Name: 脑电图沐节奏典型和非典型发展 (视频) | JoVE Journal
Uploaded: 2014-04-09T22:15:00.000+00:00
Duration: 11 min 50 s
Description: 了解利用脑电图μ节律衰减评估镜像神经元系统激活的计算方法。该技术适用于自闭症谱系障碍患者及典型发育人群，为非侵入性神经生理学研究提供高效解决方案。

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本工作由西蒙斯基金会（SFARI #89638 至 RB）的资助支持。

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
<ol>
	<li>准备实验环节
	<ol>
		<li>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。&#160;启动脑电图采集软件并开始“新会话”（图 S1).</li>
		<li>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。&#160;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。</li>
		<li>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。&#160;用皮肤标记笔在受试者头部找到并标记出顶点。&#160;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。</li>
		<li>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。&#160;检查阻抗，确保阻抗低于所用 EEG 系统的适当阈值（图 S2).</li>
		<li>开始录像。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>记录设置：参考信号连接至头顶电极。&#160;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。</li>
	<li>刺激呈现：向参与者呈现三种条件：观察、执行和休息，改编自Muthukumaraswamy及其同事开发的实验范式5.
	<ol>
		<li>观察条件：指导参与者安静地坐着，观看一段某人抓握操作装置的视频。&#160;每次试验应持续6秒。精确计时观察试验中的预录视频，确保观察到的抓取动作恰好在3秒时发生。在任务过程中监测参与者的视觉注意力，并标记那些未注视屏幕的试验，以便在后期处理时予以剔除。</li>
		<li>执行条件：指导参与者安静就坐，右手置于操纵装置下方，在听到预录的听觉提示后，模仿观察条件视频片段中的操纵装置抓取动作。每次试验持续6秒。通过预录一段保持固定时序的听觉轨道，确保听觉提示恰好在第3秒准确呈现，并保持一致的试次间间隔。&#160;利用操纵装置上的传感器精确记录参与者抓握发生的时间（图 S3).</li>
		<li>静息状态：指导受试者安静坐好，睁眼，并被动观察刺激显示器上的一个小十字叉。持续记录静息状态下的脑电图（EEG）3分钟。</li>
		<li>在观察和执行条件下，均呈现随机排列的10次试验组块，每种条件共40次试验。在观察和执行组块期间（包括各次试验之间），确保操纵装置的图像始终显示在屏幕上。在完成观察和执行条件后，进行休息条件的测试。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>数据处理
	<ol>
		<li>数据采集完成后，重新检查阻抗，记录阻抗水平的任何变化，结束采集软件的记录。</li>
		<li>预处理：将脑电（EEG）信号重参考至平均参考。将连续的EEG数据按每种条件分割为四十个6秒的片段。图 S4).</li>
		<li>进行自动伪迹检测。使用自动化算法通过识别平均振幅超过 200 µV、差分平均振幅超过 100 µV 以及在特定试验中出现零方差的情况，来检查各片段中的运动伪迹。图 S5).</li>
		<li>通过目视检查数据并结合会话视频回顾，手动进行伪迹检测，剔除观察条件下所有受任何运动伪迹污染的试验，以及执行条件下所有与抓握动作无关的运动伪迹污染的试验。将存在显著伪迹的试验从分析中排除。在数据采集过程中被标记为未集中注意力的试验予以舍弃。检查并记录每种诊断分组在分析中的试验剔除率。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>数据分析
	<ol>
		<li>Per Muthukumaraswamy 等5将清理后的试验数据按2秒时间段分割，每个时间段包含抓握动作前1秒和抓握动作后1秒的数据，分别对应观察条件（由光电传感器标记）和执行条件（由操作装置传感器标记）。同时，从静息条件中分割出清理后的2秒时间段。&#160;</li>
		<li>对每个片段进行快速傅里叶变换（FFT）。为进行统计分析，选择位于左右半球、围绕标准C3和C4位置的各一组八个电极（参照Muthukumaraswamy）&#160;等5 和 Bernier&#160;等3) (图2）。对于每种条件，对所包含的试验中的功率进行平均，以计算功率谱。</li>
		<li>通过比较运动执行或运动观察期间与静息状态期间在8-13 Hz频段内的平均功率，计算μ波衰减。使用该比值的对数来确定衰减程度。注意：负值表示执行或观察期间的衰减，正值表示增强。该方法考虑了个体间的差异性，以及以比值形式表达的数据所具有的非正态分布特性。 
		注意：本实验方案采用配备 Net Station 4.1 版本软件的 128 导高密度阵列 EEG 系统开发。尽管不同 EEG 系统的基本操作步骤相似，但数据采集与分析方案可能有所差异。</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
2. 样品表征
<ol>
	<li>通过研究登记系统、既往参与者名单或当地诊所和临床医生的转介，确定可能参与该范式的患者人群。</li>
	<li>筛选可能符合条件的参与者，以评估其是否符合临床构念的诊断标准例如 自闭症谱系障碍）并识别任何排除性标准，例如存在头部外伤、肿瘤、癫痫发作史，或使用可能干扰电生理信号的抗惊厥药物或巴比妥类药物。</li>
	<li>通过使用金标准诊断工具确认患者群体的诊断状态（例如 自闭症诊断访谈量表修订版（ADI-R）11）以及孤独症诊断观察量表-通用版（ADOS-G，12由专家临床医生根据《精神障碍诊断与统计手册》第五版（DSM-5）进行评估th 《精神障碍诊断与统计手册》第五版（DSM-5）标准13.</li>
	<li>确定在年龄、性别、认知能力等感兴趣变量上相匹配的对照样本， 等。</li>
</ol>

