Name: investigating the function of deep cortical and subcortical structures using stereotactic electroencephalography: lessons from the anterior cingulate cortex
Uploaded: 2015-04-15T15:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Investigating the Function of Deep Cortical and Subcortical Structures Using Stereotactic Electroencephalography: Lessons from the Anterior Cingulate Cortex a

Forfatterne har ingen bekræftelser eller finansielle oplysninger.

Sørg for, at hver patient er gennemgået for egnethed til forskningsundersøgelse, og passende patienter skal samtykket til deltagelse i undersøgelsen i henhold til lokale IRB procedurer. 1. Patientudvælgelse for SEEG og forskning <ol><li> Patientudvælgelse for SEEG Bemærk: epilepsipatienter skal klinisk vurderes af et tværfagligt team bestående af epileptologer, neuropsykologer og neurokirurger. <ol><li> Sørg for, at patienten har medicinsk refraktær omdrejningspunkt epile...

I dette papir blev SEEG brugt til at undersøge aktiviteten af ​​lokale neuronale populationer i DACC under en beslutningsproces opgave hos mennesker. Tidligere arbejde har undersøgt aktiviteten af enkelte neuroner i DACC hjælp intraoperative microelectode optagelser 14 og viste, at DACC aktivitet moduleres af tidligere aktivitet. Mikroelektrode undersøgelser muliggøre efterforskningen af ​​spiking aktivitet af individuelle neuroner. SEEG måler storformatprintere, der er relateret til de summered...

