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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Los autores no tienen reconocimientos o revelaciones financieras.

Asegúrese de que cada paciente es revisado para determinar su idoneidad para el estudio de investigación, y los pacientes apropiados debe consintió para la participación en el estudio de acuerdo con los procedimientos del IRB locales. 1. Selección de pacientes para SEEG e Investigación <ol><li> Selección de pacientes para SEEG Nota: Los pacientes con epilepsia deben ser evaluados clínicamente por un equipo multidisciplinar formado por epileptólogos, neuropsicólogos y neuro...

En este trabajo SEEG se utilizó para investigar la actividad de poblaciones neuronales locales dentro de la DACC durante una tarea de toma de decisiones en los seres humanos. El trabajo previo ha investigado la actividad de las neuronas individuales en el DACC usando grabaciones microelectode intraoperatorias 14 y demostrado que la actividad DACC es modulada por la actividad anterior. Estudios de microelectrodos permiten la investigación de la actividad de las neuronas individuales spiking. SEEG mide LFPs, ...

La epilepsia, un trastorno neurológico común caracterizada por múltiples convulsiones recurrentes en el tiempo, representa el 1% de la carga mundial de enfermedades 1. Los medicamentos anti-epilépticos no logran controlar las convulsiones en el 20 - 30% de los pacientes 2,3. En estos pacientes médicamente intratables, cirugía de la epilepsia a menudo se indica 4,5. La decisión de proceder con la cirugía requiere localizar el foco del ataque, un requisito previo a la formulación de un plan quirúrgico. Inicialmente, las técnicas no invasivas se utilizan para lateralizar y localizar el foco del ataque. Electroencefalografía (EEG), por ejemplo, las medidas de la actividad eléctrica cortical registró a partir de los electrodos colocados en el cuero cabelludo y, a menudo puede proporcionar suficiente información sobre la ubicación del foco epiléptico. Además, la resonancia magnética (MRI) puede demostrar lesiones discretas, tales como esclerosis del hipocampo, la patología clásica observada en la forma más común de la epilepsia intratable médicamente, t mesialepilepsia del lóbulo emporal (ELTM). Con frecuencia, sin embargo, el estudio diagnóstico no invasivo es incapaz de identificar un foco epiléptico. En estos casos, se requiere electrocorticografía invasiva (ECoG) con electrodos intracerebrales para localizar el foco y guiar tratamiento quirúrgico adicional 6. ECoG es una técnica neurofisiológica utilizado para medir la actividad eléctrica usando electrodos colocados en contacto directo con el cerebro. Grids o tiras de superficie (subdurales) electrodos se colocan sobre la superficie del cerebro, un proceso que requiere una craneotomía (extirpación de un colgajo óseo) y abertura grande de la duramadre. Estos electrodos de superficie se pueden colocar sobre la zona putativo (s) de inicio de la crisis. Los extremos distales de los electrodos se túnel a través de pequeñas aberturas en la piel y se conectan al equipo de grabación en la unidad de supervisión de la epilepsia (UEM). En la UEM, el paciente es monitoreado por la actividad convulsiva clínica a través de video continuo y grabaciones de ECoG. Esta técnica is útil para recoger a largo plazo (días o semanas) grabaciones de ictal y descargas eléctricas interictales sobre áreas relativamente grandes de la superficie cortical. Si bien estos registros intracraneales son invaluables clínicamente para la investigación de focos epilépticos y propagación, sino que también nos ofrecen la oportunidad de investigar la función cognitiva y la neurofisiología en los seres humanos sometidos a tareas de comportamiento diseñados específicamente. ECoG usando electrodos de rejilla subdurales se ha utilizado para investigar diferentes aspectos de la función cortical, incluyendo el procesamiento sensorial y el lenguaje. Como uno de los muchos ejemplos, Bouchard et al demostraron la coordinación temporal de la musculatura oral en la formación de sílabas de la lengua hablada en la corteza sensoriomotora ventral, una región identificada como el habla humana sensoriomotoras corteza 7. Además, ECoG con la colocación de la rejilla subdural también ha sido utilizado para estudiar los mecanismos por los cuales los seres humanos son capaces de ATTENd para una voz particular dentro de una multitud: el llamado &quot;efecto cóctel&quot; 8,9. Grabaciones ECoG demostraron que hay dos bandas neuronales distintas que rastrear dinámicamente flujos de voz, tanto en fase de baja frecuencia y alta gamma fluctuaciones de amplitud, y que hay sitios de procesamiento diferentes - uno sitio &quot;modulación&quot; que rastrea los dos altavoces, y una &#39;selección&#39; sitio que rastrea el hablador asistido 5. Otra de las aplicaciones emergentes de ECoG con la colocación de electrodos subdurales es el potencial para su uso con Brain Computer Interfaces (BCI), que &quot;decodificar&quot; la actividad neuronal con el fin de impulsar una salida externa. Esta tecnología tiene el potencial de permitir que los pacientes con cerebro grave o lesiones de médula espinal para comunicarse con el mundo y manipular prótesis 10,11. Si bien la colocación de rejilla subdural ha contribuido en gran medida a nuestra comprensión de súperáreas corticales ficiales y es útil en la identificación de focos epileptogénicas corticales, esta técnica requiere una craneotomía y sus riesgos asociados, y generalmente se limita a estudiar la superficie externa del cerebro. Electroencefalografía estereotáctica (SEEG) es una técnica que permite la evaluación de profunda focos epileptógena 12. Con una larga historia de uso en Francia e Italia, también se utiliza cada vez más en los EE.UU. 13. SEEG implica la colocación de electrodos múltiples (típicamente 10-16) de profundidad dentro de la sustancia del cerebro a través de pequeñas (pocos mm) agujeros de perforación giro rebabas. Ventajas de SEEG sobre la colocación de la rejilla subdural incluyen su naturaleza menos invasiva, la facilidad de examinar hemisferios bilaterales cuando se requiera, y la capacidad de generar mapas tridimensionales de la propagación de las convulsiones. Por otra parte, estos electrodos permiten la identificación de focos epileptógena profunda que antes eran difíciles de identificar con electrodos de superficie. Este procedimiento también provides la oportunidad para investigar la neurofisiología y la función de las estructuras corticales profundas, tales como el sistema límbico, la corteza mesoparietal, la corteza mesotemporal, y la corteza orbitofrontal, todos los cuales eran previamente difíciles de investigar directamente en los seres humanos. En este trabajo se muestra cómo SEEG puede ser utilizado para investigar la función cognitiva en la corteza cingulada anterior dorsal (DACC). El DACC es una región del cerebro investigado ampliamente, pero también es uno de los más mal entendido. Considerado una región importante para la cognición humana, que es probable que el DACC es fundamental para el procesamiento neuronal dinámica de decisiones en el contexto de continuamente cambiantes demandas impuestas por el medio ambiente 14. Los estudios en primates y seres humanos 15,16 17 sugieren que la DACC integra los posibles riesgos y beneficios inherentes a una acción determinada, especialmente en situaciones de conflicto simultánea múltiples demandas 18-21, ymodulates estas decisiones en el marco de las acciones anteriores y sus resultados 14,22,23. La Interferencia Multi-Source de tareas (MSIT), una tarea conductual Stroop, se utiliza con frecuencia para investigar el procesamiento conflicto en la DACC. La tarea MSIT activa la DACC reclutando neuronas implicadas en múltiples dominios de procesamiento reguladas por la DACC 24,25. Esta tarea activa específicamente la DACC probando características de la toma de decisiones, la detección de blancos, la detección de la novedad, la detección de errores, la selección de respuesta, y la competencia de estímulo / respuesta. Además, la tarea MSIT presenta múltiples dimensiones de la interferencia cognitiva, que se utilizan en este estudio para investigar DAcc respuestas neuronales a los estímulos contradictorios simultáneas utilizando 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

