ICE - Прямая запись мозг

Мой основной метод исследования внутричерепного электрофизиологии, или ICE, который является редким метод изучения функций мозга человека на детальном уровне не представляется возможным с другими современными методами.

Метод основан на пациентов, которые подвергаются операции на головном мозге, чтобы вылечить эпилепсию (мы благодарим их искренне их великодушие!). Как нормальная часть процедуры, нейрохирургов тщательно разместить электроды непосредственно в контакте с мозгом пациента. Эти электроды остается на месте в течение нескольких дней в то время как пациенты проводят время в больнице (включение сайтов все покрыты и перевязана).

Хирурги ждать припадки происходят, естественно, и тогда власть электродов разблокирована: они чувствуют, точный источник изъятий пути сейсмографы ощутить источник землетрясения. Судороги могут начаться в маленький кусочек ткани нездоровых глубоко в мозг. Если хирургам определить, что ткани, и удалить его, эпилепсии пациент может быть вылечен. Идентификация должна быть безупречно точной, конечно, и не все конфигурации захват вызывающие ткани можно лечить хирургическим путем, который является одной из причин, они должны использовать электроды точно направлять их работу.

Важно отметить, что хирурги также использовать электроды для определения и отображения всех здоровых группа оперативного мозговой ткани вокруг хирургической цели. Это позволяет хирургам разработать траекторию снять эпилептический ткани (которая, как правило, глубоко в центре мозга), а нарушения, как мало здоровых тканей, как это возможно - чтобы избежать ущерба для своего языка или памяти или других факультетах.

Поскольку электроды расположены вокруг широкой хирургической цели, для отображения и избавить обычные функции, мы можем записать непосредственно от здоровых тканей правой, где мы предполагаем, когнитивных функций, таких как язык вычисляются. Мы, конечно, никогда не говорят хирурги, где разместить электроды - это решение принято по причинам медицинского характера только. Вместо этого, мы смотрим на хирургическое планы для каждого нового пациента, и только спросить некоторых из них, если они будут готовы принять участие в исследовании, а именно - тех, кто будет иметь электроды в участки мозга мы изучаем. Мы также используем набор строгих дополнительные критерии для отбора пациентов для исследования здесь: например, что они должны иметь левого полушария язык (как правило, правый), не клинический дефицит языка, не психические расстройства, английский в качестве первого и основного языка, поздним началом изъятия в своей жизни - как правило, после языковой способности в значительной степени разработаны, эпилепсия сосредоточены далеко от регистрации сайтов, а не изъятия в течение нескольких часов тестирования. Эти критерии существенно сократить количество пациентов, которым мы можем выполнить наши исследования, но они также помогают гарантировать, что данные могут быть интерпретированы и можно доверять. Я в настоящее время сотрудничают с пятью больницами, для того, чтобы проводить исследования на достаточно пациентов.

Если пациенты дают согласие на это исследование, мы просто их смотреть на экран ноутбука и выполняет свои задачи исследования моментов в больничной палате, когда у них ничего не происходит. (Например, они могут видеть на экране слова, и должен сказать, что их в правильном грамматической форме для данного предложения.) Пациенты часто имеют много часов того времени. Мы высоко ценим их пожертвовать ее для науки, для всех, что он может сделать, чтобы помочь нашему пониманию человеческого разума и мозга. Мы считаем, что привилегии доступа к таким редким и высококачественные данные обязанность - сделать все возможное, чтобы получить максимальную отдачу от данных.

Для каждого пациента, ряд исследователей сотрудничать для запуска многих задач (эксперименты), так что наука в целом может получить как можно больше важной информации, как это возможно. Некоторые из моих сотрудников исследовании эпилепсии себя, и направлены на развитие лекарства и методы лечения. Я изучаю язык системы - как мозг проводной, чтобы позволить нам говорить. Язык играет центральную роль в человеческое состояние - позволяет нам учить и учиться, чтобы знать умы других, объединяться в группы и даже народы, и передать информацию о наших мыслей и эмоций от человека к человеку и от поколения к поколению.

Язык также находится в центре человеческого познания, охватывающий многие элементарные способности человеческого ума, такие, как зрение и память, и опираясь на большой территории головного мозга, чем любой другой факультет. Понимание биологии языка, механизмы, используемые клетками мозга для перевода между мыслями и словами, позволит нам понять, в общем, как мозг вычисляет ума - и как это исправить, если что-то пойдет не так.

Важно отметить, что язык не может быть изучена на животных, потому что только у людей язык. (Коммуникационных систем других животных, таких, как попугаи и киты, не так сложно, как наша, не имеют центрального талант грамматики, что позволяет нам выразить себя бесконечно, и в любом случае в настоящее время не хватает средств к переводу разных видов). Таким образом, биологии язык можно изучать только в людях, и ICE метод приносит нам ближе, чем когда-либо прежде, чтобы фактические биологические механизмы языка.

ICE электроды записи электрохимической активности мозговых клеток и групп клеток, с очень высоким временным и пространственным разрешением. Временное разрешение ограничено только записи компьютеров (и дискового пространства мы хотели бы использовать), которые продолжают улучшаться (мы записываем много данных на 20000 выборок в секунду), а пространственное разрешение ограничено только размерами электрода. Микро-масштабе электродов может записывать с одной клетки. ICE предоставляет также большое физиологическое разрешения. Мы можем определить, какие виды клеток, в какой части коры активировать каким образом (например, мы можем различать всплески или стрельбы и периоды подпороговые деятельности, и может обнаружить, когда клетки колебаться вместе). Это означает, что мы можем приступить к подробному уровне механистических при исследовании биологических место познания, особенно языка.

В отличие от большинства наших современных представлений о том, как работает человеческий мозг, прежде всего, пришли из пациентов с повреждением головного мозга (от инсульта, например, или же от военной травмы): врачи связаны конкретные повреждения головного мозга с определенными нарушениями умственных способностей. Это было приблизительно, длительной работы показали, что большой заказ областей мозга решающее значение для данного факультета, но не может выявить всех регионах частично участвует в факультет, ни времени, чтобы, когда в серии этапов обработки регион может прийти в играть. В последнее время большая часть наших знаний о мозге основе познания исходит от неинвазивной визуализации методов, таких как МРТ и МЭГ . Эти методы открыли категорический скачок в какие аспекты познания могут быть изучены и продолжают давать идеи, которые меняют наше представление о нашей внутренней (психической) мира. Тем не менее, они страдают от низкой разрешающей во времени или пространстве или оба, и слабо связаны с нейрофизиологические события поэтому не может различать физиологические процессы. Поэтому в настоящее время невозможно использовать их, чтобы собрать, например, модель говорит, что включает в себя время и место обработки шаги, необходимые, ни модель, которая устанавливает клеток головного мозга связывают с которой остальные, когда для того, чтобы поделиться информации. Это необходимо для обмениваться информацией, например, между вычислительными лиц, отвечающих за слово, означающее, слово звук, слово структура - так что они могут быть объединены, когда мы произносим последнее слово.

Способ записи сессии работы заключается в следующем: В то время как пациент делает одна из наших задач (или в некоторых состоянии покоя) компьютеров, которые обычно записывают свои сигналы мозга продолжать это делать, а потом мы сможем выполнить сопряжение свои данные с тем, что они были делает в данный момент. Мы получаем сотни каналов ICE данные непосредственно из сайтов в головном мозге, а также меры, такие как частота сердечных сокращений и движений глаз.

Скоро, описание моя любимая часть: анализ данных!