癫痫患者中同步进行的眼动追踪与单神经元记录

本技术的一个主要优势在于，它能够在床旁对植入深部电极的患者同时记录病例位置、瞳孔大小以及单个神经元的活动。这使我们能够确定人脑中是否存在对眼动以及当前注视刺激身份敏感的神经元。尽管该技术并非专为研究某种特定疾病而设计，但它非常适合用于研究导致异常眼动或其他眼球运动障碍的神经系统疾病。

演示该操作的人员为本实验室的研究助理 Nand Chandravadia 和 James Lee，以及 Cedars-Sinai 的神经诊断技术员 Erika Quan。首先，将电极连接至记录系统，并让患者取坐直体位。

然后，将刺激计算机连接到电生理系统和眼动仪。将远程非侵入性红外眼动追踪系统放置在一个稳固的移动推车上。接着，在推车上安装一个带有柔性臂的液晶显示器。

将充满电的不间断电源放置在眼动追踪推车上，并将所有与眼动追踪相关的设备连接至该电源，而非外部电源。确保连接到患者的静脉输液装置处于电池供电状态，且未插入墙壁电源插座。启动眼动追踪软件。

将患者与液晶显示屏之间的距离调整至60至70厘米之间。同时调整液晶显示屏的角度，使屏幕表面大致与患者面部平行。在患者的前额放置一个贴纸，以便眼动仪能够校正头部运动。

现在，调整屏幕相对于患者头部的高度，使眼动仪的摄像头大致与患者的鼻部齐平。为患者提供一个按钮盒或键盘。在开始实验之前，确认触发信号和按钮按压能够被正确记录。

启动采集软件。首先目视检查宽带局部场电位，确保其未受到工频噪声污染。否则应遵循标准流程去除噪声。

为了识别单个神经元，将信号进行300赫兹至8千赫兹的带通滤波。为每束微丝电极选择其中一根微丝作为参考电极。在记录前启用将数据保存为nrd文件的功能。

调整眼动仪与患者之间的距离和角度，使目标标记、头部距离、瞳孔和角膜反射均显示为就绪状态，眼动追踪软件中将以绿色显示。单击要记录的眼部，并将采样率设置为 500 hertz。

使用瞳孔和角膜反射阈值的自动调节功能。在每个实验区块开始时，采用内置的网格法对眼动仪进行校准。确认眼动位置能够良好地以网格形式呈现。

否则，重新进行校准。接受校准结果并执行验证。如果最大验证误差小于两度且平均验证误差小于一度，则接受验证结果。

否则，重新进行验证。然后执行漂移校正，并进入实际实验。在此视觉搜索任务中，使用该研究团队先前研究中的刺激材料，并按照之前描述的任务流程进行操作。

向参与者提供任务说明。指导参与者在搜索阵列中寻找目标项目，并尽快做出反应。如果发现目标，指导参与者按下反应盒的左侧按钮；如果认为目标不存在，则按下右侧按钮。

明确告知参与者实验中将包含目标出现和目标缺失的试验。启动刺激呈现软件并运行任务。首先呈现目标线索1秒，然后使用刺激呈现软件呈现搜索阵列。

记录按钮按压情况，并为参与者提供逐次试验的反馈。为了说明该方法的应用，当患者执行如图所示的视觉搜索任务时，记录了来自人类内侧颞叶的228个单个神经元活动。在该任务过程中，研究了神经元活动是否能够区分对目标和干扰物的注视。

当反应以按键时刻对齐时，发现了一些神经元在目标出现试验和目标缺失试验之间表现出不同的活动。黑色线条表示搜索队列的开始和结束。该神经元在目标出现试验中增加了放电率，但在目标缺失试验中未增加。

相反，该神经元在目标出现的试验中放电率降低，但在目标缺失的试验中并未降低。内侧颞叶神经元的一个子集在注视目标与注视干扰物时表现出显著不同的活动。此外，其中一类目标神经元对目标的反应强于对干扰物的反应，而另一类则对干扰物的反应强于对目标的反应。

综上所述，该结果表明内侧颞叶神经元的一个子集能够编码当前注视是否落在目标上。必须确保眼动仪不会在记录过程中引入噪声，任何噪声都应在实验开始前予以消除。

如果噪声持续存在，请确保用于向受试者显示刺激的屏幕配有外部电源。更换为通常用于高端音频应用的更高质量电源。完成此操作后，对脉冲信号和眼动进行分析，以提取数据中的信息，使研究人员能够探究神经元对眼动的响应。

该方法为探索诸多尚未解答的问题铺平了道路，这些问题需要对注视点进行分析，例如神经元如何协同驱动对场景中感兴趣物体的注视。