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Towards a positive physiological definition of the deep brain nuclei in humans

Hacia una definición fisiológica positiva de los núcleos cerebrales profundos en humanos
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Affiliation
1 Hospital Universitario de La Princesa, 28006 Madrid , España
2 Instituto de Investigación Biomédica. Hospital Universitario de La Princesa, Madrid , España
3 Hospital Universitario de La Princesa, Madrid , España

*Correspondencia: Dra. Lorena Vega-Zelaya. Servicio de Neurofisiología Clínica. Hospital Universitario La Princesa. Calle Diego de León, 62. E-28006 Madrid.
E-mail: lorenacarolina.vega@salud.madrid.org

Rev Neurol 2022 , 75(12), 369–376; https://doi.org/10.33588/rn.7512.2022187
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Abstract

Introduction: Using microelectrodes for recording purposes in deep brain stimulation (DBS) has proven to be very useful. Their efficiency can be improved by characterising the properties of extracellular action potentials (EAPs).

Patients and methods: We analysed the records of nine patients who underwent surgery for epilepsy or aggressiveness under general anaesthesia. The properties of the EAPs of the centromedian, ventral intermediate, ventrocaudal and posteromedial hypothalamic nuclei of the thalamus have been determined.

Results: We have analysed 706 thalamic and 142 hypothalamic cells. The proportion of cell types was found to be specific to each cell nucleus. The most frequent cell type was P1P2N1 (59.5%), followed by N1P1N2 (23.1%). The first phase of the EAP is highly variable. The properties of the EAP phases of the same morphology differ greatly from one nucleus to another.

Conclusions: We have shown that several deep brain nuclei have properties that are specific to the morphology of the EAPs. This will allow for improved localisation of these nuclei during DBS.

Resumen
Introducción El registro con microelectrodos en la estimulación cerebral profunda (ECP) ha demostrado una gran utilidad. Es posible mejorar su eficiencia caracterizando las propiedades de los potenciales de acción extracelulares (PAE).

Pacientes y métodos Hemos analizado registros de nueve pacientes operados por epilepsia o agresividad bajo anestesia general. Se han determinado las propiedades de los PAE de los núcleos talámicos centromediano, ventral intermedio, ventrocaudal e hipotalámico posteromedial.

Resultados Hemos analizado 706 células talámicas y 142 hipotalámicas. La proporción de tipos celulares resultó específica de cada núcleo celular. El tipo celular más frecuente fue P1P2N1 (59,5%), seguido por N1P1N2 (23,1%). La primera fase del PAE es altamente variable. Las propiedades de las fases del PAE de la misma morfología difieren altamente entre núcleos.

Conclusiones Hemos demostrado que diversos núcleos cerebrales profundos tienen propiedades específicas de la morfología de los PAE. Esto permitirá una mejora en la localización de estos núcleos durante la ECP.
Keywords
Deep brain stimulation
Extracelular action-potentials
Hypothalamic cells
Micro-electrode recording
Thalamic cells
Thalamic nuclei
Palabras Claves
Células hipotalámicas
Células talámicas
Estimulación cerebral profunda
Núcleos talámicos
Potenciales de acción extracelulares
Registro con microelectrodos
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