El Fin Del Conocimiento - Bóveda 3 - Escuela de Primavera de BCI & Neurotecnología de G.TEC 2024 - Día 2

graph LR classDef miller fill:#f9d4d4, font-weight:bold, font-size:14px; classDef ecog fill:#d4f9d4, font-weight:bold, font-size:14px; classDef stereo fill:#d4d4f9, font-weight:bold, font-size:14px; classDef broadband fill:#f9f9d4, font-weight:bold, font-size:14px; classDef lowfreq fill:#f9d4f9, font-weight:bold, font-size:14px; classDef future fill:#d4f9f9, font-weight:bold, font-size:14px; A["Kai Miller"] --> B["Miller: sincronización rítmica,
dinámicas corticales con ECoG. 1"] A --> C["Taller: 71K asistentes,
17K pico, enorme. 2"] A --> D["Financiación de Miller, interacciones,
uso de G-Tech. 3"] A --> E["Rejillas ECoG: Pt-Ir, 500K neuronas,
espaciado de 1cm, 5% de cobertura. 4"] E --> F["Reposo vs movimiento:
baja freq baja, banda ancha sube. 5"] F --> G["Alta freq focal, específica de modalidad.
Baja freq generalizada. 6"] E --> H["Tareas simples: activación sensoriomotora
rápida, BCI 2D en 10min. 7"] F --> I["Banda ancha refleja diferencias de
densidad de carga cortical. 8"] I --> J["PCA: componente de banda ancha plano,
no oscilatorio. 9"] I --> K["'Alta gamma', 'banda ancha'
significan cambios de banda ancha. 10"] I --> L["Aumentos de banda ancha en
motor, habla, visual, auditivo. 11"] F --> M["Baja freq enmascara banda ancha.
Alta freq limitada por ruido. 12"] F --> N["Baja freq beta generalizada
suprime motor inactivo. 13"] N --> O["Banda ancha acoplada a fase de baja freq
en reposo, disminuye en movimiento. 14"] N --> P["Entrada talámica puede sincronizar,
suprimir áreas inactivas. 15"] N --> Q["Parkinson: sincronización subtalámica
anormal. DBS la reduce. 16"] Q --> R["DBS en bucle cerrado detecta y reduce
sincronización anormal. 17"] A --> S["ECoG transicionando a EEG estereotáxico
para grabaciones más profundas. 18"] S --> T["EEG estereotáxico: estructuras profundas, circuitos.
El tejido afecta amplitudes. 19"] S --> U["EEG estereotáxico: similar aumento de banda ancha
motor, baja freq baja como ECoG. 20"] S --> V["Mapeo del habla con EEG estereotáxico:
caso raro de dominancia del lenguaje derecho. 21"] S --> W["Profundidades del surco central:
asociación motora no somatotópica. 22"] W --> X["Asociación motora activa para
ambos lados del cuerpo, difiere de somatotópica. 23"] W --> Y["Asociación motora precede al movimiento,
difiere en tiempo del motor primario. 24"] S --> Z["BCI con EEG estereotáxico:
ejemplo de control de cursor 1D. 25"] Z --> AA["Imaginación motora: premotor más que
motor primario. Parietal si hay retroalimentación. 26"] A --> AB["Laboratorio de Miller: datos ricos,
busca miembros. Colaboradores clave. 27"] A --> AC["Conjuntos de datos abiertos:
16 ECoG, 1 EEG estereotáxico. 28"] A --> AD["Referencias clave, revisión de
monitoreo intracraneal en epilepsia. 29"] A --> AE["Preguntas abiertas: roles de sincronización,
cambios en trastornos del movimiento. 30"] class A,B,C,D miller; class E,F,G,H,I,J,K,L,M,N,O,P,Q,R ecog; class S,T,U,V,W,X,Y,Z,AA stereo; class AB,AC future;

Resumen:

1.-Kai Miller discute la sincronización rítmica y las dinámicas corticales usando electrocorticografía (ECoG) y registros de EEG estereotáxico desde la superficie del cerebro.

2.-El taller cuenta con más de 71,000 asistentes, con la conferencia pico teniendo más de 17,000 personas viendo simultáneamente, más grande que la reunión de la Sociedad de Neurociencia.

3.-Kai está financiado por premios del NIH y fundaciones, interactúa con empresas pero no es pagado por ellas, y usa amplificadores G-Tech sin compensación.

4.-Las rejillas ECoG tienen almohadillas de platino iridio que promedian más de ~500,000 neuronas, espaciadas 1 cm, cubriendo el 5% de la superficie cortical.

