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

De auteurs hebben geen dankbetuigingen of financiële onthullingen.

Zorg ervoor dat elke patiënt wordt beoordeeld op geschiktheid voor het onderzoek, en de juiste patiënten moeten worden ingestemd voor deelname aan de studie volgens de lokale IRB procedures. 1. Selectie van patiënten voor SEEG en Onderzoek <ol><li> Patiënt selectie voor SEEG Opmerking: Epilepsie patiënten moeten klinisch worden beoordeeld door een multidisciplinair team bestaande uit epileptologen, neuropsychologen en neurochirurgen. <ol><li> Zorg ervoor dat de patiënt medisch...

In dit artikel werd SEEG gebruikt om de activiteit van de lokale neuronale populaties in de Dacc tijdens een besluitvormingsproces taak bij de mens te onderzoeken. Vorige werk is de activiteit van individuele neuronen onderzocht in het Dacc behulp van intra-operatieve microelectode opnames 14 en aangetoond dat Dacc activiteit wordt gemoduleerd door de vorige activiteit. Microelectrode studies maken het onderzoek van de spiking activiteit van individuele neuronen. SEEG meet LFP, die verband houden met de gesom...

Epilepsie is een veel voorkomende neurologische aandoening die gekenmerkt wordt door meerdere recurrente aanvallen in de tijd, goed voor 1% van de wereldwijde last van ziekten 1. Anti-epileptische geneesmiddelen niet aanvallen beheersen 20 - 30% van de patiënten 2,3. In deze medisch onbehandelbare patiënten, wordt epilepsiechirurgie vaak aangegeven 4,5. De beslissing om door te gaan met een operatie nodig lokaliseren van de inbeslagname focus, een voorwaarde voor het formuleren van een chirurgische plan. Aanvankelijk zijn niet-invasieve technieken die gebruikt worden om lateralize en lokaliseren van de inbeslagname focus. Elektro-encefalogram (EEG), bijvoorbeeld, opgenomen maatregelen corticale elektrische activiteit van elektroden op de hoofdhuid en vaak voldoende informatie over de locatie van het beslag focus. Bovendien kan magnetische resonantie imaging (MRI) discrete laesies, zoals hippocampale sclerose, de klassieke pathologie in de meest voorkomende vorm van medisch hardnekkige epilepsie, mesiale t demonstrerenemporal kwab epilepsie (MTLE). Vaak echter de invasieve opwerken staat is een aanval aandacht identificeren. In deze gevallen is invasief electrocorticography (ECoG) met intracerebrale elektroden nodig om de focus te lokaliseren en begeleiden verdere chirurgische behandeling 6. ECoG is een neurofysiologische techniek om elektrische activiteit meten met elektroden in direct contact met de hersenen. Rasters of stroken oppervlak (subduraal) elektroden op het oppervlak van de hersenen, een proces dat een craniotomie (verwijdering van een botdeksel) en grote opening van de dura vereist geplaatst. Deze oppervlakte-elektroden kunnen via vermeende (en) beslaglegging begin geplaatst. De distale einden van de elektroden tunnel door kleine openingen in de huid en verbonden met het controleapparaat in het epilepsie bewakingseenheid (EMU). In de EMU, wordt de patiënt gecontroleerd op klinische epileptische activiteit door middel van continue video en ECoG opnames. Deze techniek is nuttig voor het opvangen lange termijn (dagen tot weken) opnames van ictal en interictale elektrische ontladingen over relatief grote gebieden van de corticale oppervlak. Hoewel deze intracraniële opnames zijn van onschatbare waarde klinisch voor het onderzoeken van inbeslagneming brandpunten en vermeerdering, ze bieden ons ook de gelegenheid om de cognitieve functie en neurofysiologie bij mensen die een speciaal ontworpen gedragstaken onderzoeken. ECoG gebruik subduraal rasterelektroden werd gebruikt om verschillende aspecten van corticale functies, zoals sensorische en taalverwerking onderzoeken. Als één van de vele voorbeelden, Bouchard et al toonden de tijdelijke coördinatie van de orale musculatuur bij de vorming van lettergrepen gesproken taal ventrale sensorimotorische cortex, een