Neurale mechanismen van ruimtelijke representaties voorbij het zelf

Dit onderzoek is gebaseerd op een unieke kans om te werken met neurochirurgische patiënten bij wie al elektroden zijn geïmplanteerd in diepe hersenstructuren om klinische redenen (d.w.z. voor het monitoren en behandelen van farmaco-resistente epilepsie). Onderzoeksprocedures worden alleen uitgevoerd bij patiënten bij wie dergelijke elektroden om klinische redenen al zijn geïmplanteerd; er worden geen elektroden geïmplanteerd voor onderzoeksdoeleinden en de onderzoekers hebben geen invloed op de implantatieprocedures van deze elektroden. Er zullen twee groepen deelnemers worden gevraagd om deel te nemen aan het onderzoek: 1. Patiënten in het ziekenhuis bij wie elektroden tijdelijk (meestal voor maximaal twee weken) zijn geïmplanteerd voor epilepsiebewaking in de epilepsiebewakingseenheid (EMU-deelnemers). 2. Patiënten bij wie chronisch/permanent elektroden zijn geïmplanteerd als onderdeel van het NeuroPace RNS-systeem voor de behandeling van epilepsie (RNS-deelnemers). Onafhankelijk van en voorafgaand aan de onderzoeksstudie beslist het klinische zorgteam van de patiënt (neurologen, neurochirurgen, enz.) uitsluitend op basis van klinische criteria of elektroden of het RNS-systeem worden geïmplanteerd. Als elektroden of het RNS-systeem worden geïmplanteerd, wordt patiënten aangeboden om deel te nemen aan het onderzoek; de beslissing om al dan niet deel te nemen aan het onderzoek zal echter geen enkel effect hebben op de behandeling of klinische zorg van de patiënt.

Procedures voor screening, werving en toestemming voor EMU-deelnemers:

Als het klinische zorgteam besluit - onafhankelijk van de onderzoeksstudie - dat de klinische toestand van een patiënt implantatie van tijdelijke elektroden en ziekenhuisopname in de epilepsiebewakingseenheid (EMU) verdient, zullen de neurologen of neurochirurgen van de patiënt de patiënt uitnodigen om deel te nemen aan de onderzoeksstudie. De neurochirurgen en neurologen maken de patiënt duidelijk dat de beslissing om deel te nemen aan het onderzoek volledig vrijwillig is en dat de medische behoeften van de patiënt op geen enkele manier worden beïnvloed door deze beslissing. Voor patiënten die geïnteresseerd zijn in deelname aan het onderzoek, ontmoeten de hoofdonderzoekers de patiënt om het toestemmingsformulier te bespreken. Vervolgens zorgt de hoofdonderzoeker er ook voor dat de patiënt het toestemmingsformulier volledig begrijpt en benadrukt hij de patiënt nogmaals dat deelname geheel vrijwillig is en dat de beslissing van de patiënt om al dan niet deel te nemen geen invloed heeft op zijn medische zorg. Als de patiënten lokaal zijn, ontmoet het onderzoeksteam de patiënt bij UCLA voor of na pre-chirurgische tests. Dit wordt meestal 1-3 weken voor de operatie gedaan. Voor patiënten die een lange afstand afleggen, kan het gesprek de dag voor de operatie plaatsvinden. Na bespreking ondertekent de patiënt het toestemmingsformulier om deel te nemen aan het onderzoek en wordt medeondertekend door de hoofdonderzoeker.

