Acute electrocorticografische signaalopname in de operatiekamer

Elektrofysiologische studies suggereren dat hersenfuncties het resultaat zijn
van verbindingen tussen groepen neuronen die bepaalde taken hebben, zogenaamde
'neural ensembles' of 'functionele units'. In de laatste tientallen jaren is er
een toename in het aantal artikelen dat verschenen is over de gedetailleerde
neurofysiologische processen die ten grondslag liggen aan menselijke cognitie
en gedrag. Deze studies maken voornamelijk gebruik van elektrode matjes
(siliconen matjes met daarin platina schijfjes), die onder de dura geplaatst
worden bij chirurgische patienten. Deze techniek, elektrocorticografie (ECoG)
genaamd, heeft veel betekend voor het onderzoek aan neurofysiologische
mechanismen en heeft, als gevolg daarvan, bijgedragen aan verbeterde
behandelmethoden van neurologische en psychiatrische aandoeningen. In het UMC
Utrecht zijn een aantal gunstige factoren die de unieke mogelijkheid bieden om
intraoperatief (tijdens zowel wakkere als slapende operaties) onderzoek te doen
aan hersenfuncties. Deze factoren zijn: 1) een goede reputatie in hersenfunctie
onderzoek met geimplanteerde ECoG grids in het epilepsie chirurgie programma,
2) het groeiend aantal neurochirurgen (nu 4) dat wakkere operaties uitvoert, 3)
de groei van het aantal wakkere operaties in de laatste jaren (nu 50+ per
jaar). In de laatste vier jaar hebben wij een pilot studie uitgevoerd met
hoog-resolute ECoG grid registraties bij epilepsie en tumor patienten tijdens
wakkere operaties (goedgekeurd METC protocol 14-622). We hebben kleine
hoog-resolute ECoG matjes geintroduceerd als hulpmiddel om functionele units in
detail te bestuderen. Deze matjes kunnen meer gedetailleerde informatie uit een
kleiner stukje van de humane cortex extraheren, en daarmee nieuwe inzichten
genereren in menselijke cognitie en gedrag. In de pilot studie hebben we
bepaald of wakkere operaties bij mensen met een hersentumor of andere lesie
geschikt zijn om ECoG data te verzamelen van voldoende kwaliteit om deze
onderzoeksvragen te beantwoorden, hetgeen hele goede resultaten heeft
opgeleverd. Optimaal onderzoek aan humane hersenfuncties op dat niveau van
detail is alleen mogelijk met hoog-resolute ECoG matjes en is essentieel om het
begrip van het menselijk brein te vergroten, en bij te dragen aan de
verbetering van neurotechnologische apparatuur, zoals Brain-Computer Interfaces
(BCIs), en mogelijk op lange termijn aan closed-loop oplossingen voor diepe
hersenstimulatie.

In deze studie willen we de kennis die we opgedaan hebben in de pilot studie
gebruiken om een breed scala aan neurowetenschappelijke vragen over
electrofysiologische en hemodynamische responsen in de hersenen te
beantwoorden. Vanwege de zeldzaamheid en de rijkheid van dit type gegevens
combineren we meerdere objectives in 1 studie, zodat we efficient de vragen
kunnen beantwoorden via een enkele aanpak. het hoofddoel van de studie is om
hoog-resolute ECoG matjes te gebruiken voor de volgende objectives:
- de mogelijkheden onderzoeken van hoog-resolute decodering van hersensignalen
voor ECoG-Brain-Computer Interfaces
- de precieze relatie vaststellen tussen hemodynamische responsen en neuronale
activiteit.

Deelnemers worden geincludeerd in een obervationele studie, met intraoperatieve
ECoG metingen met een hoog-resoluut grid, intraoperatieve optische imaging en
pre- of postchirurgische structurele en functionele magnetische resonantie
imaging (MRI, fMRI) scans.

Tijdens de operatie zullen we de operateur vragen om tijdelijk een
hoog-resoluut elektrode matje op blootliggend of gemakkelijk bereikbaar deel
van het oppervlak van de hersenen te leggen, op een geschikt moment. ECoG grids
worden vaak gebruikt bij epilepsie chirurgie en er zijn geen bekende risicos
van het gebruik van deze methode tijdens operaties. Alle hardware die gebruikt
wordt voor de ECoG registraties is CE of MTKF certified en veilig. De ECoG
metingen zijn niet nodig voor de operatie. Er zijn geen voordelen voor de
deelnemers. Er zijn geen risico;s verbonden aan intraoperatieve optische
imaging en aan pre- en postchirurgische MRI/fMRI metingen. Intraoperatieve ECoG
en/of optische metingen kunnen de duur van de operatie wel iets verlengen (met
enkele minuten). De belasting voor de deelnemers van al deze procedures is
minimaal.