gebied geïdentificeerd als de menselijke spraak sensorimotorische cortex 7. Bovendien ECoG met subduraal raster plaatsing werd ook gebruikt om de mechanismen die de mens in staat zijn om Atten studerend aan een bepaalde stem in een menigte: de zogenaamde &#39;cocktail party effect&#39; 8,9. ECoG opnames aangetoond dat er twee verschillende neuronale bands die dynamisch bijhouden toespraak stromen, zowel lage frequentie fase en high-gamma amplitude schommelingen, en dat er verschillende verwerking locaties - een &#39;modulatie&#39; site dat beide luidsprekers tracks, en een &#39;selectie&#39; site die de bijgewoond prater 5 tracks. Een andere nieuwe toepassing van ECoG met subdurale plaatsing van de elektroden is het potentieel voor gebruik met Brain Computer Interfaces (BCI), die &quot;decoderen&quot; neuronale activiteit met het oog op een externe uitgang rijden. Deze technologie heeft het potentieel waardoor patiënten met ernstige hersenen of het ruggenmerg letsel te communiceren met de wereld en manipuleren prothesen 10,11. Terwijl subduraal raster plaatsing sterk heeft bijgedragen aan ons begrip van superoppervlakkige corticale gebieden en is nuttig bij het identificeren corticale epileptogene foci, deze techniek vereist een craniotomie en de bijbehorende risico&#39;s en het algemeen beperkt tot het bestuderen van het buitenoppervlak van de hersenen. Stereotactische elektro-encefalografie (SEEG) is een techniek die de beoordeling van diepe epileptogene foci 12 mogelijk maakt. Met een lange geschiedenis van gebruik in Frankrijk en Italië, het wordt ook steeds vaker gebruikt in de VS 13. SEEG betreft de plaatsing van meerdere elektroden (meestal 10-16) diep in de stof van de hersenen door middel van kleine (enkele mm) spiraalboor braam gaten. Voordelen van SEEG dan subduraal raster plaatsing onder de minder invasieve karakter, het gemak van het onderzoek van bilaterale hemisferen wanneer dat nodig is, en de mogelijkheid om driedimensionale kaarten van inbeslagneming voortplanting te genereren. Bovendien zijn deze elektroden kan de identificatie van diepe epileptogene foci die voorheen moeilijk te identificeren met oppervlakte-elektroden waren. Deze procedure ook provides de mogelijkheid om neurofysiologische en functie van diepe corticale structuren zoals het limbische systeem, de mesoparietal cortex, de mesotemporal cortex en de orbitofrontale cortex, die voorheen moeilijk rechtstreeks onderzoeken bij mensen te onderzoeken. Deze paper toont aan hoe SEEG kan worden gebruikt om de cognitieve functie onderzoeken in de dorsale anterieure cingulate cortex (Dacc). De Dacc is een algemeen onderzocht hersengebied, maar het is ook een van de meest slecht begrepen. Beschouwd als een belangrijke regio voor humane cognitie, is het waarschijnlijk dat de Dacc is centraal in de dynamische neurale verwerking van beslissingen in het kader van continu veranderende eisen gesteld door de omgeving 14. Studies in zowel primaten 15,16 en mensen 17 suggereren dat de Dacc integreert potentiële risico&#39;s en voordelen van een bepaalde actie, met name in situaties van meerdere gelijktijdige tegenstrijdige eisen 18-21, en ​​modulates deze beslissingen in het kader van eerdere acties en hun resultaten 14,22,23. De Multi-Source Interferentie Task (MSIT), een Stroop-achtige gedragstaak, wordt vaak gebruikt om de verwerking conflict in de Dacc onderzoeken. De MSIT taak activeert de Dacc door het aantrekken van neuronen die betrokken zijn bij meerdere domeinen van de verwerking gereguleerd door de Dacc 24,25. Deze taak specifiek activeert de Dacc door het testen van kenmerken van de besluitvorming, doeldetectie, novelty detectie, foutdetectie, respons selectie en stimulus / respons concurrentie. Bovendien, de MSIT taak introduceert meerdere dimensies van cognitieve storingen, die worden gebruikt in deze studie Dacc neurale reacties gelijktijdig conflicterende stimuli met SEEG onderzoeken.

