تحليل النشاط العصبي والاتصال باستخدام بيانات التخطيط الدماغي داخل الجمجمة مع برنامج الحركة الوطنية الصومالية
October 30th, 2018
نقدم اثنين من البروتوكولات التحليلية التي يمكن استخدامها لتحليل البيانات المخ داخل الجمجمة باستخدام برامج رسم الخرائط حدودي الإحصائية (SPM): تحليل الخرائط وقت التردد حدودي الإحصائية للنشاط العصبي، ودينامية السببية نماذج من ردود فعل للربط فيما بين الأقاليم وداخلها.
يمكن أن تساعد هذه الطريقة في الإجابة على الأسئلة الرئيسية في مجال علم الأعصاب المعرفي. الميزة الرئيسية لهذه التقنية هي أنه يمكن تحليل النشاط العصبي والاتصال على التطورات الزمنية المكانية العالية. لبدء تحليل بيانات EEG داخل الجمجمة، قم بإعداد SPM12 وحدد القائمة التحليلية MEG EEG.
أولاً، إجراء تحليل تردد الوقت لبيانات EEG داخل الجمجمة المعالجة مسبقًا لكل تجربة باستخدام التحلل الموجي المستمر مع موجات مورليت استنادًا إلى معلمات محددة مسبقًا. للكشف عن التطور الزمني للمكونات الطيفية ، وإجراء التحلل الموجي باستخدام موجات مورليت سبع دورات لعصر كامل من 1، 000 إلى 2، 000 ميلي ثانية باستخدام نطاق تردد 4-300 هرتز. بعد ذلك، تحديد موجة الأم وعدد الدورات ونلاحظ أن عدد الدورات يتحكم في دقة التردد الزمني وينبغي أن يكون أكبر من خمسة لضمان استقرار التقدير.
تحديد نطاقات الوقت والتردد. ثم قم بقص خرائط تكرار الوقت الناتجة تلقائيًا لإزالة تأثيرات الحافة. هنا، يتم اقتصاص الخرائط في 200 إلى 500 ميلي ثانية.
تنفيذ تحويل البيانات إذا رغبت وتصحيح خط الأساس عن طريق تحديد تكرار الوقت تكرار خرائط الوقت لتصور أفضل التغييرات المتعلقة بالحدث السلطة وتحسين الوضع الطبيعي. بعد ذلك، قم بتحويل خرائط تردد الوقت إلى صور ثنائية الأبعاد. أيضا على نحو سلس باستخدام نواة جاوسي مع قيمة نصف أقصى عرض كامل محددة مسبقا للتعويض عن تقلب بين المواضيع ومطابقة لافتراضات نظرية الحقل العشوائي.
الآن حدد تحديد المستوى الثاني في قائمة SPM وأدخل الصور 2D التي سيتم تحليلها. ثم قم بتشغيل النموذج الخطي العام عن طريق تحديد تقدير النموذج. وأخيراً، حدد النتائج لإجراء الاستدلالات الإحصائية على بيانات تردد الوقت استناداً إلى نظرية الحقل العشوائية.
الكشف عن مجموعات تردد الوقت التي يتم تنشيطها بشكل كبير مع عتبات محددة مسبقاً مثل تلك التي تشاهد هنا. ابدأ تحليل النمذجة السببية الديناميكية عن طريق تحديد DCM في قائمة SPM. ثم اختر الخيار IND وحدد بيانات جديدة لاستيراد بيانات EEG داخل الجمجمة المعالجة مسبقًا.
بعد ذلك ، استخدم قائمة MEG EEG لتحديد نافذة الوقت من الفائدة ، نافذة التردد من الفائدة ، وعدد من دورات الموجة التي سيتم استخدامها ، وظروف الفائدة ، وتناقضات للظروف. تعيين الإطار الزمني إلى 500 مللي ثانية. استخدام خمس دورات موجي مورليت من أربعة إلى 100 هيرتز في خطوات هرتز واحد.
استخدم الإعداد الافتراضي لدورة الموجة. تحديد نطاقات تردد الوقت بناء على الاهتمام البحثي. لاحظ أنه يمكن استخدام إطار زمني مع 512 مللي ثانية إضافية تلقائياً أثناء حساب لإزالة تأثيرات الحافة.
