movimento unilateral da mão ou o pé em brai saudáveln locais de pacientes epilépticos com implantado SEEG 24,25. Os estudos descritos acima são uma pequena amostra de uma coleção muito diversa da literatura pertinente. Existe um potencial intransponível para aprender e entender como o cérebro humano funciona usando uma combinação de tarefas comportamentais e gravações intracranianos. Embora existam outros métodos para alcançar este objetivo, as gravações intracranianos possuem vários benefícios, incluindo resolução temporal e espacial de alta, bem como o acesso a estruturas mais profundas. O objetivo dos autores descrevem a metodologia geral para a gravação de pacientes com eletrodos intracranianos durante tarefas comportamentais. No entanto, existem vários impedimentos e barreiras para concluir com sucesso a investigação clínica em pacientes que recebem cuidados. Limitações, efeitos de confusão, ea importância da pesquisa também serão identificados e 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

Pacientes com implantes de eletrodos estéreo-eletroencefalografia (EEG) do eletrodo, grade subdural ou profundidade tem uma infinidade de eletrodos implantados em diferentes áreas do seu cérebro para a localização de seu foco apreensão e áreas eloqüentes. Após a implantação, o paciente deve permanecer no hospital até a área patológica do cérebro é encontrada e possivelmente ressecado. Durante este tempo, esses pacientes oferecem uma oportunidade única para a comunidade de pesquisa, porque qualquer número de paradigmas comportamentais podem ser realizadas para descobrir o correlatos neurais que o comportamento guia. Aqui apresentamos um método para gravar a atividade cerebral de implantes intra-cranianas como sujeitos executar uma tarefa comportamental para avaliar a tomada de decisões e codificação recompensa. Todos os dados eletrofisiológicos dos eletrodos intracranianos são registrados durante a tarefa comportamental, permitindo o exame das muitas áreas do cérebro envolvidas em uma única função em escalas de tempo relevantes para o comportamento.Além disso, e ao contrário de estudos com animais, os pacientes humanos podem aprender uma grande variedade de tarefas comportamentais rapidamente, permitindo a capacidade de executar mais de uma tarefa no mesmo assunto ou para controles de desempenho. Apesar das muitas vantagens desta técnica para compreender o funcionamento do cérebro humano, há também limitações metodológicas que discutimos, incluindo fatores ambientais, efeitos analgésicos, limitações de tempo e gravações de tecido doente. Este método pode ser facilmente implementado por qualquer instituição que realiza avaliações intracranianas; proporcionando a oportunidade de examinar diretamente o funcionamento do cérebro humano durante o comportamento.

Nestes resultados, apresentamos a análise dos dados SEEG do sistema límbico capturado em um sujeito tocando o Task Guerra. Nós podemos demonstrar que vários aspectos do Grupo Guerra evocar significativa gama-banda - modulação (40 150 Hz) no sistema límbico (Figura 1). Como se vê, no córtex visual, a apresentação de um objeto sobre os resultados da tela em uma latência rápido (~ 200 ms) resposta de banda larga, independentemente da contingência tarefa. Além disso, parece não haver diferen...

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Performing Behavioral Tasks in Subjects with Intracranial Electrodes

Os pacientes implantados com eletrodos intracranianos oferecem uma oportunidade única para gravar dados neurológicos de várias áreas do cérebro, enquanto o paciente realiza tarefas comportamentais. Aqui, apresentamos um método de gravação de pacientes implantados que podem ser reprodutível em outras instituições com acesso a esta população de pacientes.

Executar tarefas comportamentais em indivíduos com intracranianos Eletrodos

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 visualizações.  Cleveland Clinic Foundation.  Os pacientes implantados com eletrodos intracranianos oferecem uma oportunidade única para gravar dados neurológicos de várias áreas do cérebro, enquanto o paciente realiza tarefas comportamentais. Aqui, apresentamos um método de gravação de pacientes implantados que podem ser reprodutível em outras instituições com acesso a esta população de pacientes. 

Vídeo: 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;

Estudo Motor Habilidade Aprendizagem por Single-pelota Tarefas atingindo em Ratos

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

Comportamento

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.

Behavioral Fenotipagem de modelos de doenças Murino com a Estação Integrada Comportamental (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.

Descobrindo batida Surdez: Distúrbios Detecção de ritmo com o dedo Sincronizado Tapping e Tarefas de temporização da Percepção

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.

Um procedimento para Observar Renovação induzida por Contexto de pavloviano condicionado Comportamento Álcool-seeking em Ratos

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.

Metodologia Prática de tarefas cognitivas Dentro de uma Avaliação de Navegação

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.

Perto Funcional Espectroscopia no Infravermelho das Regiões sensoriais e motoras do cérebro com simultânea cinemática e Monitoramento EMG Durante tarefas 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.

Medição do limiar de detecção de vibração e tátil Spatial Acuity em Seres 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.

Usando sem fibras, fNIRS Wearable para monitorar a atividade do cérebro em tarefas cognitivas do 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.

Potenciais relacionados a eventos durante tarefas Alvo de resposta para estudar processos cognitivos de Membro Superior uso em crianças com paralisia 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.

Comparando o efeito de frequência entre a decisão lexical e tarefas de nomeação em chinês

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