Yüksek Yoğunluklu Olay ilgili Kognitif Nörobilim Potansiyel Veri Toplama

Summary

Olay-ilişkili potansiyel (ERP) kayıt altındaki veri toplama teknikleri hazır değildir, çünkü Kognitif Nörobilim kullanılmaktadır ve bu yöntem genellikle kötü uzaysal çözünürlüğe sahiptir. Kognitif Nörobilim, yüksek yoğunluklu ERP veri toplama dahil mevcut makalede temel teknikleri ERP artan kullanımı teşvik etmek.

Abstract

FMRI veri toplama ve analiz teknikleri hazır olduğu için fonksiyonel manyetik rezonans görüntüleme (fMRI) şu anda parçası, Kognitif Nörobilim alanında beyin fonksiyonu değerlendirmede standart bir yöntem. FMRI mükemmel mekansal çözünürlükte ama kötü temporal çözünürlük olduğundan, bu yöntem yalnızca belirli bir bilişsel süreci (ve hakkında neredeyse hiçbir şey zaman ders beyin aktivitesini ortaya çıkarır) ile ilişkili beyin aktivitesini mekansal konumunu tanımlamak için kullanılır olabilir. Buna karşılık, olay-ilişkili potansiyel (ERP) kayıt, çok daha az fMRI daha sık kullanılan bir yöntem, mükemmel zamansal çözünürlüğe sahiptir ve bu nedenle nöral aktivitede hızlı zamansal modülasyon izleyebilirsiniz. Ne yazık ki, veri toplama teknikleri hazır olmayan ve düşük yoğunluklu ERP kayıt kötü uzaysal çözünürlüğü, çünkü ERP altındaki Kognitif Nörobilim kullanılmaktadır. Kognitif Nörobilim, yüksek yoğunluklu ERP veri toplama dahil mevcut makalede temel teknikleri ERP artan kullanımı teşvik etmek için bir çaba içinde. Kritik, yüksek yoğunluklu ERP insan beyin fonksiyonu mekânsal-zamansal dinamiklerini yakalamak için gerekli mükemmel temporal çözünürlük ve iyi uzaysal çözünürlüğü (ya da eğer fMRI ile birleştiğinde mükemmel bir uzaysal çözünürlük), sözünü sunuyoruz.

Protocol

I. Giriş

Kognitif Nörobilim, fonksiyonel manyetik rezonans görüntüleme (fMRI) alanında analiz standart bir yöntem haline gelmiştir. FMRI popülaritesi belirli bir bilişsel süreci ile ilgili beyin bölgeleri vurgulamak kolay yorumlanabilir sonuçlar ek olarak hazır veri toplama ve analiz teknikleri kısmen kaynaklanmaktadır. Ancak, fMRI kötü zamansal çözünürlüğe sahip ve hızlı işleyen bir beyin zamansal dinamikleri dolayısıyla izleyemez. Bilişsel Nörobilimadamları öncelikle fMRI kullanmaya devam ederseniz, beyin fonksiyonlarını ortaya çıkan resmi ciddi eksik olacaktır. Olaya ilişkin potansiyeller (ERP), bu yöntem mükemmel zamansal çözünürlük sunuyor olsa bile çok daha az sıklıkla kullanılır. Bu makalenin amacı, yüksek yoğunluklu ERP veri toplama dahil anahtar teknik detay. Bu bilgiler Kognitif Nörobilim ERP artan kullanımı teşvik edeceği ümit edilmektedir.