استنادًا إلى إطار DCM ، حدد مدخلات القيادة التي تمثل المدخلات الحسية على الحالات العصبية والاتصالات الجوهرية التي تجسد الاتصال الأساسي بين الدول العصبية. أيضا، تحديد الآثار التغييرية على الاتصالات الجوهرية عن طريق التلاعب التجريبية لنماذج فارغة ومفتين. تعريف نوع التشكيل الخطي أو غير الخطي.
الآن تحديد الاتصالات الخطية وغير الخطية الجوهرية ، ودفع المدخلات والمدخلات التشكيل. تعديل الإعدادات الافتراضية للبارامترات ذات الصلة إذا لزم الأمر مثل وقت بدء التحفيز المسبق ومدته. ثم اختر عكس DCM لتقدير النماذج.
بعد ذلك، حدد حفظ النتائج كصورة لحفظ تكرار التردد تردد الاقتران المتغير الصور المعلمة. بعد ذلك، إجراء تأثيرات عشوائية بايزيان نموذج تحليل التحديد عن طريق تحديد BMS لتحديد نموذج الشبكة الأمثل. استخدام الاحتمالات المتوقعة للنموذج واحتمالات الانضمام كمقاييس للتقييم.
ثم إجراء الاستدلالات بشأن أنماط عبر الترددات للاتصالات المغير باستخدام معلمات النموذج الفائز. الآن على نحو سلس الصور المعلمة اقتران الاقتران المتغير عن طريق تحديد تحويل إلى الصور. ثم استخدم تحديد المستوى الثاني لإجراء تحليل نموذج خطي عام.
وأخيراً، حدد النتائج لحساب قيم SPMT 2D. هنا، تم تعيين نصف الحد الأقصى العرض الكامل في ثمانية هرتز وتم تحديد قيم هامة استكشافية باستخدام عتبة ارتفاع غير مصححة من P أقل من 0.05. وأجريت تحليلات للترددات الزمنية لدراسة الملامح الزمنية والترددية لنشاط الجيروسكوبي الدوني أو نشاط مكتب الأخلاقيات الدولي أثناء معالجة المراحل.
هنا نرى خرائط تردد الوقت لنشاط IOG الصحيح للمرحلة المستقيمة وظروف الفسيفساء المستقيمة. كما يتم عرض بيانات SPMT للمرحلة المستقيمة مقابل الفسيفساء المستقيمة. تظهر نماذج الشبكة الوظيفية هنا.
وتم التحقيق في ثمانية تركيبات ممكنة من المدخلات المغيرة من مرحلة مستقيمة مقابل فسيفساء مستقيمة على الروابط بين مكتب الرقابة الداخلية و amygdala والاتصال الذاتي على كل منطقة. وتظهر هنا معلمات اقتران الاقتران المتغيرية للترددات والمعلمات SPMT للمرحلة المستقيمة مقابل الفسيفساء المستقيمة في IOG مقابل اللوزة واللوزة مقابل تشكيل IOG. تشير المناطق الحمراء الصفراء إلى اتصال مثير كبير في حين تشير المناطق الزرقاء السماوية إلى الاتصال المثبط.
بعد مشاهدة هذا الفيديو ، يجب أن يكون لديك فهم جيد حول كيفية تحليل بيانات EEG داخل الجمجمة للكشف عن النشاط العصبي والاتصال باستخدام برنامج SPM.
View the full transcript and gain access to thousands of scientific videos
نظرة عامة
تقدم هذه الدراسة بروتوكولات تحليلية لتحليل بيانات تخطيط الدماغ داخل القحف (iEEG) باستخدام برنامج التصوير الدقيق القياسي الإحصائي (SPM). تشمل المنهجيتان الرئيسيتان تحليل التصوير الدقيق القياسي الإحصائي للوقت والتردد لتقييم النشاط العصبي والنمذجة السببية الديناميكية (DCM) لتقييم التواصل داخل المناطق وعبر المناطق.
مكونات الدراسة الرئيسية
مجال العلم
- علم الأعصاب
- علم وظائف الأعضاء الكهربائية
- علم الأعصاب المعرفي
الخلفية
- توفر بيانات EEG داخل القحف نظرة ثاقبة للنشاط العصبي والتواصل.
- يكشف تحليل الوقت والتردد عن ديناميات المكونات الطيفية.
- تحدد النمذجة السببية الديناميكية أنماط التواصل المتعلقة بالمدخلات الحسية.
