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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Os autores não têm reconhecimentos ou divulgações financeiras.

Certifique-se de que cada paciente é revisado para adequação ao estudo de pesquisa, e os pacientes apropriados devem ser consentido para a participação no estudo de acordo com os procedimentos do IRB locais. 1. Seleção de Pacientes para SEEG e Pesquisa <ol><li> Seleção de Pacientes para SEEG Nota: Os pacientes com epilepsia devem ser avaliados clinicamente por uma equipe multidisciplinar, composta por Epileptologists, neuropsicólogos e neurocirurgiões. <ol><li> Certifique...

Neste trabalho SEEG foi utilizada para investigar a atividade de populações neuronais locais no DACC durante uma tarefa de tomada de decisões em humanos. Os trabalhos anteriores investigaram a atividade de neurônios individuais no DACC usando gravações microelectode intra-operatórias 14 e demonstraram que a atividade DACC é modulado pela atividade anterior. Estudos microeletrodos possibilitar a investigação da atividade spiking de neurônios individuais. SEEG mede LFPs, que estão relacionados com o...

A epilepsia, uma doença neurológica comum caracterizada por múltiplas crises recorrentes ao longo do tempo, é responsável por 1% da carga mundial de doenças 1. Medicamentos anti-epilépticos não conseguem controlar as crises em 20 - 30% dos pacientes 2,3. Nesses pacientes clinicamente intratável, a cirurgia de epilepsia é muitas vezes indicado 4,5. A decisão de prosseguir com a cirurgia requer localizar o foco de apreensão, um pré-requisito para a formulação de um plano cirúrgico. Inicialmente, técnicas não-invasivas são usadas para lateralizar e localizar o foco de apreensão. Eletroencefalografia (EEG), por exemplo, medidas cortical atividade elétrica gravado a partir de eletrodos colocados sobre o couro cabeludo e muitas vezes pode fornecer informações suficientes sobre a localização do foco de apreensão. Além disso, a ressonância magnética (MRI) pode demonstrar lesões discretas, como a esclerose hipocampal, a patologia clássico visto sob a forma mais comum de epilepsia clinicamente intratável, mesial tA epilepsia do lobo emporal (ELTM). Frequentemente, no entanto, o processamento não-invasiva é incapaz de identificar um foco de apreensão. Nestes casos, electrocorticografia invasiva (ECoG) com eletrodos intracerebrais é necessário para localizar o foco e orientar ainda mais o tratamento cirúrgico 6. ECoG é uma técnica neurofisiológica usada para medir a atividade elétrica através de eletrodos colocados em contato direto com o cérebro. Grelhas ou tiras de superfície (subdurais) eléctrodos são colocados sobre a superfície do cérebro, um processo que requer uma craniotomia (remoção de uma aba de osso) e grande abertura da dura-máter. Estes eléctrodos de superfície pode ser colocado sobre a área putativo (s) de início das convulsões. As extremidades distais dos eléctrodos são encapsulado através de pequenos orifícios na pele e ligado ao aparelho de controlo na unidade de monitoração epilepsia (UEM). Na UEM, o paciente é monitorado para atividade de apreensão clínica através de vídeo contínuo e gravações de ECoG. Esta i técnicas útil para recolher a longo prazo (dias a semanas) gravações de ictal e descargas elétricas intercríticos sobre relativamente grandes áreas da superfície cortical. Enquanto essas gravações intracranianos são de valor inestimável para a investigação de focos clinicamente e propagação das crises, mas também fornecer-nos com a oportunidade de investigar a função cognitiva e neurofisiologia em seres humanos submetidos a tarefas comportamentais especificamente projetados. ECoG utilizando eléctrodos em grelha subdurais tem sido utilizado para investigar vários aspectos da função cortical, incluindo o processamento sensorial e linguagem. Tal como um dos muitos exemplos, Bouchard et ai demonstraram a coordenação temporal da musculatura oral na formação de sílabas para a linguagem falada no córtex sensorimotor ventral, uma região identificada como a fala humana córtex sensorimotor 7. Além disso, com a colocação de ECoG grade subdural tem também sido utilizada para estudar os mecanismos pelos quais os seres humanos são capazes de atend para uma voz particular dentro de uma multidão: o chamado &#39;efeito coquetel&#39; 8,9. Gravações de ECoG demonstrou que existem duas bandas distintas neuronais que controlam dinamicamente fluxos de fala, de baixo fase freqüência e de alta gama flutuações de amplitude, e que existem locais de processamento distintas - um site de &quot;modulação&quot; que controla ambas as colunas, e uma &quot;seleção&quot; site que rastreia o locutor participou 5. Outra aplicação emergente da ECoG com a colocação do eletrodo subdural é o potencial para o uso com o cérebro Computer Interfaces (BCIS), que &quot;decodificar&quot; a atividade neuronal, a fim de conduzir uma saída externa. Esta tecnologia tem o potencial de permitir que pacientes com cerebral grave ou lesões da medula espinhal para se comunicar com o mundo e manipular próteses 10,11. Embora a colocação de grade subdural tem contribuído grandemente para a nossa compreensão do super-ofi- áreas corticais e é útil na identificação de focos epileptogénicos corticais, esta técnica requer uma craniotomia e os riscos inerentes, e está geralmente limitado a estudar a superfície externa do cérebro. Eletroencefalografia estereotáxica (SEEG) é uma técnica que permite a avaliação de profunda focos epileptogénica 12. Com uma longa história de uso na França e na Itália, também é cada vez mais utilizada em os EUA 13. SEEG envolve a colocação de eletrodos múltiplos (tipicamente 10-16) nas profundezas da substância do cérebro através de pequenos (poucos mm) buracos torção broca Burr. Vantagens de SEEG sobre a colocação de grade subdural incluem sua natureza menos invasiva, a facilidade de examinar hemisférios bilaterais quando necessário, e a capacidade de gerar mapas tridimensionais de propagação das crises. Além disso, esses eletrodos permitem a identificação de focos profunda epileptogénica que antes eram difíceis de identificar com eletrodos de superfície. Este procedimento também provides a oportunidade de investigar a função de neurofisiologia e estruturas corticais profundas, tais como o sistema límbico, o córtex mesoparietal, o córtex mesotemporal, e o córtex orbitofrontal, todos os quais foram previamente difícil de investigar directamente em seres humanos. Este artigo demonstra como SEEG podem ser utilizados para investigar a função cognitiva no córtex cingulado anterior dorsal (DACC). O DACC é uma região do cérebro amplamente investigada, mas também é um dos mais mal compreendidos. Considerada uma região importante para a cognição humano, é provável que o DACC é central para o processamento neuronal dinâmico de decisões no contexto de continuamente novas exigências impostas pelo meio 14. Estudos em primatas e humanos 15,16 17 sugerem que o DACC integra os potenciais riscos e benefícios de uma determinada ação, especialmente em situações de conflito simultânea múltiplas demandas 18-21, e modulates estas decisões no âmbito das acções anteriores e os seus resultados 14,22,23. A Interferência Multi-Source Task (MSIT), uma tarefa comportamental Stroop-like, é freqüentemente usada para investigar o processamento conflito no DACC. A tarefa MSIT ativa o DACC através do recrutamento de neurônios envolvidos em vários domínios de processamento regulamentados pela DACC 24,25. Esta tarefa ativa especificamente o DACC testando recursos de tomada de decisão, a detecção de alvo, detecção de novidades, a detecção de erros, a seleção de resposta, e da concorrência de estímulo / resposta. Além disso, a tarefa MSIT introduz várias dimensões de interferência cognitiva, que são utilizados neste estudo para investigar as respostas a estímulos neurais DACC conflitantes simultâneas utilizando EEG.