Epilepsi, en fælles neurologisk lidelse karakteriseret ved multiple tilbagevendende anfald over tid, tegner sig for 1% af verdens sygdomsbyrde 1. Anti-epileptiske medicin undlader at kontrollere anfald i 20 - 30% af patienterne 2,3. I disse medicinsk uløselige patienter, er epilepsi kirurgi ofte indikeret 4,5. Beslutningen om at gå videre med kirurgi kræver lokalisere beslaglæggelse fokus, en forudsætning for at formulere en kirurgisk plan. Indledningsvis er ikke-invasive teknikker til lateralize og lokalisere beslaglæggelse fokus. Elektroencefalografi (EEG), for eksempel, indspillet foranstaltninger cortical elektrisk aktivitet fra elektroder placeret på hovedbunden og kan ofte give tilstrækkelige oplysninger om placeringen af ​​beslaglæggelse fokus. Desuden kan magnetisk resonans (MRI) påvise diskrete læsioner, såsom hippocampus sklerose, den klassiske patologi ses i den mest almindelige form for medicinsk epilepsi, mesial temporal lap epilepsi (MTLE). Ofte imidlertid invasiv oparbejdning er i stand til at identificere en beslaglæggelse fokus. I disse tilfælde er invasiv elektrocorticografi (ECoG) med intracerebrale elektroder kræves for at lokalisere fokus og vejlede yderligere kirurgisk behandling 6. ECoG er en neurofysiologiske teknik, der anvendes til at måle elektriske aktivitet ved hjælp af elektroder placeret i direkte kontakt med hjernen. Gitre eller strimler af overfladen (subduralt) elektroder placeret over overfladen af ​​hjernen, en proces, der kræver en kraniotomi (fjernelse af en knogle klap) og store åbning af dura. Disse overfladeelektroder kan placeres over den formodede område (r) af beslaglæggelse debut. De distale ender af elektroderne er tunneleret gennem små åbninger i huden og forbundet til kontrolapparatet i epilepsi overvågningsenhed (ØMU). I ØMU&#39;en, er patienten overvåges for kliniske anfaldsaktivitet gennem løbende video og ECoG optagelser. Denne teknik is nyttigt for indsamling langsigtede (dage til uger) optagelser af iktal og interictal elektriske udladninger over relativt store områder af kortikale overflade. Mens disse intrakranielle optagelser er uvurderlige klinisk til undersøgelse beslaglæggelse foci og formering, de også give os mulighed for at undersøge kognitive funktion og neurofysiologi i mennesker gennemgår specielt designet adfærdsmæssige opgaver. ECoG hjælp subduralt grid elektroder er blevet anvendt til at undersøge forskellige aspekter af cortical funktion, herunder sensorisk og sprog forarbejdning. Som et af mange eksempler, Bouchard et al demonstrerede den tidsmæssige koordinering af den mundtlige muskulatur i dannelsen af stavelser for talesprog i den ventrale sensomotoriske cortex, en region identificeret som menneskelig tale sensomotoriske cortex 7. Desuden ECoG med subdural grid placering er også blevet anvendt til at undersøge de mekanismer, som mennesker er i stand til attend til en bestemt stemme i en menneskemængde: den såkaldte &quot;cocktail party effekt &#39;8,9. ECoG optagelser viste, at der er to forskellige neuronale bands som dynamisk spore tale vandløb, både lavfrekvent fase og høj gamma amplitude udsving, og at der er særskilte processeringssteder - en graduering websted, der sporer både højttalere og en &#39;udvælgelse&#39; websted, der sporer deltog oplæseren 5. Et andet nyt anvendelse af ECoG med subdural elektrodeplacering er potentialet for brug med Brain Computer Interfaces (BCIS), som &quot;afkode&quot; neuronal aktivitet for at drive en ekstern udgang. Denne teknologi har potentiale til at lade patienter med svær hjerne eller rygmarvsskader at kommunikere med verden og manipulere proteser 10,11. Mens subdural grid placering har i høj grad bidraget til vores forståelse af supercielle kortikale områder og er nyttig til at identificere kortikale epileptogene foci denne teknik kræver en kraniotomi og dets medfølgende risici og er generelt begrænset til at studere den ydre overflade af hjernen. Stereotaktisk elektroencefalografi (SEEG) er en teknik, der muliggør en evaluering af dyb epileptogen foci 12. Med en lang historie af brug i Frankrig og Italien, er det også i stigende grad anvendes i USA 13. SEEG indebærer placeringen af ​​flere elektroder (typisk 10-16) dybt i substansen af ​​hjernen gennem små (få mm) spiralboret burr huller. Fordele ved SEEG end subdural gitter placering omfatter dens mindre invasive natur, den lette behandlingen bilaterale halvkugler når det kræves, og evnen til at generere tredimensionelle kort over beslaglæggelse formering. Desuden er disse elektroder gør det muligt at identificere dyb epileptogen foci der tidligere var vanskeligt at identificere med overfladeelektroder. Denne procedure også providES mulighed for at undersøge neurofysiologi og funktion af dybe corticale strukturer, såsom det limbiske system, mesoparietal cortex, den mesotemporal cortex og orbitofrontal cortex, som alle var tidligere vanskeligt direkte at undersøge i mennesker. Dette papir viser, hvordan SEEG kan anvendes til at undersøge den kognitive funktion i den dorsale anterior cingulate cortex (DACC). Den DACC er en bredt undersøgt område af hjernen, men det er også et af de mest dårligt forstået. Betragtes som en væsentlig region for menneskelig kognition, er det sandsynligt, at DACC er centralt for den dynamiske neurale behandling af afgørelser i forbindelse med løbende skiftende krav pålagt af miljøet 14. Studier i både primater 15,16 og mennesker 17 tyder på, at DACC integrerer potentielle risici og fordele ved en given handling, især i situationer med flere samtidige modstridende krav 18-21, og modulates disse beslutninger i forbindelse med tidligere handlinger og deres resultater 14,22,23. Multi-Source Interference Task (MSIT), en Stroop-lignende adfærdsmæssige opgave, bruges ofte til at undersøge konflikter forarbejdning i DACC. Den MSIT opgave aktiverer DACC ved at rekruttere neuroner involveret i flere domæner for forarbejdning reguleret af DACC 24,25. Denne opgave specifikt aktiverer DACC ved at teste funktioner i beslutningsprocessen, afsløring mål, nyhed opdagelse, fejlfinding, selektionsrespons, og konkurrencen stimulus / respons. Desuden MSIT opgave introducerer flere dimensioner af kognitiv forstyrrelse, der er brugt i denne undersøgelse at undersøge DACC neurale reaktioner på samtidige modstridende stimuli ved hjælp SEEG.

<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

Stereotaktisk Elektroencefalografi (SEEG) er en teknik, der bruges til at lokalisere beslaglæggelse foci hos patienter med medicinsk intraktabel epilepsi. Denne procedure involverer kronisk placering af flere dybde elektroder i områder af hjernen typisk utilgængelige via subdural gitter elektrodeplacering. SEEG tilvejebringer således en unik mulighed for at undersøge hjernefunktion. I dette papir vi vise, hvordan SEEG kan anvendes til at undersøge den rolle, den dorsale anterior cingulate cortex (DACC) i kognitiv kontrol. Vi inkluderer en beskrivelse af SEEG procedure, hvilket viser den kirurgiske placering af elektroderne. Vi beskriver de komponenter og proces, der er nødvendige for at optage det lokale potentiale felt (LFP) data fra samtykkende individer, mens de er involveret i en adfærdsmæssig opgave. I eksemplet forudsat, spiller fag en kognitiv opgave indblanding, og vi viser, hvordan signaler registreres og analyseres fra elektroder i den dorsale forreste cingulate cortex, et område Intimdelbart involveret i beslutningsprocessen. Vi konkluderer med yderligere forslag af måder, hvorpå denne metode kan bruges til at undersøge de menneskelige kognitive processer.