غرض الدراسة
- لتطوير طرق لتحليل مفصل لبيانات iEEG.
- لتمكين استكشاف كيفية تغير التواصل العصبي خلال العمليات المعرفية.
- للتحقق من صحة النهج مع النشاط العصبي أثناء مهام محددة.
الأساليب المستخدمة
- يتم استخدام برنامج SPM12 لتحليل البيانات.
- يعتمد النموذج الرئيسي على EEG داخل القحف من مواضيع بشرية.
- يتضمن تحليل الوقت والتردد التحلل الموجي المستمر مع موجات مولر.
- يتم تطبيق DCM لتقييم التواصل الداخلي والتأثيرات المعدلة لظروف مختلفة.
النتائج الرئيسية
- تظهر خرائط الوقت والتردد النشاط العصبي المرتبط بمراحل معرفية مختلفة.
- يكشف DCM عن أنماط تواصل محفزة ومثبطة بين مناطق الدماغ.
- يظهر التحليل ملفات تعريف زمنية وترددية مهمة تتعلق بالمعالجة المعرفية.
الاستنتاجات
- توضح الدراسة منهجياتها الفعالة لتحليل بيانات iEEG.
- تعزز هذه النهج فهم التذبذبات العصبية والتواصل في علم الأعصاب المعرفي.
- تؤثر النتائج على نمذجة الآليات العصبية الكامنة وراء الوظائف المعرفية.
الأسئلة الشائعة
Executive Industry Relevance
High-resolution analysis of neural activity and connectivity using intracranial EEG with SPM software enables precise mapping of brain function relevant to early-stage CNS drug discovery. Quantitative time-frequency and connectivity outputs support mechanistic de-risking and target validation for neuropsychiatric and cognitive disorder portfolios. These protocols enhance predictive confidence at critical inflection points in neuroscience R&D pipelines.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Enables direct interrogation of neural circuit function and target engagement in disease-relevant brain regions.
- Supports mechanistic de-risking by quantifying intra- and inter-regional connectivity changes in response to experimental manipulations.
- Provides high spatial and temporal resolution data for functional target validation and pathway clarification.
Screening & Assay Development
- Generates validated time-frequency maps and connectivity metrics for downstream quantitative analysis.
- Facilitates reproducible assay development by standardizing data transformation, baseline correction, and statistical inference workflows.
- Enables robust comparison of experimental conditions, supporting reliable compound or intervention evaluation.
Translational & Preclinical Research
- Aligns neural activity and connectivity readouts with translational biomarkers for CNS disorders when supported by experimental design.
- Provides continuity from discovery through preclinical validation by linking mechanistic neural signatures to functional outcomes.
- Supports risk-adjusted advancement decisions based on quantitative neural network modeling.
Pipeline & Workflow Integration
This analytical workflow positions intracranial EEG analysis with SPM as a bridge from early discovery through lead identification and preclinical validation in neuroscience R&D.
- Discovery Biology: Enables hypothesis testing and pathway clarification by mapping neural activity and connectivity in response to defined stimuli.
- Screening: Provides standardized, quantitative outputs for assay readiness and reproducibility across experimental conditions.
- Analytics: Delivers statistical maps and connectivity models that facilitate cross-condition and cross-subject comparisons.
- Translational Research: Supports alignment with disease-relevant biomarkers and mechanistic endpoints when integrated with translational models.
- Enterprise Reuse: Establishes a reusable analytical capability for diverse CNS research programs leveraging intracranial EEG data.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence and reduces mechanistic ambiguity in CNS target validation.
- Operational Value: Standardizes high-resolution neural data analysis for reproducibility and scalability across projects.
- Strategic Value: Informs go/no-go decisions and enhances capital efficiency by providing robust neural network evidence.
- Portfolio Impact: Enables risk-adjusted prioritization and advancement of CNS assets based on quantitative neural signatures.
Implementation Considerations
- Requires expertise in electrophysiology, SPM software, and statistical modeling of neural data.
- Demands access to high-quality intracranial EEG recordings and computational infrastructure for data processing.
- Necessitates cross-team standardization of preprocessing, analysis parameters, and statistical thresholds.
- May require adaptation of protocols for different brain regions, species, or experimental paradigms.
- Interpretation of connectivity models should consider experimental design and statistical assumptions.