II. Genel Ekipman Kurulumu

ERP veriler genellikle sinir sinyali ile etkileşimi en aza indirmek için ortam elektromanyetik alan şiddeti düşük bir seviyede olan bir yere ölçülür. Böyle bir girişim en aza indirmek için, ERP sık sık korumalı bir metal odası (yani, bir Faraday kafesi) ölçülür ama ortam alan şiddeti kabul edilebilir bir seviyeye (kullanılarak ölçülen en az 1 mg veya bir ekransız yerini bulmak mümkün olabilir bir elektromanyetik alan ölçer). Her bir elektrot da bir veri toplama bilgisayara bağlayan bir amplifikatör bağlanır. Ayrı bir bilgisayar uyaran tanıtımı için kullanılır. Nöral sinyal girişime en aza indirmek için, sadece temel güçlendirilmiş parçalar korumalı odasının içine veya teşvik ekran olarak kayıt konum ve yanıt klavye (örneğin yakın muhafaza edilmelidir, lambalar elektrot uygulamada yardımcı olabilir ancak ) kayıt sırasında kapalı. Bir video anahtarı, tek bir monitörde veri toplama bilgisayar ya da uyaran sunum bilgisayar görüntülemek için kullanılabilir. Korumalı bir oda kullanılması durumunda, tüm kabloları duvardaki küçük bir kanal (birkaç santim çapında) veya kırık kapı üzerinden çalıştırabilirsiniz. Katılımcılar, kolçaklı ve boyun kaslarında artifakı en aza indirmek için omuz destek sağlayan bir arka yüksekliği ile rahat bir sandalyede oturan, ancak sonraki elektrot empedansı azaltılması için posterior inferior elektrotlar erişim sağlar olmalıdır. Biz korumalı bir oda (Koruyucu, Inc Passaic, NJ Global İş Ortakları tarafından inşa edildi) ve 128-kanal Quik-Cap/SynAmps ² NeuroScan sistemi (Compumedics ABD, Charlotte, NC) kullanın.

III. Kapak Yerleştirme ve Elektrot sayısallaştırılması

Elektrotlar genellikle uygulama süresi önemli ölçüde azaltan bir spandex kap gömülür. Ancak, bir kap içinde göreceli elektrot yerleri tam üzerine yerleştirilmiş 10-20 elektrot sistemi ¹ veya 10-5 elektrot sistemi ² gibi yüksek yoğunluklu bir varyant, gibi standart elektrot konfigürasyonları, kullanma olasılığını ortadan kaldırır sabit bireysel bir katılımcı olarak. Nihai sonuçlar, standart bir formatta sunumu için, biz her katılımcı için yaklaşık bir yerde pozisyon elektrot Oz (yaklaşık 10-5 elektrot sistemi pozisyonları göre etiket ardından tüm elektrotların) 10-5 elektrot sistemi tarafından dikte. Kap uygularken, baş orta hat üzerinde orta hat elektrotlar yerleştirilir ile, sağ-sol simetrisi vardır sağlamak ve en posterior-inferior elektrotlar boyun kaslarında artifakı önlemek için kafatası-boyun sınır üstün olduğunu. Çene kayışı yeterli konumda kap koruyacaktır özel yapılmış cırt cırtlı bantlarıyla kullanarak bel seviyesinde bir kayışı, yan kayış takılarak kafa ile yanal elektrot teması artırabilir. Gözlere bitişik Elektrotlar da göz hareket veya göz kırpma eserler sonradan giderilmesi için uygulanabilir.

Elektrot yerleştirme katılımcılar karşısında nispeten tutarlı olduğunu varsaymak makul olmasına rağmen, kafa büyüklüğü ve elektrot kap yerleştirme farklılıklar elektrot konumu değişkenliği üretecektir. Gibi değişkenlik gidermek için, elektrot yerleri, her bir katılımcı için ölçülebilir. Biz, bir verici, velcro (katılımcı hareket düzeltmek için) kullanarak kapağı monte üç alıcıları ve her elektrot konumu (bu donanım Neuroscan Kullanıcı TARAMA / uyumlu kayıt için bir kalemle içeren bir Polhemus Fastrak sayısallaştırıcı (Colchester, VT) veri toplama için kullandığınız 3DSpaceDx yazılım). Sayısallaştırıcı kullanılır ne olursa olsun, belirtilen kurallar doğrultusunda, büyük metal nesneler yakınlık kaçınarak ve verici ve alıcı kabloları ayıran gibi kurulum olmalıdır. Sayısallaştırıcı, kalibre ve test edilmiş ve doğruluğu için hareket ettirilmelidir olmalıdır eğer necessary, mekansal yerelleştirme kadar farklı bir yere doğru.

