Meccanismi neurali delle rappresentazioni spaziali oltre il sé

Questo studio di ricerca si basa su un'opportunità unica di lavorare con pazienti neurochirurgici, che hanno già elettrodi impiantati in strutture cerebrali profonde per motivi clinici (ad esempio, per il monitoraggio e il trattamento dell'epilessia farmacoresistente). Le procedure di ricerca saranno eseguite solo con pazienti che hanno già impiantato tali elettrodi per motivi clinici; non verranno impiantati elettrodi per scopi di ricerca e i ricercatori non avranno alcuna influenza sulle procedure di impianto di questi elettrodi. Verrà chiesto a due gruppi di partecipanti di partecipare allo studio di ricerca: 1. Pazienti ospedalizzati a cui sono stati impiantati temporaneamente elettrodi (in genere per un massimo di due settimane) per il monitoraggio dell'epilessia nell'unità di monitoraggio dell'epilessia (partecipanti all'EMU). 2. Pazienti che hanno elettrodi impiantati cronicamente/permanentemente come parte del sistema NeuroPace RNS per il trattamento dell'epilessia (partecipanti RNS). Indipendentemente da e prima dello studio di ricerca, il team di assistenza clinica del paziente (neurologi, neurochirurghi, ecc.) decide se gli elettrodi o il sistema RNS verranno impiantati esclusivamente sulla base di criteri clinici. Se vengono impiantati gli elettrodi o il sistema RNS, ai pazienti verrà quindi offerto di partecipare allo studio di ricerca; tuttavia, la decisione se partecipare o meno allo studio di ricerca non avrà alcun effetto sul trattamento o sull'assistenza clinica del paziente.

Procedure di screening, reclutamento e consenso per i partecipanti all'UEM:

Se il team di assistenza clinica decide, indipendentemente dallo studio di ricerca, che le condizioni cliniche di un paziente meritano l'impianto di elettrodi temporanei e l'ospedalizzazione nell'unità di monitoraggio dell'epilessia (EMU), i neurologi o i neurochirurghi del paziente inviteranno il paziente a partecipare allo studio di ricerca. I neurochirurghi ei neurologi chiariscono al paziente che la decisione di partecipare alla ricerca è del tutto volontaria e che le esigenze mediche del paziente non saranno in alcun modo influenzate da questa decisione. Per i pazienti che sono interessati a partecipare allo studio di ricerca, i ricercatori principali si incontrano con il paziente per discutere il modulo di consenso. Successivamente il ricercatore principale si assicura anche che il paziente comprenda appieno il modulo di consenso e sottolinea nuovamente al paziente che la partecipazione è del tutto volontaria e che la decisione del paziente se partecipare o meno non avrà alcun effetto sulla sua assistenza medica. Se i pazienti sono locali, il gruppo di ricerca incontra il paziente all'UCLA prima o dopo i test pre-chirurgici. Questo è comunemente fatto 1-3 settimane prima dell'intervento. Per i pazienti che viaggiano a lunga distanza, la discussione può avvenire il giorno prima dell'intervento. Dopo la discussione il paziente firma il modulo di consenso a partecipare allo studio di ricerca ed è controfirmato dal ricercatore principale.

Procedure di screening, reclutamento e consenso per i partecipanti RNS:

Per lo studio proposto, i ricercatori hanno già identificato un numero di pazienti per altri studi in corso che hanno ricevuto il sistema NeuroPace RNS presso il centro medico dell'UCLA con dispositivi RNS impiantati nelle regioni del lobo temporale mediale. Questi pazienti sono stati identificati tramite il loro neurochirurgo o neurologo, che fanno parte del team di studio. Questi neurochirurghi e neurologi informeranno i loro pazienti sull'opportunità di partecipare a questo studio di ricerca. I neurochirurghi ei neurologi chiariscono al paziente che la decisione di partecipare alla ricerca è del tutto volontaria e che le esigenze mediche del paziente non saranno in alcun modo influenzate da questa decisione. Potenziali soggetti esterni al centro medico UCLA possono avere un contatto preliminare con il loro medico curante da un istituto di riferimento. Se i pazienti indicano interesse per lo studio, il ricercatore principale, lo sponsor della facoltà o il coordinatore dello studio effettueranno un primo contatto diretto via telefono in un luogo privato sicuro per presentare e descrivere lo studio, dopodiché potranno essere inviate ulteriori informazioni e una copia del modulo di consenso rivedere tramite e-mail crittografata sicura e/o posta, se necessario. I ricercatori principali assicurano inoltre che il paziente comprenda appieno il modulo di consenso e sottolineano ancora una volta che la partecipazione è del tutto volontaria e che la decisione del paziente se partecipare non avrà alcun effetto sulla sua assistenza medica. I potenziali partecipanti verranno contattati non prima di 3 mesi dopo l'inserimento del loro sistema RNS per vedere se il paziente sarebbe interessato a fare volontariato per lo studio. Il consenso può essere ottenuto tramite telefono o Internet per i partecipanti che necessitano di viaggi e alloggi prolungati. Ai partecipanti, in particolare quelli acconsentiti per telefono o via Internet, verrà fornita una copia fisica del modulo di consenso e verrà chiesto di firmarlo prima di eseguire qualsiasi procedura di ricerca.

