Name: performing behavioral tasks in subjects with intracranial electrodes
Uploaded: 2014-10-02T13:00:00
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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. <p class="jove_t...

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	<li>Rosenow, F., Luders, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Presurgical+evaluation+of+epilepsy.">Presurgical evaluation of epilepsy.</a> Brain. 124, 1683-1700 (1093).</li><li>Adelson, P. 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=Use+of+subdural+grids+and+strip+electrodes+to+identify+a+seizure+focus+in+children.">Use of subdural grids and strip electrodes to identify a seizure focus in children.</a> Pediatr. Neurosurg. 22 (4), 174-180 (1995).</li><li>Jayakar, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Invasive+EEG+monitoring+in+children:+When,+where,+and+what.">Invasive EEG monitoring in children: When, where, and what.</a> J Clin Neurophysiol. 16, 408-418 (1999).</li><li>Almeida, A. N., Martinez, V., Feindel, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+first+case+of+invasive+EEG+monitoring+for+the+surgical+treatment+of+epilepsy:+Historical+significance+and+context.">The first case of invasive EEG monitoring for the surgical treatment of epilepsy: Historical significance and context.</a> Epilepsia. 46, 1082-1085 (2005).</li><li>Dinner, D. S., Luders, H. 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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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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. 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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>

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

Executar tarefas comportamentais em indivíduos com intracranianos Eletrodos

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.

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

Research

JoVE Journal

Behavior

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

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)

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

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

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

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 ...

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

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 ...

Combined Shuttle-Box Training with Electrophysiological Cortex Recording and Stimulation as a Tool to Study Perception and Learning

Combinado Shuttle-Box Formação com eletrofisiológica Cortex Gravação e Estimulação como Ferramenta para o Estudo de Percepção e Aprendizagem

Shuttle-box avoidance learning is a well-established method in behavioral neuroscience and experimental setups were traditionally custom-made; the ...

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

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 ...

Behavioral Disturbances: An Innovative Approach to Monitor the Modulatory Effects of a Nutraceutical Diet

Distúrbios de comportamento: uma abordagem inovadora para monitorizar os efeitos moduladores de uma dieta Nutraceutical

In dogs, diets are often used to modulate behavioral disturbances related to chronic anxiety and stress caused by intense and restless activity. However, ...

Continuous Noninvasive Measuring of Crayfish Cardiac and Behavioral Activities

Medição não invasiva contínua das atividades cardíaca e comportamental de lagostins

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