Når en patient er valgt for SEEG elektrodeplacering, han / hun gennemgår en volumetrisk T2 og T1 kontrast forstærket MRI. Seeg elektrode baner derefter planlagt ved hjælp af stereotaktisk navigation af volumetriske MRI-sekvenser (figur 1). Denne teknik giver mulighed for samling af lokale feltpotentialer fra strukturer dybt inde i cortex, såsom dorsale forreste cingulate cortex (lys orange bane, figur 1), som ikke ville være muligt med typiske overflade elektrodeplacering. Post-op...

Watch this Scientific Journal Video about Investigating the Function of Deep Cortical and Subcortical Structures Using Stereotactic Electroencephalography: Lessons from the Anterior Cingulate Cortex a

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

Stereotaktisk Elektroencefalografi (SEEG) er en operativ teknik, der anvendes i epilepsi kirurgi for at hjælpe lokalisere beslaglæggelse foci. Det giver også en unik mulighed for at undersøge hjernefunktion. Her beskriver vi, hvordan SEEG kan anvendes til at undersøge kognitive processer i mennesker.

Undersøgelse Funktionen af ​​Deep subkortikale strukturer ved hjælp Stereotaktisk Elektroencefalografi: Erfaringer fra forreste cingulate Cortex

Stereotactic Electroencephalography (SEEG) is a technique used to localize seizure foci in patients with medically intractable epilepsy. This procedure ...

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Investigating Social Cognition in Infants and Adults Using Dense Array Electroencephalography (dEEG)

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 ...

Simultaneous Electroencephalography, Real-time Measurement of Lactate Concentration and Optogenetic Manipulation of Neuronal Activity in the Rodent Cerebral Cortex

Samtidig Elektroencefalografi, Real-time måling af laktat Koncentration og Optogenetic Manipulation af neuronale aktivitet i 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 ...

Juxtasomal Biocytin Labeling to Study the Structure-function Relationship of Individual Cortical Neurons

Juxtasomal biocytin Mærkning at studere strukturen-funktionen forholdet mellem individuelle corticalneuroner

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

Analyse af genekspression Ændringer i rottehippocampus Efter Deep Brain Stimulation af den forreste thalamiske Nucleus

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

Imaging Serotonerge Fibers i Mouse Spinal Cord Brug af CLARITY / CUBIC Teknik

Long descending fibers to the spinal cord are essential for locomotion, pain perception, and other behaviors. The fiber termination pattern in the spinal ...

Live Imaging of Primary Cerebral Cortex Cells Using a 2D Culture System

Live Imaging af primære hjernebarken celler ved hjælp af en 2D kultur

During cerebral cortex development, progenitor cells undergo several rounds of symmetric and asymmetric cell divisions to generate new progenitors or ...

Exploring Deep Space - Uncovering the Anatomy of Periventricular Structures to Reveal the Lateral Ventricles of the Human Brain

Udforskning af Deep Space - afdække anatomi af Periventricular strukturer til at afsløre de laterale ventrikler af den menneskelige hjerne

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

Samtidige optagelser af kortikale lokale felt potentialer, elektrokardiogram, Electromyogram og vejrtrækning rytmen fra en frit bevægende rotte

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

Kombinerede transkranial magnetisk Stimulation og electroencefalografi i den Dorsolateral præfrontale Cortex

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

Kronisk Implantation af hele-kortikale Electrocorticographic Array i den fælles silkeabe

Electrocorticography (ECoG) allows the monitoring of electrical field potentials from the cerebral cortex with high spatiotemporal resolution. Recent ...

Undersøgelse Funktionen af ​​Deep subkortikale strukturer ved hjælp Stereotaktisk Elektroencefalografi: Erfaringer fra forreste cingulate Cortex

Undersøgelse Funktionen af Deep subkortikale strukturer ved hjælp Stereotaktisk Elektroencefalografi: Erfaringer fra forreste cingulate Cortex