<ol><li>Kuhl, P. K., Coffey-Corina, S., Padden, D., Dawson, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Links+between+social+and+linguistic+processing+of+speech+in+preschool+children+with+autism%3A+behavioral+and+electrophysiological%5BTitle%5D)+AND+%22%22%5BJournal%5D)">Links between social and linguistic processing of speech in preschool children with autism: behavioral and electrophysiological.</a> 8, (2005).</li>
<li>McPartland, J., Dawson, G., Webb, S. J., Panagiotides, H., Carver, L. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Event-related+brain+potentials+reveal+anomalies+in+temporal+processing+of+faces+in+autism+spectrum+disorder%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Child+Psychol.+Psychiatry%22%5BJournal%5D)">Event-related brain potentials reveal anomalies in temporal processing of faces in autism spectrum disorder.</a> J. Child Psychol. Psychiatry. 45, 1235-1245 (2004).</li>
<li>Bernier, R., Dawson, G., Webb, S., Murias, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((EEG+mu+rhythm+and+imitation+impairments+in+individuals+with+autism+spectrum+disorder%5BTitle%5D)+AND+%22Brain+Cogn%22%5BJournal%5D)">EEG mu rhythm and imitation impairments in individuals with autism spectrum disorder.</a> Brain Cogn. 64, 228-237 Forthcoming.</li>
<li>Rizzolatti, G., Fadiga, L., Gallese, V., Fogassi, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Premotor+cortex+and+the+recognition+of+motor+actions%5BTitle%5D)+AND+%22Brain+Res.+Cogn.+Brain%22%5BJournal%5D)">Premotor cortex and the recognition of motor actions.</a> Brain Res. Cogn. Brain. 3, 131-141 (1996).</li>
<li>Muthukumaraswamy, S. D., Johnson, B. W., McNair, N. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mu+rhythm+modulation+during+observation+of+an+object-directed+grasp%5BTitle%5D)+AND+%22Brain+Res.+Cogn.+Brain+Res%22%5BJournal%5D)">Mu rhythm modulation during observation of an object-directed grasp.</a> Brain Res. Cogn. Brain Res. 19, 195-201 Forthcoming.</li>
<li>Pineda, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+functional+significance+of+mu+rhythms%3A+translating+%26%2334%3Bseeing%26%2334%3B+and+%26%2334%3Bhearing%26%2334%3B+into+%26%2334%3Bdoing%26%2334%5BTitle%5D)+AND+%22Brain+Res.+Brain+Res.+Rev%22%5BJournal%5D)">The functional significance of mu rhythms: translating &#34;seeing&#34; and &#34;hearing&#34; into &#34;doing&#34.</a> Brain Res. Brain Res. Rev. 50, 57-68 (2005).</li>
<li>Vanderwert, R. E., Fox, N. A., Ferrari, P. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+mirror+mechanism+and+mu+rhythm+in+social+development%5BTitle%5D)+AND+%22Neurosci.+Lett%22%5BJournal%5D)">The mirror mechanism and mu rhythm in social development.</a> Neurosci. Lett. 540, 15-20 (2013).</li>
<li>Keuken, M. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+role+of+the+left+inferior+frontal+gyrus+in+social+perception%3A+an+rTMS+study%5BTitle%5D)+AND+%22Brain+Res%22%5BJournal%5D)">The role of the left inferior frontal gyrus in social perception: an rTMS study.</a> Brain Res. , 1383-13196 (2011).</li>
<li>Braadbaart, L., Williams, J. H., Waiter, G. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Do+mirror+neuron+areas+mediate+mu+rhythm+suppression+during+imitation+and+action+observation%5BTitle%5D)+AND+%22Int.+J.+Psychophysiol%22%5BJournal%5D)">Do mirror neuron areas mediate mu rhythm suppression during imitation and action observation.</a> Int. J. Psychophysiol. , 99-105 (2013).</li>
<li>Rogers, S., Cook, I., Greiss-Hess, L. Mature Imitation Task. Unpublished coding manual. , M.I.N.D. Institute, University of California - Davis. Forthcoming.</li>
