方法文章

典型与非典型发育中的脑电μ节律

DOI：

10.3791/51412

⸱

2014年4月9日

 ,  , 
1Department of Psychiatry, University of Washington, 2Department of Educational Psychology, University of Washington

本文内容

摘要

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

脑电图μ节律的评估为研究大脑活动提供了一种独特的方法，当其与基于行为的检测相结合时，可成为阐明临床人群中社会认知（如模仿）特征的有力工具。

摘要

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

脑电图（EEG）是一种有效、高效且无创的评估和记录大脑活动的方法。由于具有优异的时间分辨率，EEG可用于研究与特定行为、状态或外界刺激相关的神经反应。一个典型的应用实例是通过检测EEG μ节律来评估人类的镜像神经元系统（MNS）。EEG μ节律是在中央区域电极记录到的8-12 Hz频率范围内的振荡性脑电活动，当个体执行或仅仅观察目标导向动作时，该节律会受到抑制。因此，它被认为可反映镜像神经元系统的活动。有理论认为，镜像神经元系统（MNS）的功能障碍在自闭症谱系障碍（ASD）的社会缺陷中起着一定的作用。因此，可通过使用EEG μ节律的抑制程度作为其活动指标，对临床人群中的MNS进行无创性检查。本描述的实验方案为研究典型发育和非典型发育个体（如ASD患者）中理论上与MNS相关的社会认知功能提供了一条途径。 

引言

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

脑电图（EEG）是一种有效、高效且无创的脑活动评估与记录方法。当神经元在大脑中放电时，所产生的电压可被放大、记录并以图形方式呈现。EEG 的时间分辨率使得研究者能够分析大脑振荡模式的短暂变化，以及大脑对特定刺激的反应。

尽管脑成像技术已有百年历史，最早可追溯至19世纪末th 尽管已有百年历史，脑电图（EEG）至今仍具有广泛的应用价值。虽然功能性磁共振成像（fMRI）具有优异的空间分辨率，但其时间分辨率相对较低。鉴于大脑内各种过程的发生速度极快，这一局限性严重制约了fMRI的评估能力。EEG能够以毫秒级精度检测大脑的电活动，从而为揭示大脑信息处理的不同阶段提供潜在洞察。

不断发展的技术也拓展了脑电图（EEG）的应用范围。记录系统密度的提高使得源定位技术得以发展，从而在一定程度上缓解了EEG在空间分辨率方面的局限性。此外，现代系统的个体受试者准备时间已显著缩短，使得对以往难以获取的群体（如婴儿和临床样本）进行评估成为可能1-3,28-30。

由于脑电图（EEG）具有优异的时间分辨率，因此可用于研究与特定行为、状态或外界刺激相关的神经反应。一个典型的应用实例....

访问受限。请登录或开始试用以查看此内容。

方案

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

以下方案遵循华盛顿大学机构审查委员会的指南。

1. 电生理学评估

  1. 准备实验环节
    1. 房间准备：放置操作装置（参见 图1在受试者可触及范围内，将一个装有传感器的木块放在桌面上，当木块被抓握时，传感器会向采集软件发送带时间戳的标记信号。 启动脑电图采集软件并开始“新会话”（图 S1).
    2. 网具制备：将蒸馏水（1 L）、氯化钾（1 汤匙）和婴儿洗发液（1 茶匙）混合溶液加热至 104 °F。 将128导联高密度阵列脑电图系统浸泡在温热的生理盐水溶液中。
    3. 受试者准备：确保受试者舒适地坐在距离刺激呈现显示器约75 cm处，并完全处于视频摄像机的视野范围内。 用皮肤标记笔在受试者头部找到并标记出顶点。 通过寻找鼻根点与枕外隆凸点之间中点和左右耳前点之间中点的交点来测量顶点。
    4. 网状应用：将 EEG 帽放置于受试者头部，使顶点电极正对头顶标记位置。 检查阻抗，确保阻抗低于所用 EEG 系统的适当阈值（图 S2).
    5. 开始录像。
  2. 记录设置：参考信号连接至头顶电极。 0.1 至 100 Hz 模拟滤波，放大信号，并以每秒 500 个采样点进行数字化。
    3. ....

访问受限。请登录或开始试用以查看此内容。

结果

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

典型的成人、儿童和婴儿在多种实验范式和刺激条件下，均在执行和观察动作时持续表现出μ节律5,14-30。该频段的衰减始终定位于中央区电极位置（图3），表明这种现象并非在其他头皮区域记录到的α波功率的降低。类似地，在观察运动时，该频段的衰减仅限于对生物性运动的观察，而不会因物体单纯在视野中移动（如弹跳的球）而引发抑制（图4）。在对某一事件（如执行或观察有目的的抓握动作）产生反应时，μ波抑制表现为频谱功率的降低，随后恢复至基线水平（图5）。

已有八项独立研究和一项关于自闭症谱系障碍（ASD）人群中脑电图μ节律与社会认知关系的汇总分析。在典型发育个体中，动作观察和动作执行过程中均能稳定观察到μ节律抑制现象；然而，关于ASD人群μ节律的研究结果则存在不一致性。一项早期研究31比较了6至46岁ASD个体与年龄和性别匹配的对照组，发现ASD组仅在动作执行时出现μ节律衰减，而在动作观察时未出现该现象。这一模式在.......

访问受限。请登录或开始试用以查看此内容。

讨论

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

成功获取、处理和分析与μ节律相关的脑电生理数据，并将其应用于临床人群，需要：1）应用脑电图方法学工具，2）仔细进行伪迹检测和数据降维，3）准确识别μ节律，以及4）准确定义临床人群并确定合适的对照组。

适当的脑电图（EEG）方法学要求设备正常工作并良好集成，选择合适的脑电帽并正确佩戴，准确放大和记录信号时间，获得清晰、无阻碍、无伪迹的信号，正确参考的信号，适当分段（如果是事件相关）的试验数据，经过仔细计算的功率转换，对刺激材料的关注，以及当然，采用能够诱发所研究认知功能的实验范式和刺激材料。 

在连续脑电图记录过程中，μ节律通常表现为短暂出现14，但在事件相关分析中可被清晰且可靠地呈现17,37。由于其信噪比较低，伪迹很容易掩盖该节律的谱功率变化。因此，必须通过自动化程序或人工检查电极数据，仔细进行伪迹识别，以确认μ节律的存在。若不同组间在观察到的或已去除的伪迹.......

访问受限。请登录或开始试用以查看此内容。

披露

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

作者声明不存在竞争性财务利益。

致谢

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

本工作由西蒙斯基金会（SFARI #89638 至 RB）的资助支持。

....

访问受限。请登录或开始试用以查看此内容。

材料

本文使用的材料清单
姓名公司目录编号评论
测地线 EEG 系统EGIN/A任何 EEG 系统，不仅限于基于 EGI 的系统，均可适用于本研究所述实验
MATLAB 软件MATLABN/A任何能够处理矩阵的数学或统计软件均可适用
Netstation 软件EGIN/A任何 EEG 数据采集软件均可适用于本研究所述实验
操作装置customN/A任何可与数据采集软件共注册以标记成功抓握的物体均可使用

参考文献

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Kuhl, P. K., Coffey-Corina, S., Padden, D., Dawson, G. Links between social and linguistic processing of speech in preschool children with autism: behavioral and electrophysiological. 8, (2005).
  2. McPartland, J., Dawson, G., Webb, S. J., Panagiotides, H., Carver, L. J.

访问受限。请登录或开始试用以查看此内容。

重印与许可

申请许可以重复使用本 JoVE 文章的文本或图表

申请许可

标签

相关文章