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
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Die Autoren haben keine Bestätigungen oder finanzielle Angaben.

Stellen Sie sicher, dass jeder Patient ist für die Eignung für die Studie überprüft und entsprechende Patienten müssen für die Teilnahme an der Studie nach den örtlichen IRB Verfahren zugestimmt. 1. Patientenauswahl für SEEG und Forschung <ol><li> Patientenauswahl für SEEG Hinweis: Epilepsie-Patienten müssen klinisch durch ein multidisziplinäres Team, bestehend aus epileptologists, Neuropsychologen und Neurochirurgen zu bewerten. <ol><li> Stellen Sie sicher, dass der Pati...

In diesem Papier SEEG wurde verwendet, um die Aktivität der lokalen neuronaler Populationen im DACC während einer Entscheidungsaufgabe des Menschen untersucht. Frühere Arbeiten haben die Aktivität einzelner Nervenzellen im DACC sucht unter Verwendung intraoperativer microelectode Aufnahmen 14 und gezeigt, dass DACC Aktivität wird durch vorherige Aktivität moduliert. Mikroelektroden-Studien ermöglichen die Untersuchung der Spick Aktivität einzelner Nervenzellen. SEEG misst LFP, die den aufsummierten sy...

Epilepsie, eine gemeinsame neurologische Erkrankung im Laufe der Zeit, gekennzeichnet durch mehrere wiederkehrende Anfälle, macht 1% der weltweiten Krankheitslast 1. Anti-epileptische Medikamente nicht, Anfälle bei 20 zu steuern - 30% der Patienten 2,3. In diesen medizinisch hartnäckigen Patienten ist Epilepsiechirurgie häufig angegeben 4,5. Die Entscheidung, mit der Operation fortzufahren erfordert Auffinden der Anfallsfokus, eine Voraussetzung für die Formulierung eines Operationsplan. Zunächst werden nicht-invasive Techniken zur lateralisieren und lokalisieren die Beschlagnahme Fokus. Elektroenzephalographie (EEG), beispielsweise Maßnahmen kortikale elektrische Aktivität von Elektroden auf der Kopfhaut aufgenommen und kann oft eine ausreichende Information über die Lage des Anfallsherd. Darüber hinaus kann die Magnetresonanztomographie (MRI) diskrete Läsionen wie hippocampalen Sklerose klassischen Pathologie in der häufigsten Form von medizinisch hartnäckige Epilepsie gesehen mesial t nachweisenemporal Epilepsie (MTLE). Häufig ist jedoch die nicht-invasive Abklärung nicht einen Anfall Fokus identifizieren. In diesen Fällen wird die invasive Elektrokortikographie (ECoG) intrazerebralen Elektroden erforderlich ist, um den Fokus zu lokalisieren und zu führen weitere chirurgische Behandlung 6. ECoG ist ein neuro Technik zur Messung elektrischer Aktivität unter Verwendung von Elektroden in direktem Kontakt mit dem Gehirn platziert. Gitter oder Streifen der Fläche (subduralen) Elektroden auf der Oberfläche des Gehirns, eines Prozesses, der eine Kraniotomie (Entfernung eines Knochendeckels) und eine große Öffnung der Dura erfordert platziert. Diese Oberflächenelektroden können über den vermeintlichen Bereich (e) des Anfallsbeginn gestellt werden. Die distalen Enden der Elektroden sind durch kleine Öffnungen in der Haut getunnelt und dem Kontrollgerät in der Epilepsie-Überwachungseinheit (EMU) verbunden ist. In der EWU wird dem Patienten für die klinische Anfallsaktivität durch kontinuierliche Video- und ECoG Aufnahmen überwacht. Diese Technik is nützlich für das Sammeln von langfristigen (Tage bis Wochen) Aufnahmen von iktale und interiktalen elektrischen Entladungen über größere Bereiche der kortikalen Oberfläche. Während diese Hirnaufnahmen sind von unschätzbarem Wert für die Untersuchung von klinisch Anfallsherde und Vermehrung, sie geben uns auch die Möglichkeit, die kognitive Funktion und Neurophysiologie des Menschen unterziehen speziell Verhaltensaufgaben zu untersuchen. ECoG Verwendung subduralen Gitterelektroden verwendet worden, um verschiedene Aspekte der Rindenfunktion, einschließlich sensorischer und Sprachverarbeitung zu untersuchen. Als eines von vielen Beispielen, gezeigt Bouchard et al die zeitliche Koordinierung der Mundmuskulatur bei der Bildung von Silben für gesprochene Sprache der ventralen sensomotorischen Cortex, eine Region, die als die menschliche