Compiti comportamentali:

I partecipanti RNS completeranno sia le attività di navigazione spaziale e di osservazione basate sulla vista in movimento che quelle fisse, mentre i partecipanti all'EMU completeranno solo le attività di navigazione spaziale e osservazione basate sulla vista stazionaria. Verranno registrate l'attività elettroencefalografica intracranica (iEEG) nei partecipanti RNS e l'attività congiunta di un singolo neurone e i potenziali di campo locale (LFP) nei partecipanti EMU mentre i partecipanti completano varianti di compiti di auto-navigazione e osservazione, simili al nostro lavoro precedente. Tutti i compiti di navigazione spaziale e di osservazione avranno la seguente struttura di base:

• Compito di auto-navigazione: i partecipanti RNS navigheranno in una stanza sperimentale (dimensioni circa 19,4 × 17,1 piedi) in cui 20 segni unici (combinazioni di un singolo colore per parete con numeri da 1 a 5) sono montati lungo le 4 pareti della stanza. Inoltre, diverse posizioni target predefinite (ciascuna denominata con una lettera) saranno distribuite casualmente in tutta la stanza, ma non visibili ai partecipanti. Ai partecipanti verrà ripetutamente chiesto di navigare verso uno dei segnali visibili (ad esempio, "Vai al cartello giallo-4") o di trovare e apprendere una delle posizioni target invisibili (ad esempio, "Trova posizione target T"). Ai partecipanti EMU verrà chiesto di eseguire le attività di auto-navigazione in un ambiente virtuale, che è un'esatta replica virtuale della vera stanza sperimentale. Per garantire un'esperienza immersiva al massimo, il partecipante vedrà questa stanza dalla prospettiva in prima persona tramite un display montato sulla testa e il partecipante sarà in grado di camminare virtualmente in questa stanza utilizzando i controller wireless. In caso di disagio, le attività possono essere eseguite anche sullo schermo di un computer desktop.
• Compito di osservazione: i partecipanti RNS siederanno in un angolo della stanza sperimentale e osserveranno un'altra persona (cioè uno sperimentatore) che cammina all'interno della stanza in una traiettoria apparentemente casuale (in effetti, la traiettoria sarà predefinita e controllata, ma sconosciuta ai partecipanti). Ai partecipanti verrà chiesto di premere un pulsante ogni volta che lo sperimentatore colpisce una delle posizioni bersaglio invisibili apprese in precedenza. Anche i partecipanti all'UEM svolgeranno questo compito; tuttavia, i partecipanti all'UEM guarderanno la stanza e l'altra persona in un video registrato da un angolo della stanza. Questo video verrà mostrato nel display montato sulla testa, al fine di imitare l'esperienza dalla prospettiva in prima persona di un osservatore (come se il partecipante si sedesse effettivamente nell'angolo della stanza reale). In caso di disagio, le attività possono essere eseguite anche sullo schermo di un computer desktop. Per diversi obiettivi di studio, ai partecipanti verrà chiesto di eseguire versioni leggermente modificate del compito di osservazione: invece di un'altra persona, ai partecipanti verrà chiesto di osservare i movimenti di un oggetto inanimato (una piattaforma elettrica telecomandata, simile a un telecomando macchinina), o per osservare non una ma molte altre persone che si muovono nella stanza sperimentale. E ai partecipanti verrà chiesto di immaginare solo i movimenti di altri individui e oggetti in tutta la stanza, mentre nessun altro individuo/oggetto è fisicamente presente.

Registrazioni elettrofisiologiche nei partecipanti EMU durante l'esecuzione del compito:

Per i partecipanti con elettrodi temporaneamente impiantati nell'unità di monitoraggio dell'epilessia (EMU) presso l'UCLA, verrà utilizzato il sistema Neuroport (Blackrock Microsystems, Salt Lake City, UT) per l'acquisizione dei dati, che registra l'attività neuronale dell'unità singola e LFP insieme alla registrazione simultanea sistemi clinici per il monitoraggio dell'epilessia.

Registrazioni elettrofisiologiche nei partecipanti RNS durante l'esecuzione dell'attività:

I partecipanti hanno il sistema RNS approvato dalla FDA impiantato cronicamente/permanentemente per motivi clinici (ad es. trattamento dell'epilessia), che è progettato per trattare le crisi epilettiche registrando continuamente l'attività elettrofisiologica dal cervello del paziente durante le attività della vita quotidiana e fornendo stimolazione elettrica quando anormale vengono rilevati modelli di attività (ad es. attività simile a una crisi epilettica). Per lo studio di ricerca, il gruppo di studio utilizzerà le normali capacità di registrazione del sistema RNS, mentre i partecipanti eseguono le attività di navigazione e memoria descritte.

Tracciamento del movimento durante le attività comportamentali:

Per i partecipanti RNS, la posizione dei partecipanti all'interno della stanza sperimentale verrà continuamente monitorata con una risoluzione submillimetrica utilizzando il sistema di tracciamento del movimento OptiTrack (Natural Point Inc.). Il tracciamento del movimento non verrà eseguito per i partecipanti EMU, poiché questi partecipanti eseguono solo attività fisse basate sulla visualizzazione.

Tracciamento oculare durante le attività comportamentali:

I movimenti oculari dei partecipanti RNS verranno registrati utilizzando un auricolare mobile per il tracciamento oculare, che consente anche la mappatura dello sguardo del partecipante (ovvero, il loro focus visivo) sul video di una "videocamera mondiale" integrata che cattura l'ambiente dal punto di vista del partecipante . I movimenti oculari dei partecipanti all'UEM saranno registrati con un eye tracker integrato all'interno del display montato sulla testa, fornendo dati sul movimento degli occhi e sulla posizione dello sguardo.