<li>Lord, C., Rutter, M., Le Couteur, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Autism+Diagnostic+Interview-Revised%3A+a+revised+version+of+a+diagnostic+interview+for+caregivers+of+individuals+with+possible+pervasive+developmental+disorders%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Autism+Disord%22%5BJournal%5D)">Autism Diagnostic Interview-Revised: a revised version of a diagnostic interview for caregivers of individuals with possible pervasive developmental disorders.</a> J. Autism Disord. 24, 659-685 (1994).</li>
<li>Lord, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+autism+diagnostic+observation+schedule-generic%3A+a+standard+measure+of+social+and+communication+deficits+associated+with+the+spectrum+of+autism%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Autism+Dev.+Disord%22%5BJournal%5D)">The autism diagnostic observation schedule-generic: a standard measure of social and communication deficits associated with the spectrum of autism.</a> J. Autism Dev. Disord. 30, 205-223 (2000).</li>
<li><a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((American+Psychiatric+Association+%28APA%29.+Diagnostic+and+statistical+manual+of+mental%5BTitle%5D)+AND+%22disorders%2C+Edition%22%5BJournal%5D)">American Psychiatric Association (APA). Diagnostic and statistical manual of mental.</a> disorders, Edition. , Forthcoming.</li>
<li>Gastaut, H. J., Bert, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((EEG+changes+during+cinematographic+presentation%3B+moving+picture+activation%5BTitle%5D)+AND+%22of+the+EEG.+Electroencephalogr.+Clin.+Neurophysiol%22%5BJournal%5D)">EEG changes during cinematographic presentation; moving picture activation.</a> of the EEG. Electroencephalogr. Clin. Neurophysiol. 6, 433-444 (1954).</li>
<li>Muthukumaraswamy, S. D., Johnson, B. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Changes+in+rolandic+mu+rhythm+during+observation+of+a+precision+grip%5BTitle%5D)+AND+%22Psychophysiology%22%5BJournal%5D)">Changes in rolandic mu rhythm during observation of a precision grip.</a> Psychophysiology. 41, 152-156 (2004).</li>
<li>Chatrian, G. E., Petersen, M. C., Lazarte, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+blocking+of+the+rolandic+wicket+rhythm+and+some+central+changes+related+to+movement%5BTitle%5D)+AND+%22Electroencephalogr.+Clin.+Neurophysiol%22%5BJournal%5D)">The blocking of the rolandic wicket rhythm and some central changes related to movement.</a> Electroencephalogr. Clin. Neurophysiol. 11, 497-510 (1959).</li>
<li>Pfurtscheller, G., Neuper, C., Andrew, C., Edlinger, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Foot+and+hand+area+mu+rhythms%5BTitle%5D)+AND+%22Int.+J.+Psychophysiol%22%5BJournal%5D)">Foot and hand area mu rhythms.</a> Int. J. Psychophysiol. 26, 121-135 (1997).</li>
<li>Arroyo, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Functional+significance+of+the+mu+rhythm+of+human+cortex%3A+an+electrophysiologic+study+with+subdural+electrodes%5BTitle%5D)+AND+%22Electroencephalogr.+Clin.+Neurophysiol%22%5BJournal%5D)">Functional significance of the mu rhythm of human cortex: an electrophysiologic study with subdural electrodes.</a> Electroencephalogr. Clin. Neurophysiol. 87, 76-87 (1993).</li>
<li>Babiloni, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Human+cortical+electroencephalography+%28EEG%29+rhythms+during+the+observation+of+simple+aimless+movements%3A+a+high-resolution+EEG+study%5BTitle%5D)+AND+%22Neuroimage%22%5BJournal%5D)">Human cortical electroencephalography (EEG) rhythms during the observation of simple aimless movements: a high-resolution EEG study.</a> Neuroimage. 17, 559-572 (2002).</li>
<li>Babiloni, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Human+movement-related+potentials+vs+desynchronization+of+EEG+alpha+rhythm%3A+a+high-resolution+EEG+study%5BTitle%5D)+AND+%22Neuroimage%22%5BJournal%5D)">Human movement-related potentials vs desynchronization of EEG alpha rhythm: a high-resolution EEG study.</a> Neuroimage. 10, 658-665 (1999).</li>