IV. Elektrot Empedansları azaltılması

Elektrot yerlerde sayısallaştırılmış sonra, katılımcı kayıt sandalyeye rahatça oturup gerekir. Bazı katılımcılar, katlanmış bir havlu hafifçe omuz ve sırt sandalye arasında sıkışmış zaman daha rahat bulabilirsiniz. Sonra, çok elektrot kap amplifikatörler takılı olmalıdır. Her bir elektrot empedansı önceden belirlenmiş bir eşiğin altında olduğunu azaltılması gerekir. Bu, kafa derisi ve üstteki elektrot arasındaki akımın izin her elektrot açılması, iletken bir jel enjekte edilerek yapılır. Katılımcı çapraz kontaminasyon, yeni bir steril şırınga ve künt ucu iğne olasılığını ortadan kaldırmak için her bir katılımcı için kullanılması gerekir. 5 k & Omegal standart bir empedans eşik olmasına rağmen ortam elektromanyetik alan şiddeti çok düşükse biraz daha yüksek bir eşik olabilir dikkat çekicidir. Biz, gerçek zamanlı olarak tüm elektrotlar için renk empedans seviyesini gösterir elektrot empedansı ölçmek için NeuroScan TARA yazılım kullanın. , ERP veri toplama en zaman alıcı yönü empedans azaltma süreci hızlandırmak olabilir teknikleri vardır. Amacı, kafa derisi ve hemen üzerinde elektrot arasındaki jel uygulaması kısıtlamak olduğunu akılda tutmak önemlidir. Bu baskın olmayan el baskın yandan diğer fonksiyonları gerçekleştirir jel şırınga ve uygulama kontrol edilmesi tavsiye edilir. Şırınga, jel hiçbir katılımcı rahatsızlık baş dayanacak yürütülmesi ile dolu, ama kafa karşı bastırdı asla. İlk olarak, belirli bir elektrot için, sık sık müdahale saç taşımak için, baş dayanacak şırınga ile birkaç daire yapmak için yararlıdır. Bundan sonra, baskın olmayan el ile hafifçe elektrot tuşuna basılı iken, kafa derisi küçük bir miktar jel enjekte edilir ve kafa derisi ve arasında bir jel köprü yapmak için jel enjekte etmeye devam ederken sonra şırınga çıkardı olmalıdır elektrot. Elektrot açıklığı dışarı çıkar, bir mendil ile sildi ve atılmalıdır gerektiğini Jel. Bazı durumlarda, iletken jel empedanslar bağlantılı olacağı gibi komşu elektrotları bağlamak - Bu uzaysal çözünürlüğü azaltır, ancak yüksek bir elektrot sayısı olduğu gibi genellikle küçük bir endişe. Jel ilk zemin ve referans elektrotlar uygulanabilir olmalıdır ve elektrot empedanslar ilk seti kalırsa bu iki elektrot yüksek jel yeniden olmalıdır. Jel genellikle zaman içinde daha iletken hale geldikçe, bir strateji, tüm empedanslar azaltmak için tüm empedanslar azalmaya başlayana kadar önümüzdeki kadran içinde elektrotlar jel enjekte başlayana kadar (örneğin, sağ arka kafa derisi gibi) içinde bir kafa derisi kadranda elektrotlar jel enjekte etmek ve sonra döngüsü çeyrek aracılığıyla yeniden enjekte yüksek empedans elektrotlar içine jel. Jel başvuru süreci katılımcı rahatsızlığa neden asla vurgulanmış olmalıdır ve ilgili eylem durdurulabilir bu yüzden herhangi bir rahatsızlık sözle gerektiğini katılımcıya açık olmalıdır.