Procedures voor screening, werving en toestemming voor RNS-deelnemers:

Voor de voorgestelde studie hebben de onderzoekers al een aantal patiënten geïdentificeerd voor andere lopende onderzoeken die het NeuroPace RNS-systeem ontvingen in het UCLA medisch centrum met RNS-apparaten geïmplanteerd in mediale temporale kwabgebieden. Deze patiënten zijn geïdentificeerd door hun neurochirurg of neuroloog, die deel uitmaken van het onderzoeksteam. Deze neurochirurgen en neurologen zullen hun patiënten informeren over de mogelijkheid om deel te nemen aan dit onderzoek. De neurochirurgen en neurologen maken de patiënt duidelijk dat de beslissing om deel te nemen aan het onderzoek volledig vrijwillig is en dat de medische behoeften van de patiënt op geen enkele manier worden beïnvloed door deze beslissing. Potentiële proefpersonen buiten het UCLA medisch centrum kunnen voorafgaand contact hebben met hun behandelend arts van een verwijzende instelling. Als patiënten interesse tonen in het onderzoek, zal de hoofdonderzoeker, faculteitssponsor of de studiecoördinator het eerste directe telefonische contact opnemen op een beveiligde privélocatie om het onderzoek te introduceren en te beschrijven, waarna verdere informatie en een kopie van het toestemmingsformulier kunnen worden opgestuurd. beoordeling via beveiligde versleutelde e-mail en/of post, indien nodig. De hoofdonderzoekers zorgen er ook voor dat de patiënt het toestemmingsformulier volledig begrijpt en benadrukken nogmaals dat deelname geheel vrijwillig is en dat de beslissing van de patiënt om al dan niet deel te nemen geen invloed heeft op hun medische zorg. Potentiële deelnemers zullen niet eerder dan 3 maanden na plaatsing van hun RNS-systeem worden benaderd om te zien of de patiënt geïnteresseerd zou zijn in vrijwilligerswerk voor het onderzoek. Toestemming kan via de telefoon of internet worden verkregen voor deelnemers die langere reisarrangementen en accommodaties nodig hebben. Deelnemers, met name degenen die toestemming hebben gegeven via de telefoon of via internet, krijgen een fysieke kopie van het toestemmingsformulier en worden gevraagd het te ondertekenen voordat ze onderzoeksprocedures uitvoeren.

Gedragstaken:

RNS-deelnemers zullen zowel vrij bewegende als stationaire op weergave gebaseerde ruimtelijke navigatie- en observatietaken uitvoeren, terwijl EMU-deelnemers alleen stationaire op weergave gebaseerde ruimtelijke navigatie- en observatietaken zullen voltooien. Intracraniële elektro-encefalografische (iEEG) activiteit bij RNS-deelnemers, en gezamenlijke single-neuron-activiteit en lokale veldpotentialen (LFP) bij EMU-deelnemers zullen worden geregistreerd terwijl deelnemers varianten van zelfnavigatie- en observatietaken voltooien, vergelijkbaar met ons eerdere werk. Alle ruimtelijke navigatie- en observatietaken hebben de volgende basisstructuur:

• Zelfnavigatietaak: RNS-deelnemers navigeren door een experimentele ruimte (afmeting ongeveer 19,4 × 17,1 voet) waarin 20 unieke tekens (combinaties van een enkele kleur per muur met nummers 1 tot 5) langs de 4 kamermuren zijn gemonteerd. Bovendien zullen verschillende vooraf gedefinieerde doellocaties (elk met een letter genoemd) willekeurig door de kamer worden verdeeld, maar zijn ze niet zichtbaar voor deelnemers. Deelnemers zullen herhaaldelijk worden gevraagd om naar een van de zichtbare borden te navigeren (bijv. "Ga naar bord geel-4") of om een ​​van de onzichtbare doellocaties te vinden en te leren (bijv. "Vind doellocatie T"). EMU-deelnemers wordt gevraagd om de zelfnavigatietaken uit te voeren in een virtuele omgeving, die een exacte virtuele replica is van de echte experimenteerruimte. Om een ​​maximaal meeslepende ervaring te garanderen, ziet de deelnemer deze kamer vanuit het perspectief van de eerste persoon via een head-mounted display, en kan de deelnemer virtueel in deze kamer rondlopen met behulp van draadloze controllers. Bij enig ongemak kunnen taken ook op een desktopcomputerscherm worden uitgevoerd.
• Observatietaak: RNS-deelnemers gaan in de hoek van de experimentele kamer zitten en observeren een andere persoon (d.w.z. een experimentator) die in de kamer rondloopt in een schijnbaar willekeurig traject (in feite zal het traject vooraf bepaald en gecontroleerd zijn, maar onbekend bij deelnemers). Deelnemers wordt gevraagd om op een knop te drukken wanneer de onderzoeker een van de eerder aangeleerde onzichtbare doellocaties raakt. EMU-deelnemers zullen deze taak ook uitvoeren; EMU-deelnemers zullen echter de kamer en de andere persoon bekijken in een video die vanuit een hoek van de kamer is opgenomen. Deze video wordt getoond op het head-mounted display, om de ervaring na te bootsen vanuit het eerstepersoonsperspectief van een waarnemer (alsof de deelnemer daadwerkelijk in de echte hoek van de kamer zou zitten). Bij enig ongemak kunnen taken ook op een desktopcomputerscherm worden uitgevoerd. Voor verschillende studiedoelen wordt deelnemers gevraagd om licht gewijzigde versies van de observatietaak uit te voeren: in plaats van een andere persoon wordt deelnemers gevraagd de bewegingen van een levenloos object te observeren (een elektrisch op afstand bestuurbaar platform, vergelijkbaar met een op afstand bestuurbaar platform). speelgoedauto), of om niet één maar meerdere andere mensen te observeren die zich door de experimenteerruimte bewegen. En de deelnemers wordt gevraagd zich gewoon bewegingen van andere individuen en objecten in de kamer voor te stellen, terwijl er geen andere individuen/objecten fysiek aanwezig zijn.

Elektrofysiologische opnames bij EMU-deelnemers tijdens taakuitvoering:

Voor deelnemers met tijdelijk geïmplanteerde elektroden in de epilepsiebewakingseenheid (EMU) aan de UCLA, zal het Neuroport-systeem (Blackrock Microsystems, Salt Lake City, UT) worden gebruikt voor gegevensverzameling, die neuronale activiteit van één eenheid en LFP registreert naast de gelijktijdige opname klinische systemen voor monitoring van epilepsie.

Elektrofysiologische opnames bij RNS-deelnemers tijdens taakuitvoering:

Deelnemers hebben om klinische redenen (d.w.z. behandeling van epilepsie) het door de FDA goedgekeurde RNS-systeem chronisch/permanent geïmplanteerd. activiteitspatronen (bijv. epileptische aanvalachtige activiteit) worden gedetecteerd. Voor de onderzoeksstudie zal het onderzoeksteam de reguliere opnamemogelijkheden van het RNS-systeem gebruiken, terwijl de deelnemers de beschreven navigatie- en geheugentaken uitvoeren.

Motion tracking tijdens gedragstaken:

Voor RNS-deelnemers wordt de locatie van deelnemers in de experimentele ruimte continu gevolgd met een resolutie van minder dan een millimeter met behulp van het OptiTrack-bewegingsvolgsysteem (Natural Point Inc.). Bewegingsregistratie wordt niet uitgevoerd voor EMU-deelnemers, aangezien deze deelnemers alleen stationaire, op weergave gebaseerde taken uitvoeren.

Eye tracking tijdens gedragstaken:

De oogbewegingen van RNS-deelnemers worden opgenomen met behulp van een mobiele eye-tracking-headset, waarmee ook de blik van de deelnemer (d.w.z. hun visuele focus) in kaart kan worden gebracht op de video van een geïntegreerde 'wereldcamera' die de omgeving vastlegt vanuit het gezichtspunt van de deelnemer . De oogbewegingen van EMU-deelnemers worden geregistreerd met een ingebouwde eye-tracker in het op het hoofd gemonteerde display, waardoor zowel oogbewegingen als kijkpositiegegevens worden weergegeven.