<li>Babiloni, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Transient+human+cortical+responses+during+the+observation+of+simple+finger+movements%3A+a+high-resolution+EEG+study%5BTitle%5D)+AND+%22Hum.+Brain%22%5BJournal%5D)">Transient human cortical responses during the observation of simple finger movements: a high-resolution EEG study.</a> Hum. Brain. 20, 148-157 (2003).</li>
<li>Cochin, S., Barthelemy, C., Lejeune, B., Roux, S., Martineau, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Perception+of+motion+and+qEEG+activity+in+human+adults%5BTitle%5D)+AND+%22Electroencephalogr.+Clin.+Neurophysiol%22%5BJournal%5D)">Perception of motion and qEEG activity in human adults.</a> Electroencephalogr. Clin. Neurophysiol. 107, 287-295 (1998).</li>
<li>Cochin, S., Barthelemy, C., Roux, S., Martineau, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Observation+and+execution+of+movement%3A+similarities+demonstrated+by+quantified+electroencephalography%5BTitle%5D)+AND+%22Eur.+J.+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Observation and execution of movement: similarities demonstrated by quantified electroencephalography.</a> Eur. J. Neurosci. 11, 1839-1842 (1999).</li>
<li>Cochin, S., Barthelemy, C., Roux, S., Martineau, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electroencephalographic+activity+during+perception+of+motion+in+childhood%5BTitle%5D)+AND+%22Eur.+J.+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Electroencephalographic activity during perception of motion in childhood.</a> Eur. J. Neurosci. 13, 1791-1796 (2001).</li>
<li>Martineau, J., Cochin, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Visual+perception+in+children%3A+human%2C+animal+and+virtual+movement+activates+different+cortical+areas%5BTitle%5D)+AND+%22Int.+J.+Psychophysiol%22%5BJournal%5D)">Visual perception in children: human, animal and virtual movement activates different cortical areas.</a> Int. J. Psychophysiol. 51, 37-44 (2003).</li>
<li>Lepage, J. F., Theoret, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((EEG+evidence+for+the+presence+of+an+action+observation-execution+matching+system+in+children%5BTitle%5D)+AND+%22Eur.+J.+Neurosci%22%5BJournal%5D)">EEG evidence for the presence of an action observation-execution matching system in children.</a> Eur. J. Neurosci. 23, 2505-2510 (2006).</li>
<li>Marshall, P. J., Bar-Haim, Y., Fox, N. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Development+of+the+EEG+from+5+months+to+4+years+of+age%5BTitle%5D)+AND+%22Clin.+Neurophysiol%22%5BJournal%5D)">Development of the EEG from 5 months to 4 years of age.</a> Clin. Neurophysiol. 113, 1199-1208 (2002).</li>
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<li>Marshall, P. J., Young, T., Meltzoff, A. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Neural+correlates+of+action+observation+and+execution+in+14%E2%80%90month%E2%80%90old+infants%3A+An+event%E2%80%90related+EEG+desynchronization+study%5BTitle%5D)+AND+%22Dev.+Sci%22%5BJournal%5D)">Neural correlates of action observation and execution in 14‐month‐old infants: An event‐related EEG desynchronization study.</a> Dev. Sci. , 474-480 (2011).</li>
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<li>Oberman, L., McCleery, J., Hubbard, E., Bernier, R., Pineda, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Developmental+changes+in+mu+suppression+to+observed+actions+in+individuals+with+autism+spectrum+disorders%5BTitle%5D)+AND+%22Soc.+Cogn.+Affective+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Developmental changes in mu suppression to observed actions in individuals with autism spectrum disorders.</a> Soc. Cogn. Affective Neurosci. 8, 300-304 Forthcoming.</li>
</ol>