5.-Comparar espectros de potencia en reposo vs. durante el movimiento de la mano muestra disminuciones en bajas frecuencias y aumentos de banda ancha en altas frecuencias.

6.-Los aumentos de alta frecuencia son espacialmente focales y específicos de la modalidad de función cortical, mientras que las disminuciones de baja frecuencia son oscilaciones más generalizadas.

7.-Tareas simples muestran inmediatamente la activación del área sensoriomotora de la mano en ECoG. Los pacientes lograron control de cursor 2D mediante imaginación motora en 10 minutos.

8.-Los cambios espectrales de banda ancha reflejan diferencias en la densidad de carga entre las capas corticales superficiales y profundas, indicando actividad de población neural agregada.

9.-El análisis de componentes principales extrae un componente plano a través de todas las frecuencias, indicando cambios de banda ancha en lugar de actividad oscilatoria.

10.-Las frases "alta gamma" y "banda ancha" se refieren a estos cambios de potencia de banda ancha vistos a través de todas las frecuencias, no a oscilaciones rítmicas.

11.-Los aumentos de potencia de banda ancha y las disminuciones oscilatorias de baja frecuencia ocurren con tareas motoras, de habla, visuales y auditivas. La banda ancha se correlaciona con BOLD fMRI.

12.-En bajas frecuencias, las oscilaciones enmascaran los cambios de banda ancha. En altas frecuencias, el ruido del amplificador limita la detección. No hay "oscilaciones gamma."

13.-Las oscilaciones de baja frecuencia (beta, 12-20 Hz) generalizadas en la corteza motora parecen tener un papel supresor cuando no se está moviendo activamente.

14.-La potencia de banda ancha está estrechamente acoplada a la fase de las oscilaciones de baja frecuencia en reposo. Esta sincronización disminuye durante el movimiento.

15.-La hipótesis es que una entrada talámica débil pero generalizada sincroniza y suprime áreas corticales inactivas - "supresión a través de la sincronización."

16.-En la enfermedad de Parkinson, esta sincronización supresora del núcleo subtalámico es anormalmente fuerte. La estimulación cerebral profunda la reduce, aliviando los síntomas.

17.-Se está desarrollando estimulación cerebral profunda en bucle cerrado para detectar sincronización anormal y estimular para reducirla, como terapia para el Parkinson.

18.-ECoG está transicionando a EEG estereotáxico - electrodos de profundidad que registran desde todo el volumen cerebral, aunque más escasamente que ECoG.

19.-El EEG estereotáxico permite investigar estructuras profundas y circuitos entre áreas cerebrales. La heterogeneidad del tejido afecta las amplitudes de señal entre regiones.

20.-El EEG estereotáxico muestra aumentos de potencia de banda ancha relacionados con el motor y disminuciones de baja frecuencia similares a ECoG, y puede mapear representaciones somatotópicas de mano/pie/lengua.

21.-El mapeo del habla con EEG estereotáxico identificó el lenguaje dominante derecho en un paciente raro, correlacionando con fMRI. Ayuda a mapear áreas elocuentes antes de la cirugía.

22.-Un hallazgo inesperado fue que en las profundidades del surco central, hay áreas de asociación motora no somatotópicas, desafiando las visiones clásicas.

23.-Esta área de asociación motora profunda está activa para movimientos de ambos lados del cuerpo, diferenciándose de las regiones somatotópicas.

24.-La actividad del área de asociación motora precede al inicio del movimiento, pero con un tiempo diferente al de la actividad motora primaria somatotópica.

25.-El EEG estereotáxico puede usarse para interfaces cerebro-computadora. Un ejemplo mostró control de cursor 1D a través de la actividad de la corteza motora primaria.

26.-Con la imaginación motora, la corteza premotora está más comprometida que la motora primaria. Las áreas parietales se activan específicamente cuando se proporciona retroalimentación.

27.-El laboratorio proporciona un entorno rico para datos y busca nuevos miembros. Colaboradores clave incluyen a los Drs. Brinkmann, Hermes y otros.

28.-Varios conjuntos de datos están disponibles de acceso abierto para que otros los analicen, incluyendo 16 conjuntos de datos de ECoG y un conjunto de datos de EEG estereotáxico.

29.-Se proporcionan referencias clave al trabajo publicado discutido, así como una revisión que explica el contexto clínico del monitoreo de epilepsia con electrodos intracraneales.

30.-Quedan importantes preguntas abiertas sobre el papel funcional de la sincronización en diferentes estados y sus cambios en trastornos del movimiento.

Bóveda de Conocimiento construida porDavid Vivancos 2024