Sprache sensomotorischen Cortex 7 identifiziert. Außerdem ECoG mit subduralen Gitter Platzierung auch verwendet worden, um die Mechanismen, mit denen die Menschen in der Lage sind atten studierend auf eine bestimmte Stimme in einer Menschenmenge: die so genannte &quot;Cocktail-Party-Effekt 8,9. ECoG-Aufnahmen zeigten, dass es zwei verschiedene neuronale Bands, die dynamisch verfolgen Rede Ströme, sowohl Niederfrequenzphase und High-gamma Amplitudenschwankungen, und dass es verschiedene Verarbeitungsstellen - ein &quot;Modulation&quot; Website, die beide Lautsprecher-Spuren und eine &quot;Auswahl&quot; Website, die die besuchten Talker 5 Tracks. Eine weitere neue Anwendung der ECoG mit subduralen Elektrodenplatzierung ist das Potenzial für den Einsatz mit Brain Computer Interfaces (BCI), die neuronale Aktivität, um einen externen Ausgang steuern &quot;entschlüsseln&quot;. Diese Technologie hat das Potenzial, so dass Patienten mit schweren Hirn- oder Rückenmarksverletzungen mit der Welt kommunizieren und Prothesen 10,11 manipulieren. Während subduralen Gitter Platzierung hat erheblich zu unserem Verständnis von Super beigetragenoberflächlichen kortikalen Bereichen und ist nützlich bei der Identifizierung von kortikalen epileptogenen Foci Hierzu ist jedoch erfordern eine Kraniotomie und die damit verbundenen Risiken und wird im Allgemeinen für die Untersuchung der äußeren Oberfläche des Gehirns beschränkt. Stereotaktische Elektroenzephalographie (SEEG) ist eine Technik, die die Beurteilung der tiefen epileptischen Foci 12 ermöglicht. Mit einer langen Geschichte der Verwendung in Frankreich und Italien, wird es auch zunehmend in den USA 13 verwendet. SEEG beinhaltet die Platzierung von mehreren Elektroden (in der Regel 10 bis 16) tief in die Substanz des Gehirns durch kleine (wenige mm) Spiralbohrer Bohrlöcher. Vorteile SEEG über subduralen Gitter Platzierung umfassen seine weniger invasive Art, die Leichtigkeit der Prüfung bilateralen Hemisphären, wenn erforderlich, und die Fähigkeit, dreidimensionale Karten von Anfallsausbreitung zu erzeugen. Darüber hinaus sind diese Elektroden ermöglichen die Identifikation von tiefen epileptischen Foci, die bisher nur schwer mit Oberflächenelektroden zu identifizieren waren. Diese Vorgehensweise auch provides die Möglichkeit, die die Neurophysiologie und Funktion der Tiefe kortikalen Strukturen, wie dem limbischen System, den mesoparietal Cortex, der mesotemporal Cortex und dem orbitofrontal Cortex, von denen alle bisher nur schwer direkt in Menschen untersucht untersucht werden. Dieser Beitrag zeigt, wie SEEG kann genutzt werden, um die kognitive Funktion im dorsalen anterioren cingulären Kortex (DACC) untersucht werden. DACC ist weitgehend untersucht Gehirnregion, aber es ist auch eine der schlecht verstanden. Als eine wesentliche Region für die menschliche Kognition, ist es wahrscheinlich, dass die DACC steht im Mittelpunkt der dynamischen neuronalen Verarbeitung von Entscheidungen im Zusammenhang mit der ständig wechselnden Anforderungen der Umwelt 14 verhängt. Studies in beiden Primaten 15,16 und 17 Menschen vermuten, dass die DACC integriert potenziellen Risiken und Chancen, die eine bestimmte Maßnahme, vor allem in Situationen von mehreren gleichzeitigen Spannungsfeld von 18 bis 21, und modulates diese Entscheidungen im Zusammenhang mit der bisherigen Maßnahmen und die dabei erzielten Ergebnisse 14,22,23. Die Multi-Source Interference Aufgabe (MSIT), ein Stroop-ähnliche Verhaltensaufgabe, wird häufig zur Konfliktbearbeitung im DACC zu untersuchen. Die MSIT Aufgabe aktiviert DACC durch Rekrutierung Neuronen in mehreren Domänen der Verarbeitung durch den DACC 24,25 reguliert beteiligt. Diese Aufgabe spezifisch aktiviert die DACC durch Testen Merkmale der Entscheidungsfindung, Zielerkennung, Neuheitsdetektion, Fehlererkennung, Antwortauswahl und Stimulus / Antwort-Wettbewerb. Zudem führt die MSIT Aufgabe mehreren Dimensionen der kognitiven Störungen, die in dieser Studie verwendet werden, um DACC neuronalen Antworten auf gleichzeitige widersprüchliche Reize mit SEEG untersuchen.