作者声明不存在竞争性财务利益。

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。&#160;

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...

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是对人类镜像神经系统（MNS）的评估。镜像神经元最初通过单细胞记录在猴子中被发现4，这类神经元在执行和观察运动动作时均会产生反应。这种将电极植入大脑的直接记录方法在人类中极少使用，仅见于严重的临床病例。EEG 提供了一种通过监测 EEG μ 节律来评估 MNS 的非侵入性方法。&#160;这种频率范围为 8–12 Hz 的振荡模式在执行和观察运动动作时会减弱 EEG 功率，与在猴子中观察到的神经元激活模式相似5–7。同样，通过经颅磁刺激（e.g.&#160;如下额回）刺激假定的 MNS 脑区可导致 EEG μ 节律消失8，且 EEG μ 节律的抑制程度与个体在假定镜像神经元区域内的 fMRI BOLD 信号相关9，进一步支持该节律至少部分反映了 MNS 的活动。对 EEG μ 节律的评估使得在人类中无创地检测镜像神经元活动成为可能。

脑电图（EEG）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（如模仿能力）特征的有力工具。此外，脑电图适用于存在认知或语言障碍的人群，能够揭示那些难以成功使用其他成像技术或行为范式进行评估的个体的能力。本方案描述了一种研究典型发育及非典型发育（如自闭症谱系障碍）个体中理论上与镜像神经元系统相关联的社会认知功能的途径。

<table><tbody><tr><td>测地线 EEG 系统</td><td>EGI</td><td>N/A</td><td>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</td></tr><tr><td>MATLAB 软件</td><td>MATLAB</td><td>N/A</td><td>任何能够处理矩阵的数学或统计软件均可适用</td></tr><tr><td>Netstation 软件</td><td>EGI</td><td>N/A</td><td>任何 EEG 数据采集软件均可适用于本研究所述实验</td></tr><tr><td>操作装置</td><td>custom</td><td>N/A</td><td>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</td></tr></tbody></table>

典型与非典型发育中的脑电μ节律

EEG Mu Rhythm in Typical and Atypical Development

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。&#160;

在多种实验范式和刺激条件下，典型的成人、儿童和婴儿在执行和观察动作时均持续表现出μ节律5,14-30。该频段的衰减始终定位于中央电极区域（图3），表明这种现象并非其他头皮区域记录到的α波功率降低。类似地，在观察运动过程中，该频段的衰减仅限于对生物性运动的观察，而单纯物体在视野中移动（如弹跳的球）并不会引发抑制效应（图4）。在事件（例如执行或观察有目的的抓握动作）发生后，μ节律的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ASD人群中脑电图μ节律与社会认知的汇总分析。在典型发育个体中，动作观察和动作执行过程中均能一致地观察到μ节律抑制现象；然而，关于ASD个体中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之间的脑电图μ节律，结果显示ASD组仅在动作执行期间表现出μ节律衰减，而在动作观察期间则无此现象。这一相...

