2023年7月14日
该实验方案展示了在脑卒中患者上肢运动过程中采集和分析脑电图(EEG)信号的范式。在受损上肢运动期间,低-beta频段EEG功能网络的改变被观察到,并与运动功能障碍程度相关。
本方案有助于研究中风患者在特定任务下的神经活动,从而发现与其运动功能障碍程度及运动功能恢复相关的潜在生物标志物。本技术利用特定任务下的脑电图(EEG)揭示与中风患者运动功能障碍相关的复杂神经炎症反应过程,包括病灶同侧与对侧半球之间的相互作用。
该方法可评估卒中患者运动功能障碍的神经生理学特征。结合运动功能评估,能够对其运动缺陷进行全面分析。此范式所测量的指标有望作为卒中患者视觉功能恢复的生物标志物。
对于该研究而言,采用此范式将有助于深入了解运动功能障碍及其恢复的神经生理学机制。在招募患者后,于显示器中央分别呈现“闭合”和“开放”两种视觉刺激,每种持续30秒,以获取静息态脑电图(EEG)的基线数据。
在此期间,受试者需闭眼后再睁眼。接着,呈现手部运动图像 3 秒,以指示受试者执行手部伸展动作。随后显示一个注视标记 5 秒,作为休息阶段。
让受试者坐在舒适的扶手椅上,面朝显示器。为确保准确的脑电图(EEG)测量,根据受试者的头围选择合适尺寸的EEG帽。依据文中所述的国际10-20系统定位Cz位置,并调整EEG帽使Cz电极与受试者的Cz位置对齐。
当脑电帽正确放置后,按照扩展的国际10-10系统,在头皮上安装32个银/氯化银头皮电极,接地电极置于FPz,参考电极置于FCz。打开脑电系统,进入配置界面,然后选择放大器。
选择LiveAmp并点击“确定”。搜索LiveAmp功能以建立无线连接。然后使用导电凝胶调节脑电电极与头皮之间的阻抗水平。使用凝胶固定头发,以避免遮挡电极和头皮。
执行阻抗检查功能,以监测每个电极的阻抗水平。接下来,执行监测功能,以在实时脑电图信号监测中确认所有电极具有相似的振幅水平。为获得稳定的脑电图数据采集,应使用两台独立的个人计算机分别用于呈现外部刺激和记录脑电图数据。
然后,根据实验范式,使用编程软件创建一个用于向参与者呈现实验刺激的刺激程序。以监控模式运行该程序以呈现实验刺激。每次呈现刺激时,确认事件信息在脑电图记录软件底部被准确标记。
启动脑电图记录软件,并使用编程软件根据实验范式运行刺激呈现程序,以避免数据遗漏。随后,按照实验范式以1,000赫兹的采样率进行脑电图测量。各手部运动任务的拓扑低β频段事件相关去同步化(ERD)图谱如下所示。
在患侧和非患侧手部运动任务中,与同侧半球相比,对侧半球表现出显著更强的低beta频段事件相关去同步(ERD)。四个加权全局网络特征的定量结果显示,在执行患侧手部运动任务时,网络强度和聚类系数指标均显著低于非患侧手部运动任务;同时,患侧手部运动任务期间的路径长度显著增加。
两种任务之间的小世界属性没有显著差异。alpha频段同侧-对侧网络强度的聚类系数和小世界属性与FMA评分呈正相关,而路径长度与FMA评分呈负相关。为了获得高质量的脑电图(EEG)数据,正确地将EEG电极放置在指定位置,并调节电极与头皮之间的阻抗水平至关重要。
该技术可在临床实验室环境中评估中风患者运动功能障碍的神经生理学特征,将为临床研究人员探究运动功能障碍的神经生理机制提供机会。
查看完整文字稿并访问数千部科学视频
本研究详细阐述了一项在脑卒中患者上肢运动过程中采集和分析脑电图(EEG)信号的实验方案。该研究旨在探讨与运动功能障碍及恢复相关的任务特异性神经活动,重点分析受损肢体与非受损肢体之间EEG模式的差异。
慢性卒中患者上肢运动期间的定量脑电图网络指标为评估运动功能障碍严重程度及恢复潜力提供了一种非侵入性的生物标志物策略。该方法能够对神经生理学变化进行客观、可重复的测量,有助于提升转化型生物标志物开发中的预测可信度。将基于脑电图的指标整合到早期发现和临床前工作流程中,可降低神经康复研发中靶点验证的风险,并为项目组合的推进决策提供依据。
脑电图网络分析作为一种定量工具,可整合到从发现到临床前研究的连续过程中,用于中风研究中的假设检验、靶点验证和转化生物标志物的比对。