استخراج الإمكانيات البصرية مستدعى من EEG البيانات المسجلة أثناء الرنين المغناطيسي الوظيفي الموجهة عبر الجمجمة التحفيز المغناطيسي

الهدف العام من هذا الإجراء هو استخلاص استجابات مرتبطة بالحدث (ERPs) موثوقة من بيانات تخطيط كهربية الدماغ (EEG) المسجلة أثناء التحفيز المغناطيسي عبر الجمجمة الموجه بالتصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي (fMRI). ويتم تحقيق ذلك من خلال إجراء مسح بالرنين المغناطيسي الوظيفي عالي الدقة أولاً لتحديد المناطق القشرية.

وللتحفيز، تتمثل الخطوة اللاحقة في تصميم تجربة EEG تتيح استخراج نموذج لشوائب TMS، والذي سيتم طرحه لاحقاً من بيانات EEG المسجلة للحصول على ERP نظيفة. بعد ذلك، يتم إعداد تجهيزات تجربة T-M-S-E-E-G بعناية باستخدام نظام ملاحة مجسمة. ولتحديد الهدف المحدد بواسطة FMRI على رأس المشارك، تتمثل الخطوة النهائية في تسجيل بيانات EEG بالتزامن مع تطبيق TMS، وفي النهاية، يُستخدم طرح نموذج شوائب TMS للحصول على ERP موثوقة.

تتمثل الميزة الرئيسية لهذه التقنية مقارنة بالطرق الحالية مثل G-F-M-R-I المتزامنة، في أنها تتيح لنا استنباط استنتاجات حول منطقة دماغية محددة بواسطة FMRI وإشارة كهروبوليزيولوجية يتم قياسها بواسطة EEG. ويكمن التحدي الرئيسي في الجمع المتزامن بين E-E-G-T-M-S في إزالة الشوائب الناتجة عن TMS. ويتم تحقيق ذلك أولاً عن طريق قطع بيانات EEG التي تم جمعها أثناء النبضة المغناطيسية، ثم تصحيح أي شوائب متبقية أخرى مرتبطة بـ TMS. وسيقوم Ziv Perman، الذي تدرب على هذا الإجراء على يد Boaz Ade، بتوضيح هذا الإجراء.

قم بإجراء مهمة تصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي (fMRI) باستخدام تسلسل تصوير صدى تخطيطي (echo planner imaging) عالي الدقة لتحديد مناطق التنشيط المطلوبة التي سيتم استهدافها باستخدام التحفيز المغناطيسي عبر الجمجمة المعروف بـ TMS. بعد ذلك، قم بإجراء مسح بنيوي مرجح بزمن T1 للحصول على بيانات التشريح العصبي. تأكد من إدراج وجه المفحوص بالكامل ضمن مجال الرؤية.

سيتم استخدام علامات خارجية، مثل طرف الأنف، لاحقاً لمطابقة رأس الخاضع للفحص مع الصورة المسحية الخاصة به. بعد المسح، استخدم مجموعة أدوات Mars bar لبرنامج SPM لتحديد مناطق الدماغ ذات الأهمية بناءً على التباينات بين الظروف التجريبية.

على سبيل المثال، حدد منطقة الوجه القذالية عن طريق طرح التنشيطات الخاصة بالأجسام من التنشيطات الخاصة بالوجوه، واستبعد أي فوكسلات انتقائية للجسم لتحديد منطقة الجسم المخططة الإضافية. اطرح التنشيطات الخاصة بالأجسام من التنشيطات الخاصة بالأجسام واستبعد أي فوكسلات انتقائية للوجه. صمم نموذجاً تجريبياً يتم فيه تقديم جميع ظروف المحفزات.

استخدم عشوائياً 50 تجربة على الأقل لكل حالة زمنية. مع استخدام فترات زمنية متباعدة ومتغيرة بين المثيرات. استخدم حالة الشاشة الفارغة حيث يتم إعطاء نبضة TMS، ولكن لا يظهر أي مثير بصري.

هذا الأمر مهم لإنشاء قالب تداخل التحفيز المغناطيسي عبر الجمجمة (TMS). بعد ذلك، قم بتحديد زمن التأخير الذي سيتم عنده إطلاق التحفيز المغناطيسي عبر الجمجمة بعد بدء التجربة. في هذا المثال، سيتم إعطاء نبضتين من التحفيز المغناطيسي عبر الجمجمة عند 60 و 100 ميلي ثانية.

بعد بدء التحفيز، يتم إدخال مسوحات T1 الهيكلية في برنامج نظام الملاحة العصبية، ثم يتم تراكب تباينات التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي على الصور الهيكلية. حدد مناطق الدماغ المستهدفة المطلوبة باستخدام برنامج الملاحة العصبية. ابحث أيضاً عن العلامات الخارجية التي ستُستخدم لمطابقة موقع الرأس، مثل طرف الأنف، والنازيون، وسدادة كل أذن.

عند وصول الخاضع للتجربة، قم بتركيب غطاء EEG على رأسه وتوصيل الأقطاب الكهربائية. استخدم أقل كمية ممكنة من الهلام للحفاظ على المعاوقة دون 5 kΩ. تأكد من أن أسلاك الأقطاب الكهربائية لا تتقاطع أو تشكل حلقات، وأنها موجهة بعيداً عن موقع الملفات.

كذلك، قم بوضع القطب الكهربائي المرجعي وقطب التأريض في أبعد نقطة ممكنة عن الملف أثناء قياس إشارة EEG. استخدم معدل أخذ عينات مرتفعاً لا يقل عن 1 kHz لتمثيل أدق لشوائب TMS. بعد ذلك، قم بتثبيت كاشف الأشعة تحت الحمراء على رأس الخاضع للتجربة وقم بمطابقة موقع الرأس مع نظام الملاحة.