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。

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。鉴于其出色的时间分辨率……

以下实验的总体目标是利用脑电图（EEG）方法评估自闭症谱系障碍患者与非患者个体中镜像神经元系统的激活情况。首先，在观察和执行运动动作以及静息基线状态下采集高密度脑电图数据；其次，对连续的脑电图数据进行审查，将其分割为若干片段，并去除运动伪迹。接下来，对数据应用快速傅里叶变换，然后根据执行条件和观察条件下8至13赫兹频段功率相对于基线静息状态的对数比值计算功率。结果表明，在观察和执行运动动作期间，镜像神经元系统被激活，其依据是脑电图μ节律的衰减。与功能性磁共振成像（FMRI）等其他成像方法相比，脑电图（EEG）的主要优势在于其优异的时间分辨率，能够分析大脑振荡模式的短暂变化。EG 还能以一种极为高效且无创的方式，从最具挑战性的群体（如婴儿或自闭症儿童）中收集数据。该方法将有助于我们解答临床神经科学领域中关于自闭症谱系障碍患者镜像神经元系统功能特性的关键问题。尽管该方法可为揭示自闭症中镜像神经游戏副本的功能提供深入见解。它也可应用于其他人群和研究问题。根据文本方案中描述的方法确定符合条件的受试者，并选取在年龄、性别和认知能力等关键变量上相匹配的对照样本。将物体放置在坐姿受试者可触及范围内的桌面上。Theand 是一个带有传感器的木块，当被握持时，该传感器会向采集软件发送带时间戳的标记。启动脑电图（EEG）采集软件并开始一个新会话，以准备将网状电极帽浸入温度为 104 华氏度的温溶液中，该溶液由蒸馏水、氯化钾和婴儿洗发液配制而成。然后将128导高密度阵列脑电系统浸入温热的生理盐水溶液中至少五分钟。请受试者坐在距离刺激呈现显示器75厘米的位置，并确保其完全处于摄像机视野范围内。通过定位鼻根点与枕外隆凸中点连线，以及左右耳前点中点连线的交点，找到受试者头部的头顶点（vertex）。使用皮肤标记笔在受试者头部标记出头顶点的下一个位置，然后将脑电帽放置在头部，使头顶点电极正好位于头顶点标记之上。通过采集软件检查阻抗，并确保其低于脑电系统所要求的阈值。采集参数设置包括：将信号参考至头顶点电极，模拟滤波范围为0.1至100赫兹，采样率为每秒500个样本。设置完成后，开始录像。向参与者说明实验包含三个条件：观察、执行和休息。对于观察条件，指导参与者安静地坐着，观看一段视频，视频中一个人抓握操作装置。每次试验持续六秒，观察到的抓握动作恰好在三秒时发生。在任务过程中监测参与者的视觉注意力，并标记出参与者未注视屏幕的试验，以便后续剔除。在执行条件的后期处理阶段，指导参与者安静地坐着，右手置于操纵装置下方，当听到听觉提示时，模仿观察条件视频片段中操纵装置抓取的动作。每次试验应持续六秒。在三秒整时呈现听觉提示，操纵装置上的传感器会向数据采集计算机发送信号，从而在脑电图记录中标记出参与者抓握动作发生的确切时间。该实验流程包含观察与执行条件的随机化区组。每个区组包含10次试验，每种条件共40次试验。此处显示的是一个包含10次试验的区组。观察试验要求在观察和执行区组期间（包括试验间）操纵装置的图像始终显示在屏幕上。完成一个区块后，呈现下一个随机化的区块，在此示例中为执行区块。完成两个区块后，进行为期三分钟的休息条件。在休息条件下，受试者安静地坐着，眼睛保持睁开，并被动观察刺激显示器上的一个小十字准线。在数据采集完成后，对三分钟静息状态期间连续记录 EEG，重新检查阻抗并记录阻抗水平的任何变化。然后停止采集软件的记录，以进行后续处理。将 EEG 信号重参考至平均参考段，并将连续 EEG 数据按每种条件划分为 40 个试次，每个试次持续六秒。接下来，使用自动化算法并结合目视检查，通过识别平均振幅快速超过 200 微伏、差分平均振幅超过 100 微伏以及在特定试验中出现零方差的片段，来剔除包含运动伪迹的试验。然后，通过目视检查数据进一步查找其他运动伪迹，并通过回看实验过程的视频确认这些运动伪迹。在分析中排除观察条件下所有受任何运动伪迹污染的试验，以及执行条件下所有与抓握动作无关的、受运动伪迹污染的试验。丢弃在数据采集过程中标记为无效的试验，其中参与者未集中注意力。在去除伪迹后，记录每种诊断分组的试验剔除率。将清理后的试验分割为持续两秒的片段，分别包含抓握动作前1秒和动作后1秒的数据，适用于观察和执行两种条件。此外，从静息状态中提取已清理的两秒片段。接着，对每个片段进行快速傅里叶变换。在每个半球上，选择围绕标准C3和C4位置的八个电极组成的电极簇，用于统计分析。针对每种条件，计算所包含试验中功率的平均值。为计算功率谱，可通过比较运动动作执行或观察期间的平均功率与静息状态下的平均功率，来计算 µ 抑制程度。在 8 至 13 赫兹频段的静息条件下，使用该比值的对数来确定抑制程度。负值表示在执行或观察过程中出现的衰减。而正值则表示增强特征，即典型发育个体在观察目标导向抓握动作时，μ节律衰减所表现出的头皮地形图特征。此处显示了该μ节律衰减在头皮地形图上表现为中央区域电极记录的振幅降低。在观察生物运动期间，mu 频率的平均谱功率相对于基线减弱。而在观察非生物运动期间，mu 功率不会减弱；但在动作执行和动作观察过程中，mu 功率均相对于基线减弱。对于一名正常发育的6岁男性而言，一旦掌握了该技术，包括数据采集和处理，若操作正确，可在受试者每次实验后两小时内完成。在该技术开发之后。该技术为临床神经科学领域的研究人员探索自闭症谱系障碍的潜在机制铺平了道路。观看本视频后，您应能充分理解一种用于评估人类镜像神经元系统激活的方法。脑电图（EEG）是一种高效且非侵入性的方法，可用于理解大脑如何处理社会信息。

