Neuronowe mechanizmy reprezentacji przestrzennych poza jaźnią

To badanie naukowe opiera się na wyjątkowej możliwości pracy z pacjentami neurochirurgicznymi, którzy mają już wszczepione elektrody do głębokich struktur mózgu z powodów klinicznych (tj. w celu monitorowania i leczenia padaczki opornej na leki). Procedury badawcze będą wykonywane tylko z pacjentami, którzy mają już wszczepione takie elektrody ze względów klinicznych; żadne elektrody nie będą wszczepiane w celach badawczych, a naukowcy nie będą mieli żadnego wpływu na procedury wszczepiania tych elektrod. Do badania zostaną zaproszone dwie grupy uczestników: 1. Pacjenci hospitalizowani, którym czasowo (zwykle na okres do dwóch tygodni) wszczepiono elektrody w celu monitorowania padaczki w oddziale monitorowania padaczki (uczestnicy EMU). 2. Pacjenci, którym przewlekle/na stałe wszczepiono elektrody w ramach Systemu NeuroPace RNS do leczenia padaczki (uczestnicy RNS). Niezależnie od badania naukowego i przed nim zespół opieki klinicznej nad pacjentem (neurolodzy, neurochirurdzy itp.) decyduje, czy zostaną wszczepione elektrody, czy system RNS, wyłącznie na podstawie kryteriów klinicznych. Jeśli zostaną wszczepione elektrody lub system RNS, pacjentom zostanie zaproponowany udział w badaniu; jednakże decyzja o uczestnictwie lub nieudziale w badaniu nie będzie miała wpływu na leczenie lub opiekę kliniczną pacjenta.

Procedury selekcji, rekrutacji i zgody dla uczestników EMU:

Jeśli zespół opieki klinicznej uzna – niezależnie od badania naukowego – że stan kliniczny pacjenta zasługuje na wszczepienie elektrod tymczasowych i hospitalizację w oddziale monitorowania padaczki (ZRM), neurolodzy lub neurochirurdzy pacjenta zaproszą pacjenta do udziału w badaniu. Neurochirurdzy i neurolodzy wyjaśniają pacjentowi, że decyzja o uczestnictwie w badaniu jest całkowicie dobrowolna i nie wpłynie w żaden sposób na potrzeby medyczne pacjenta. W przypadku pacjentów, którzy są zainteresowani udziałem w badaniu, główni badacze spotykają się z pacjentem w celu omówienia formularza zgody. Następnie główny badacz upewnia się również, że pacjent w pełni zrozumiał formularz zgody i ponownie podkreśla pacjentowi, że udział jest całkowicie dobrowolny i że decyzja pacjenta o uczestnictwie lub nie będzie miała wpływu na jego opiekę medyczną. Jeśli pacjenci są lokalni, zespół badawczy spotyka się z pacjentem w UCLA przed lub po badaniach przedoperacyjnych. Zwykle wykonuje się to 1-3 tygodnie przed operacją. W przypadku pacjentów wyjeżdżających na duże odległości rozmowa może odbyć się dzień przed zabiegiem. Po dyskusji pacjent podpisuje formularz zgody na udział w badaniu, który kontrasygnuje główny badacz.

Procedury selekcji, rekrutacji i zgody dla uczestników RNS:

Na potrzeby proponowanego badania badacze zidentyfikowali już pewną liczbę pacjentów do innych trwających badań, którym podano system NeuroPace RNS w centrum medycznym UCLA z urządzeniami RNS wszczepionymi w przyśrodkowe obszary płata skroniowego. Ci pacjenci zostali zidentyfikowani przez ich neurochirurga lub neurologa, którzy są częścią zespołu badawczego. Ci neurochirurdzy i neurolodzy poinformują swoich pacjentów o możliwości udziału w tym badaniu. Neurochirurdzy i neurolodzy wyjaśniają pacjentowi, że decyzja o uczestnictwie w badaniu jest całkowicie dobrowolna i nie wpłynie w żaden sposób na potrzeby medyczne pacjenta. Potencjalni pacjenci spoza centrum medycznego UCLA mogą mieć wstępny kontakt ze swoim lekarzem prowadzącym z instytucji kierującej. Jeśli pacjenci wyrażą zainteresowanie badaniem, główny badacz, sponsor wydziału lub koordynator badania nawiążą wstępny bezpośredni kontakt telefoniczny w bezpiecznej prywatnej lokalizacji, aby przedstawić i opisać badanie, po czym można przesłać dalsze informacje i kopię formularza zgody przeglądać za pomocą bezpiecznej, zaszyfrowanej wiadomości e-mail i/lub poczty, jeśli to konieczne. Główni badacze upewniają się również, że pacjent w pełni zrozumiał formularz zgody i ponownie podkreślają, że udział jest całkowicie dobrowolny i że decyzja pacjenta o uczestnictwie nie będzie miała wpływu na jego opiekę medyczną. Z potencjalnymi uczestnikami skontaktujemy się nie wcześniej niż 3 miesiące po umieszczeniu systemu RNS, aby sprawdzić, czy pacjent byłby zainteresowany zgłoszeniem się na ochotnika do badania. Zgodę można uzyskać przez telefon lub Internet w przypadku uczestników wymagających dłuższych organizacji podróży i zakwaterowania. Uczestnicy, w szczególności ci, którzy wyrazili zgodę przez telefon lub Internet, otrzymają fizyczną kopię formularza zgody i zostaną poproszeni o jego podpisanie przed przystąpieniem do jakichkolwiek procedur badawczych.

Zadania behawioralne:

Uczestnicy RNS wykonają zarówno swobodnie poruszające się, jak i stacjonarne zadania nawigacji przestrzennej i obserwacji oparte na widoku, podczas gdy uczestnicy EMU będą wykonywać tylko stacjonarne zadania nawigacji i obserwacji przestrzennej oparte na widoku. Wewnątrzczaszkowa aktywność elektroencefalograficzna (iEEG) u uczestników RNS oraz wspólna aktywność pojedynczego neuronu i lokalne potencjały polowe (LFP) u uczestników EMU będą rejestrowane, podczas gdy uczestnicy wykonują warianty zadań związanych z samodzielną nawigacją i obserwacją, podobnie jak w naszej poprzedniej pracy. Wszystkie zadania nawigacji i obserwacji przestrzennej będą miały podstawową strukturę w następujący sposób:

• Zadanie samodzielnej nawigacji: uczestnicy RNS będą poruszać się po pokoju eksperymentalnym (rozmiar około 19,4 × 17,1 stopy), w którym 20 unikalnych znaków (kombinacje jednego koloru na ścianę z numerami od 1 do 5) jest zamontowanych wzdłuż 4 ścian pokoju. Ponadto kilka predefiniowanych lokalizacji docelowych (każda nazwana literą) zostanie losowo rozmieszczonych w pokoju, ale nie będą widoczne dla uczestników. Uczestnicy będą wielokrotnie proszeni o nawigację do jednego z widocznych znaków (np. „Idź do znaku żółtego-4”) lub o znalezienie i poznanie jednej z niewidocznych lokalizacji docelowych (np. „Znajdź lokalizację docelową T”). Uczestnicy EMU zostaną poproszeni o wykonanie zadań z zakresu samodzielnej nawigacji w środowisku wirtualnym, będącym dokładną wirtualną repliką rzeczywistego pokoju eksperymentalnego. Aby zapewnić maksymalnie immersyjne wrażenia, uczestnik zobaczy to pomieszczenie z perspektywy pierwszej osoby za pomocą wyświetlacza zamontowanego na głowie, a uczestnik będzie mógł wirtualnie spacerować po tym pokoju za pomocą bezprzewodowych kontrolerów. W przypadku dyskomfortu zadania można wykonywać również na ekranie komputera stacjonarnego.
• Zadanie obserwacyjne: uczestnicy RNS usiądą w rogu pokoju eksperymentalnego i obserwują inną osobę (tj. eksperymentatora), która porusza się po pomieszczeniu po pozornie przypadkowej trajektorii (w rzeczywistości trajektoria będzie z góry nieznany uczestnikom). Uczestnicy zostaną poproszeni o naciśnięcie przycisku za każdym razem, gdy eksperymentator trafi w jedną z wcześniej poznanych niewidzialnych lokalizacji docelowych. Zadanie to wykonają również uczestnicy EMU; jednak uczestnicy EMU będą oglądać salę i drugą osobę na filmie nagranym z rogu sali. Ten film zostanie wyświetlony na ekranie zamontowanym na głowie, aby naśladować doświadczenie z perspektywy pierwszej osoby obserwatora (tak jakby uczestnik rzeczywiście siedział w rogu pokoju). W przypadku dyskomfortu zadania można wykonywać również na ekranie komputera stacjonarnego. Dla różnych celów badawczych uczestnicy zostaną poproszeni o wykonanie nieco zmodyfikowanych wersji zadania obserwacyjnego: zamiast innej osoby uczestnicy zostaną poproszeni o obserwację ruchu obiektu nieożywionego (elektryczna zdalnie sterowana platforma, podobna do zdalnie sterowanej samochodzik) lub obserwować nie jedną, ale wiele innych osób poruszających się po pokoju eksperymentalnym. Uczestnicy zostaną poproszeni o wyobrażenie sobie ruchów innych osób i przedmiotów w całym pokoju, podczas gdy żadne inne osoby/przedmioty nie będą fizycznie obecne.

Zapisy elektrofizjologiczne u uczestników EMU podczas wykonywania zadań:

W przypadku uczestników z tymczasowo wszczepionymi elektrodami w jednostce monitorowania padaczki (EMU) w UCLA, system Neuroport (Blackrock Microsystems, Salt Lake City, UT) zostanie wykorzystany do gromadzenia danych, które rejestrują aktywność neuronów pojedynczej jednostki i LFP wraz z równoczesnym rejestrowaniem kliniczne systemy monitorowania padaczki.

Zapisy elektrofizjologiczne u uczestników RNS podczas wykonywania zadania:

Uczestnicy mają wszczepiony na stałe/przewlekle zatwierdzony przez FDA system RNS z powodów klinicznych (tj. w leczeniu padaczki), który jest przeznaczony do leczenia napadów padaczkowych poprzez ciągłe rejestrowanie aktywności elektrofizjologicznej mózgu pacjenta podczas codziennych czynności i dostarczanie stymulacji elektrycznej w przypadku wystąpienia nieprawidłowości wykrywane są wzorce aktywności (np. aktywność podobna do napadu padaczkowego). W ramach badania zespół badawczy będzie korzystał z regularnych możliwości nagrywania systemu RNS, podczas gdy uczestnicy wykonują opisane zadania nawigacyjne i pamięciowe.

Śledzenie ruchu podczas zadań behawioralnych:

W przypadku uczestników RNS lokalizacja uczestników w pomieszczeniu eksperymentalnym będzie stale śledzona z rozdzielczością submilimetrową za pomocą systemu śledzenia ruchu OptiTrack (Natural Point Inc.). Śledzenie ruchu nie będzie wykonywane dla uczestników EMU, ponieważ uczestnicy ci wykonują wyłącznie stacjonarne zadania oparte na widokach.

Śledzenie wzroku podczas zadań behawioralnych:

Ruchy oczu uczestników RNS będą rejestrowane za pomocą mobilnego zestawu słuchawkowego do śledzenia wzroku, który umożliwia również mapowanie spojrzenia uczestnika (tj. . Ruchy gałek ocznych uczestników EMU będą rejestrowane za pomocą wbudowanego modułu do śledzenia ruchu gałek ocznych na wyświetlaczu montowanym na głowie, dostarczając danych dotyczących ruchu gałek ocznych oraz pozycji spojrzenia.