باستخدام العلامات المحددة مسبقاً، حدد الهدف لـ TMS على برنامج الملاحة مع إمساك أداة المؤشر الخاصة بالملاحة العصبية بشكل عمودي على سطح الرأس. انتقل إلى موقع الهدف وضع علامة على غطاء القطب الكهربائي. اجعل الخاضع للتجربة في وضع مريح أمام الشاشة مع وضع ذقنه على مسند الذقن.

ستساعد مسند الذقن المفحوص على الامتناع عن أي حركة، وهو أمر بالغ الأهمية لقياس أثر TMS نظيف وموثوق. وجه مركز الملف إلى منطقة الدماغ المستهدفة وثبته في مكانه. استخدم حاملًا لتثبيت الملف لضمان عدم تحركه أثناء الجلسة.

اضبط جهاز التحفيز المغناطيسي عبر الجمجمة (TMS) على الشدة المطلوبة وقم بإعطاء نبضة اختبارية للتأكد من قبول المفحوص لها قبل بدء الجلسة. قم بتطبيق التحفيز المغناطيسي عبر الجمجمة (TMS) على كل منطقة مستهدفة من القشرة الدماغية في كتلة تجريبية منفصلة. بالإضافة إلى ذلك، قم بتشغيل كتلة بدون تحفيز (no TMS)، حيث يتم تقديم جميع المحفزات، بما في ذلك حالة الشاشة الفارغة، خلال حالة عدم التحفيز.

استخدم ملفاً وهمياً أو ضع الملف على الرأس وقم بإمالته بشكل عمودي. كرر عملية تحديد الأهداف الموجهة بين كل مجموعة. وما لم تكن تستخدم نظام تثبيت العينات، فستحتاج إلى إزالة تشويش النبض.

يتم القيام بذلك عن طريق اقتطاع نافذة زمنية حول النبضة أو النبضات في حالة المحاكاة المتكررة. وفي معظم الحالات، ستكون نافذة من بضع ملي ثوانٍ كافية. في المثال الموضح هنا، تم إعطاء نبضتين متتاليتين وإزالتهما معاً كقطعة واحدة.

توجد طريقتان لتوصيل الطرفين الناتجين. فبعد إزالة النبضة، يمكنك إما وصلهما مباشرةً أو استكمال الخط بينهما عن طريق الاستيفاء. يتبع الأثر الاصطناعي للنبضة القصيرة أحياناً أثر متبقٍ طويل قد يستمر لبضع مئات من الملي ثانية.

استخدم تقنية الطرح لإزالة هذا الأثر الاصطناعي طويل الأمد دون فقدان البيانات. لكل كتلة تجريبية، احسب قالب ERP متوسط لمحاولات الشاشة الفارغة عن طريق ربطها زمنياً ببداية المحاولة. بعبارة أخرى، تقوم بحساب ERP في حالة عدم وجود محفز تجريبي، وبالتالي حساب قالب لضوضاء TMS وحدها ضمن كل كتلة.

اطرح هذا النموذج من كل تجربة لجميع ظروف التحفيز الأخرى. تظهر نتائج الـ ERP النظيفة من طرح نموذج الـ TMS من الـ ERP الخام؛ كرر عملية الطرح لكل كتلة بشكل فردي. تم إجراء تسجيلات الـ EEG أثناء عرض محفزات وجه أو جسم على الأشخاص الخاضعين للدراسة.

أثناء عرض المثيرات، تم تطبيق تحفيز مغناطيسي عبر الجمجمة (TMS) بنبضة مزدوجة إما على المنطقة القفوية للوجه أو منطقة الجسم خارج المخطط عند 60 و100 مللي ثانية بعد بدء المثير. ومن خلال طرح التسجيل الذي تم أثناء تطبيق TMS وحده من تسجيلات عرض المثيرات مع تطبيق TMS، يمكن الحصول على جهد متعلق بالحدث (ERP). ويحتوي ذلك على مكون N1، وهو جهد مستحث بصرياً بارز يكون أكبر عند مشاهدة الوجوه والأجسام مقارنة بالمثيرات الأخرى.

عند مشاهدة الوجوه، أدى التحفيز المغناطيسي عبر الجمجمة (TMS) لمنطقة OFA إلى زيادة سعة مكون N1 مقارنة بمنطقة EBA وظروف عدم التحفيز. أما عند مشاهدة الأجسام، فقد أدى التحفيز المغناطيسي عبر الجمجمة (TMS) لمنطقة EBA إلى زيادة سعة مكون N1 مقارنة بظروف عدم التحفيز أو التحفيز لمنطقة OFA.

تشير هذه النتائج إلى وجود انفصال بين الشبكات العصبية التي تكمن وراء الجهود المرتبطة بالحدث (ERPs) الانتقائية للوجه وتلك الانتقائية للجسم. وتكمن الميزة المحددة لتقنية إزالة الشوائب الموضحة في هذا الفيديو في أنها تسمح بالتخلص من أي شوائب مرتبطة باستخدام التحفيز المغناطيسي عبر الجمجمة (TMS)، سواء كانت ذات منشأ ميكانيكي أو عضلي أو قشري، حتى في الأقطاب الكهربائية الواقعة بالقرب من ملف TMS، بحيث لا يحتاج استبعاد أي قطب كهربائي من التحليل. بعد مشاهدة هذا الفيديو، يجب أن تكون لديك معرفة جيدة بكيفية تصميم وتنفيذ وتحليل تجربة GTMS متزامنة تسمح لك بالحصول على جهود مرتبطة بالحدث موثوقة.