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Medicine

医学

脑电图沐节奏典型和非典型发展

高密度阵列脑电图正越来越多地被用于研究婴儿和成人的社会认知功能。本文介绍了一种已建立的方法学，该方法相较于传统的婴儿和成人脑电图研究方法具有显著改进。...

使用高密度阵列脑电图（dEEG）研究婴儿与成人的社会认知能力

本视频介绍了新生儿脑电活动及其感觉反应的背景理论，随后展示了在新生儿重症监护室中进行记录的实际操作过程。...

早产儿脑电图：一种多模态神经生理学方案

近年来，人们对认知神经科学研究中头皮记录的电活动的皮层源定位越来越感兴趣。本文介绍了在伦敦婴儿实验室如何对2岁及以上儿童进行高密度脑电图（EEG）数据的采集，以及如何处理记录数据以进行皮层源估计。...

儿童高密度脑电图记录的皮层源分析

高密度脑电图（dEEG）正越来越多地被用于研究生命早期阶段的大脑发育与可塑性。本文介绍了一种基于传统脑电图记录的先进分析技术应用，旨在揭示婴儿大脑快速听觉加工过程中的振荡动态特性。...

婴儿听觉加工与事件相关脑振荡

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在同步脑电图与功能性磁共振成像期间可靠获取脑电图数据

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基于家庭环境的婴儿-照料者社交互动脑电超扫描

了解利用脑电图μ节律衰减评估镜像神经元系统激活的计算方法。该技术适用于自闭症谱系障碍患者及典型发育人群，为非侵入性神经生理学研究提供高效解决方案。

典型与非典型发育中的脑电μ节律

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