<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

Estereotáxica eletroencefalografia (EEG) é uma técnica utilizada para localizar focos das crises em pacientes com epilepsia clinicamente intratável. Este procedimento envolve a colocação crônica de múltiplos eletrodos de profundidade em regiões do cérebro normalmente inacessíveis via colocação de eletrodos grade subdural. SEEG proporciona, assim, uma oportunidade única para investigar o funcionamento do cérebro. Neste artigo é demonstrar como SEEG pode ser usado para investigar o papel do córtex cingulado anterior dorsal (DACC) no controle cognitivo. Nós incluímos uma descrição do procedimento SEEG, demonstrando a cirurgia de colocação de eletrodos. Nós descrevemos os componentes e processos necessários para registrar potencial de campo local de dados (LFP) de consentir assuntos enquanto eles estão envolvidos em uma tarefa comportamental. No exemplo citado, os indivíduos desempenham uma tarefa interferência cognitiva, e demonstramos como sinais são registrados e analisados ​​a partir de eletrodos no córtex cingulado anterior dorsal, uma área intimtamente envolvidos na tomada de decisão. Concluímos com outras sugestões de maneiras em que este método pode ser usado para a investigação de processos cognitivos humanos.

Uma vez que um paciente for selecionado para a colocação do eletrodo SEEG, ele / ela passa por uma volumétrica T2 e T1 contraste RM. SEEG trajetórias de eléctrodos são então planejado usando a navegação stereotactic das seqüências de RM volumétricos (Figura 1). Esta técnica permite a recolha de potenciais de campo locais de estruturas profundas dentro do córtex, como dorsal córtex cingulado anterior (luz laranja trajetória, a Figura 1), que não seria possível com a col...

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

Estereotáxica eletroencefalografia (EEG) é uma técnica cirúrgica utilizada na cirurgia de epilepsia para ajudar a localizar apreensão focos. Ele também oferece uma oportunidade única de investigar a função cerebral. Aqui descrevemos como EEG pode ser utilizado para investigar os processos cognitivos em sujeitos humanos.

Investigar a função do Deep Cortical e estruturas subcorticais Usando estereotáxica Eletroencefalografia: Lições da Cortex cingulado anterior

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

Research

JoVE Journal

Neuroscience

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Neurociência

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Eletroencefalografia simultânea, em tempo real de medição da concentração de lactato e Manipulação optogenética da atividade neuronal do córtex cerebral de roedores

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