V. Veri Kaydı

Kayıt başlamadan önce, katılımcıların rahat bir pozisyon almak ve rahatlamak, boyun kaslarında artifakı en aza indirmek için, ve arka elektrot arasındaki temas ve geri sandalye üretebilir baş hareketleri önlemek için teşvik edilmelidir. Katılımcı kayıt sırasında sandalyenin önemli hareketi (genellikle metal bir çerçeve içeren) olarak elektromanyetik girişim oluşturmak görece hala kalması gerektiğini vurguladı olmalıdır. Katılımcılar daha sonra, bir yanıt klavye ve katılımcı, bu ışıkları gibi yakın olmayan tüm gerekli ekipman almalıdır kaldırıldı veya kapalı olmalıdır. Olay ile ilgili daha sonraki analiz için izin vermek için, her uyaran olayın başlangıcı sinyal / tetiklenen uyaran bilgisayar tarafından alınan ve elektrofizyolojik veriler ile birlikte depolanan olmalıdır. Biz E-Prime özel InLine port başlatma ve tetik serbestçe ³ mevcuttur komut dosyaları içeren programları (Psikoloji Yazılım Araçları, Inc, Pittsburgh, PA), ve tetikleyiciler ile paralel port üzerinden her uyaran başlangıcında bu palsına göndermek TARA yazılım tarafından alınan ve saklanan. Liman yapılandırma pin-çıkışları geçerli tetik değerleri kullanılmasını sağlamak için referans olmalıdır. Amacı sadece geçici sinir yanıt alakasız çok düşük frekanslı bileşenleri (örneğin, DC gibi) çıkarmak için olduğu gibi, alaka, en amplifikatör high-pass filtre ayarları kabul edilir. Buna karşılık, kabul edilebilir bir low-pass filtre ayarları, kayıt ortamına bağlı olarak değişir. Çok yüksek frekans kesme (200 Hz gibi) bir low-pass filtre kullanılabilir, çok düşük ortam elektromanyetik girişim ortamlardah yüksek frekanslarda içermektedir nöral yanıt bozulmasını en aza indirir. Girişim daha yüksek düzeyleri, daha düşük bir frekans kesme (80 Hz gibi) ve 60 Hz çentik filtresi ile elektrofizyolojik yanıt nöral sinyal hakim olduğu ortamlarda kullanılabilir. Not veri elde edilir sonra amplifikatör aşamada filtreleme genellikle daha az sinyal bozulmasını üretir rağmen filtreleme de, yazılım yürütülen olabilir ki.

VI. Kapak Temizleme

Çoklu elektrot kap veri kayıt işlemi tamamlandıktan sonra iyice temizlenmeli ve hemen dezenfekte edilmelidir. Biz ılık suda 5-10 dakika kapağı ıslatma ve sonra iyice iletken jel kaldırmak için çalışan bir su akışı ile her elektrot durulama başlar. Tahta bir sopa pamuklu çubukla künt sonuna elektrotlar delikleri temizlemek için kullanılabilir. Sonra tüm jel su ile durulama kapsamlı ardından kaldırıldı sağlamak için, 30 dakika sabunlu ılık su banyosu (4 litre su ve 1-2 oz Dial oluşan) kapağı bekletin. Kap, çapraz kontaminasyon katılımcı önlemek için, uygun bir su / dezenfektan karışımını (örneğin, 1 ölçü Envirocide su 4 parça) 15-30 dakika batırılmış olmalı ve daha sonra su ile iyice durulanmalıdır. Kuruması için kapağı kadar asılı zaman, bazıları, kurutma pozisyon derecesi, düzensiz sonraki empedans azaltma kolaylığı azaltabilir. Korumak gibi simetrik ve gerginlik olmadan yerleştirilmiş olmalıdır

VII. Analiz Genel Bakış

Veri ön-işleme ^4, zayıf veya aralıklı temas elektrotlar, yanıp sönmeye eserler, temel düzeltme ve ek high-pass, low-pass filtreleme kaldırılması dışlanması da dahil olmak üzere birden çok adımdan oluşmaktadır. Ön işleme, olay ile ilgili ortalama takip ve uzaysal çözünürlük ERP kaynak ^localisation 5 yaparak iyileştirilebilir . Biz yazılı özel komut kullanarak dışa olay ile ilgili ortalama dosyaları üzerinde yapılan ek bir analiz ile, ön-işleme, olay ile ilgili ortalama BESA analiz yazılımı (Gräfelfing, Almanya), ve kaynak lokalizasyonu (BESA iki günlük düzenli olarak analiz kursları sunmaktadır) MATLAB (MathWorks, Natick, MA).