Estereotáctica Electroencefalografía (SEEG) es una técnica utilizada para localizar focos de ataques en pacientes con epilepsia intratable médicamente. Este procedimiento implica la colocación crónica de múltiples electrodos de profundidad en las regiones del cerebro típicamente inaccesibles a través de subdural colocación de los electrodos de rejilla. Así SEEG ofrece una oportunidad única para investigar la función cerebral. En este trabajo se demuestra cómo SEEG se puede utilizar para investigar el papel de la corteza cingulada anterior dorsal (DACC) en el control cognitivo. Se incluye una descripción del procedimiento SEEG, lo que demuestra la colocación quirúrgica de los electrodos. Se describen los componentes y procesos requeridos para registrar potenciales de campo local de datos (LFP) de consentir sujetos mientras se dedican a una tarea de comportamiento. En el ejemplo proporcionado, los sujetos desempeñan una tarea de interferencia cognitiva, y muestran cómo se registran las señales y se analizan de electrodos en la corteza anterior cingulada dorsal, una zona de intimtamente involucrados en la toma de decisiones. Concluimos con más sugerencias de formas en que este método se puede utilizar para la investigación de los procesos cognitivos humanos.

Una vez que se selecciona un paciente para SEEG colocación de los electrodos, él / ella sufre un contraste T2 y T1 volumétrica mayor resonancia magnética. Trayectorias de electrodos SEEG se planifican mediante la navegación estereotáxica de las secuencias de resonancia magnética volumétrica (Figura 1). Esta técnica permite la recolección de los potenciales de campo locales de estructuras profundas dentro de la corteza como dorsal corteza cingulada anterior (trayectoria de color naranja claro, ...

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

Estereotáctica Electroencefalografía (SEEG) es una técnica quirúrgica utilizada en la cirugía de la epilepsia para ayudar a localizar focos epilépticos. También ofrece una oportunidad única para investigar la función cerebral. Aquí describimos cómo SEEG se puede utilizar para investigar los procesos cognitivos en sujetos humanos.

La investigación de la función de profunda cortical y estructuras subcorticales Usando estereotáctica Electroencefalografía: Lecciones de la corteza cingulada anterior

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

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