<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

Stereotaktische Elektroenzephalographie (SEEG) ist eine Technik verwendet, um Krampfanfälle zu Brennpunkten bei Patienten mit medizinisch schwer behandelbarer Epilepsie zu lokalisieren. Das Verfahren beinhaltet die Platzierung der chronischen mehrere Tiefenelektroden in Regionen des Gehirns typischerweise über subduralen Gitterelektrodenplatzierung unzugänglich. SEEG stellt somit eine einzigartige Gelegenheit, um die Gehirnfunktion zu untersuchen. In diesem Beitrag zeigen wir, wie SEEG kann die Rolle des dorsalen anterioren cingulären Kortex (DACC) in kognitive Kontrolle zu untersuchen. Wir sind eine Beschreibung des SEEG Verfahren, was die chirurgische Platzierung der Elektroden. Wir beschreiben die Komponenten und Verfahren erforderlich, um lokale Feldpotential (LFP) Daten von zustimmenden Probanden, während sie in einem Verhaltens Aufgabe beschäftigt sind aufzuzeichnen. Im vorliegenden Beispiel, spielen Themen eine kognitive Störungen Aufgabe, und wir zeigen, wie Signale aufgezeichnet und von Elektroden in der dorsalen anterioren cingulären Cortex, eine Fläche intim analysiertLICH an der Entscheidungsfindung beteiligt. Wir schließen mit weiteren Vorschlägen der Weisen, in denen diese Methode zur Untersuchung von menschlichen kognitiven Prozessen verwendet werden.

Sobald ein Patient für SEEG Elektrodenplatzierung gewählt, er / sie erfährt eine Volumen T2 und T1 kontrastverstärkten MRT. SEEG Elektrodenbahnen werden dann geplant mit stereotaktischen Navigation der volumetrischen MRT-Sequenzen (Abbildung 1). Diese Technik ermöglicht die Sammlung von lokalen Feldpotentiale von Strukturen tief in die Rinde wie dorsalen anterioren cingulären Kortex (hellorange Flugbahn, Abbildung 1), die nicht mit typischen Oberflächenelektrodenplatzierung mögl...

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

Stereotaktische Elektroenzephalographie (SEEG) ist eine Operationstechnik in der Epilepsiechirurgie verwendet, um zu lokalisieren Anfallsherde. Sie bietet auch eine einzigartige Gelegenheit, die Gehirnfunktion zu untersuchen. Hier beschreiben wir, wie SEEG kann verwendet werden, um kognitive Prozesse beim Menschen untersucht werden.

Die Untersuchung der Funktion von Deep kortikalen und subkortikalen Strukturen Mit Stereotaktische Elektroenzephalographie: Lehren aus der anterioren cingulären 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)

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Untersuchung Social Cognition in Kinder und Erwachsene mit Dense Array Elektroenzephalographie ( D EEG)

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

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Gleichzeitige Elektroenzephalographie, Real-time Messung der Laktat-Konzentration und optogenetische Manipulation der neuronalen Aktivität in der Nagetier 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 ...

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