<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

Stereotactische Electroencephalography (SEEG) is een techniek die gebruikt wordt om inbeslagneming brandpunten bij patiënten te lokaliseren met medisch onbehandelbare epilepsie. Deze procedure houdt de chronische plaatsing van meerdere diepte elektroden in hersengebieden typisch toegankelijk via subduraal roosterelektrode plaatsing. SEEG biedt dus een unieke gelegenheid om de hersenfunctie te onderzoeken. In dit artikel tonen we hoe SEEG kunnen worden gebruikt om de rol van de dorsale anterieure cingulate cortex (Dacc) in cognitieve controle te onderzoeken. We een beschrijving van de SEEG procedure, waaruit de chirurgische plaatsing van de elektroden. We beschrijven de componenten en procedures ter verhoging van de lokale veld potentieel (LFP) gegevens opnemen van toestemming onderwerpen terwijl ze bezig zijn met een gedrags-taak. In het voorbeeld, onderwerpen spelen een cognitieve interferentie taak, en we laten zien hoe signalen worden geregistreerd en geanalyseerd van elektroden in de dorsale anterieure cingulate cortex, een gebied intimlijk betrokken bij de besluitvorming. We sluiten met verdere suggesties manieren waarop deze werkwijze kan worden toegepast voor het onderzoeken van menselijke cognitieve processen.

Zodra een patiënt is geselecteerd voor SEEG plaatsing van de elektroden, hij / zij ondergaat een volumetrische T2 en T1 contrast versterkte MRI. SEEG elektrode trajecten worden vervolgens plannen met stereotactische navigatie van de volumetrische MRI sequenties (figuur 1). Deze techniek maakt het mogelijk voor de inzameling van de lokale veld potentials uit structuren diep in de cortex, zoals dorsale anterieure cingulate cortex (licht oranje traject, Figuur 1) dat niet mogelijk zou zij...

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

Stereotactische Electroencephalography (SEEG) is een operatietechniek gebruikt bij epilepsie chirurgie te helpen lokaliseren beslag brandpunten. Het biedt ook een unieke gelegenheid om de hersenfunctie te onderzoeken. Hier beschrijven we hoe SEEG kunnen worden gebruikt om cognitieve processen bij mensen te onderzoeken.

Bestudering van de functie van Deep Corticale en subcorticale structuren met behulp van stereotactische Electroencephalography: Lessen uit de anterior 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

Onderzoeken van Sociale cognitie in zuigelingen en volwassenen gebruik van elektro-Dichte Array ( D EEG)

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

Gelijktijdig Elektro, Real-time meting van lactaatconcentratie en Optogenetic Manipulatie van neuronale activiteit in de 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 biocytine Labeling om de structuur-functie relatie van de individuele corticale neuronen Studie

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 van genexpressie Veranderingen in het Rat Hippocampus Na Deep Brain Stimulation van de 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 ...

Imaging Serotonergic Fibers in the Mouse Spinal Cord Using the CLARITY/CUBIC Technique

Beeldvorming Serotonerge vezels in de muis Spinal Cord Met behulp van de DUIDELIJKHEID / CUBIC Techniek

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

Verkennen van Deep Space - blootleggen van de anatomie van de Periventricular structuren te onthullen van de laterale ventrikels van het menselijk brein

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

Gelijktijdige opnamen van corticale lokale veld Potentials, elektrocardiogram Electromyogram en ademhaling ritme van een vrij bewegende Rat

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

Gecombineerde Transcraniële magnetische stimulatie en elektro-encefalografie van de Dorsolateral van de prefrontale 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

Chronische implantatie van geheel-corticale Electrocorticographic Array in de gemeenschappelijke Hapalomys

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

Stimulus-specifieke corticale visuele Evoked potentiële morfologische patronen

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