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Liu, H., Tanaka, N., Stufflebeam, S., Ahlfors, S., Hämäläinen, M. Functional Mapping with Simultaneous MEG and EEG. J. Vis. Exp. (40), e1668, doi:10.3791/1668 (2010).
Noi usiamo magnetoencefalografia (MEG) e elettroencefalografia (EEG) per individuare e determinare l'evoluzione temporale nelle aree cerebrali coinvolte nella elaborazione di semplici stimoli sensoriali. Useremo stimoli somatosensoriali per individuare le aree somatosensoriali mano, stimoli uditivi per individuare la corteccia uditiva, stimoli visivi in quattro quadranti del campo visivo per individuare le aree primi visiva. Questo tipo di esperimenti sono utilizzati per la mappatura funzionale nei pazienti epilettici e tumore al cervello per individuare cortecce eloquenti. In base neuroscientifica simili protocolli sperimentali sono usati per studiare l'orchestrazione di attività corticale. Il protocollo di acquisizione comprende le procedure di assicurazione della qualità, la preparazione oggetto del MEG combinato / studio EEG, e l'acquisizione di evocati-risposta con i dati somatosensoriali, uditivi, e stimoli visivi. Abbiamo anche dimostrare l'analisi dei dati usando l'equivalente attuale modello dipolo e corticale con limiti minimo-norma stime. Anatomiche dati MRI sono impiegati per l'analisi per la visualizzazione e per trarre i confini dei confini del tessuto per la modellazione in avanti e la posizione corticale e dei vincoli di orientamento per il minimo-norma stime.
1. Controllare tuning del sistema e la qualità dei dati
Controllare la messa a punto del sistema di MEG. Utilizzare la messa a punto e software di misura del rumore fornito con il sistema MEG per verificare che tutti i canali vengono sintonizzati correttamente e che il livello di rumore medio è inferiore a 3 m / cm o 3 piedi su planari gradiometro e magnetometro canali MEG, rispettivamente.
Raccogliere un segmento di dati stanza vuota. Acquisire dati con il vuoto camera schermata del soggetto per 5 minuti per garantire la qualità e la stima del rumore.
2. Impostare gli stimoli ed i parametri di acquisizione dati.
Impostare il somatosensoriale, uditiva e stimoli visivi utilizzando un computer stimolo, proiettore installato fuori dalla stanza scudo, e un somatosensoriale stimolatore elettrico (Grass modello S88).
3. Preparazione del soggetto
Prima uno studio MEG / EEG, ogni soggetto deve compilare moduli diversi in materia di sicurezza e di consenso.
Controllare che tema è libero di materiali magnetici. Portare l'argomento nella stanza schermato e iniziare a MEG di acquisizione dati per verificare che i dati non contiene segni di artefatti magnetico. Se necessario, utilizzare una procedura di smagnetizzazione per ridurre gli artefatti da oggetti magnetici nel corpo come il lavoro dentale.
Indossare cappello EEG, iniettare gel conduttore, e controllare le impedenze. Le impedenze dovrebbe essere inferiore a 10 kOhm.
Indossare elettrodi EOG e l'elettrodo di riferimento.
Messo in testa-indicatore di posizione (HPI) bobine. Posizionare le quattro bobine HPI in modo che essi saranno sotto l'area coperta dalla matrice del sensore MEG e lontani gli uni dagli altri.
Digitalizzare punti di riferimento fiduciali, bobine HPI, elettrodi EEG, e forma della testa.
Spostare il soggetto nello scanner.
4. Acquisizione dati per ogni modalità sensoriale
Impostare protocolli di stimolazione sul computer stimolo. Per la mediana somatosensoriale-stimolazione nervosa, collegare gli elettrodi al polso destro e sinistro e aumentare gradualmente l'intensità dello stimolo in modo che il livello di stimolo supera la soglia del motore. Per la stimolazione uditiva, inserire le cuffie e controllare che il livello di stimolo è adeguato. Per la stimolazione visiva, la posizione di back-schermo di proiezione di fronte al soggetto e verificare che lo stimolo è presentato correttamente.
Avvio di acquisizione dati e controllo di qualità dei dati. Sul display di dati grezzi, controllare che tutti i canali funzionino correttamente e non contengono artefatti.
Misurare la posizione della testa. Richiamare la posizione della testa di misura dalla console di acquisizione e verifica che i risultati rispondono alle specifiche imposte dal software.
Avviare il salvataggio di dati grezzi e on-line media.
Inizio consegna stimolo
Una volta che tutti gli stimoli sono stati presentati, salvare i dati grezzi e on-line medie.
5. Analisi dei dati
Nell'analisi dei dati, useremo i dati anatomici MRI per la visualizzazione dei risultati, per determinare le forme di compartimenti per la modellazione in avanti, e per vincolare i dati lMEG / EEG alla superficie corticale. Noi usiamo sia l'attuale modello di dipolo e distribuito corticale costretto minima norma soluzione per l'analisi. Il flusso di lavoro dell'analisi sorgente fornito è mostrata in Figura 1.
Figura 1. Flusso di lavoro generale per l'analisi MEG / EEG utilizzando corticale con limiti minimo-norma stime.
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Magnetoencefalografia (MEG) e di elettroencefalografia (EEG) sono gli unici metodi non invasivi per registrare l'attività cerebrale con una buona risoluzione temporale. MEG è particolarmente adatto per lo studio dell'attività corticale. In questo articolo viene combinato MEG / EEG acquisizione dati e analisi per l'attività cerebrale determinata associati con la trasformazione di semplici stimoli sensoriali. Questo tipo di esperimenti sono utilizzati sia in neuroscienze di base e studi clinici. Se l'attivazione del cervello è focale, l'attuale modello di dipolo si applica e l'ubicazione dell'attività può essere determinato con una precisione di circa 5 mm. In situazioni più complesse, stime fonte corticale con limiti può essere impiegato per rivelare i modelli spazio-temporali di attivazione. Questi modelli utilizzano dati anatomici risonanza magnetica per la visualizzazione, determinano la geometria della compartimenti per la modellazione in avanti, e per la localizzazione corticale e dei vincoli di orientamento.
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Hämäläinen, M., Hari, R., Ilmoniemi, R., Knuutila, J. & Lounasmaa, O. V. Magnetoencephalography - theory, instrumentation, and applications to noninvasive studies of the working human brain. Reviews of Modern Physics 65, 413-497 (1993).
Hämäläinen, M. & Hari, R. in Brain Mapping, The Methods eds A W Toga & J C Mazziotta) 227 - 253 (Academic Press, 2002).
Sharon, D., Hämäläinen, M. S., Tootell, R. B., Halgren, E. & Belliveau, J. W. The advantage of combining MEG and EEG: Comparison to fMRI in focally stimulated visual cortex. Neuroimage 36, 1225-1235 (2007).
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