用耳脑电图记录大脑活动
2023年3月31日
这里介绍的是使用c-grid（耳脑电图，以cEEGrid的名称出售）长时间记录实验室内外大脑活动的程序。该协议描述了如何设置这些数组以及如何使用它们记录大脑活动。
大家好，我是奥尔登堡大学日常生活神经生理学小组的Martin Bleichner。我们使用cEEGrid来研究实验室以外的大脑过程。cEEGrid的最大优点是您可以在日常生活中记录脑电图。
该协议的目标是帮助您获得高质量的耳脑电图数据。我们展示了如何使用cEEGrid获得最佳结果，如何准备cEEGrids，如何准备参与者以及如何进行记录。cEEGrid有两个方面。
外面有黑色文字。电极的导电表面位于内部，在录制过程中它们面向参与者的皮肤。小心处理 cEEGrids。
请勿触摸导电表面，不要过度弯曲cEEGrids，并避免拉扯它们。为了确保您的cEEGrids正常工作，我们建议您在录制之前对其进行测试。已经使用的cEEGrids也可以再次重复使用。
要检查每个电极，可以使用万用表。首先设置万用表以测量电阻，然后将万用表的一个引脚连接到cEEGrid电极，另一个引脚连接到cEEGrid上的相应触点。检查是否测量电阻。
或者，您可以使用电极凝胶桥接所有cEEGrid电极。确保电极之间没有间隙。桥接电极后，将cEEGrid连接到放大器的连接器上。
要查看信号，您需要根据连接器布局将 cEEGrid 连接到具有参考和接地电极的一侧。检查是否看到所有电极的低阻抗。您应该看到八个记录电极亮起。
然后擦去凝胶。为了获得最佳记录效果，参与者应该拥有清洁和干燥的头发，没有任何产品。为了让参与者做好准备，您需要进入耳朵后面和周围的区域。
对于较长的头发，请使用发夹以方便取用。将cEEGrid放在参与者的耳朵周围，看看它如何适合。另外，检查它是否可以在不接触耳朵的情况下放置在耳朵周围。
cEEGrid 不应触摸耳后部或耳垂，因为这会在一段时间后感到不舒服。这种改装还指示了cEEGrid将覆盖的区域，之后需要清洁。cEEGrids有一种尺寸，可能不适合所有耳朵尺寸。
对于较大的耳朵，用一把小剪刀在 C 内部的电极周围剪一些塑料。特别注意不要切入电极或导电路径。使用研磨电极凝胶以一点压力清洁参与者耳朵周围的皮肤，但要确保参与者保持舒适。
确保清洁整个区域，该区域将被cEEGrid覆盖，慷慨。请您的参与者指出是否有任何准备步骤对他们来说不舒服。涂抹凝胶后，用酒精清洁耳后区域。
然后用干净的毛巾擦干。皮肤清洁可以决定成功与否的录音。作为附加选项，您还可以在耳朵后面放置一小条医用胶带，以获得更高的舒适度。
在每个电极周围贴上双面胶贴纸。确保贴纸没有覆盖电极的连接表面。然后在每个电极上放置少量大约扁豆大小的电极凝胶。
避免使用过多的凝胶，因为这可能会溢出到粘合材料上并减少对皮肤的粘附。过多的凝胶也会在电极之间形成桥梁。取下不干胶贴纸。
在此步骤中取出凝胶的地方重新涂抹凝胶。要求参与者将头发远离耳朵，以免妨碍安装。尽可能将任何头发移开，使贴纸直接接触皮肤。
根据发际线的不同，对于耳朵正上方的头发来说，这并不总是可行的。将cEEGrid放在耳朵周围，就位后将其按入皮肤。确保不要将cEEGrid放在离耳朵太近的地方，因为这可能会让参与者感到不舒服。
在cEEGrid和耳朵背面之间留出一些空间，一到两毫米。另外，请参与者按压电极。取下所有发夹。
如有必要，您现在也可以小心地将眼镜或面膜条放在耳朵上。对另一只耳朵重复此过程。总而言之，首先，用研磨凝胶清洁皮肤。
其次，用酒精清洁皮肤。第三，用干净的毛巾擦干。一些 cEEGrids 还带有预附的 C 形贴纸，如下所示。
程序保持不变。在每个电极上加入一小滴电极凝胶，然后取下C形贴纸。同样，将cEEGrid放在耳朵周围，就位后将其按在皮肤上。
如果 cEEGrid 粘得不好，或者信号质量差，我们建议取下 cEEGrid，擦去参与者耳朵周围的残留凝胶，并安装新的 cEEGrid。在下一步中，我们将cEEGrids连接到放大器。将连接器连接到移动脑电放大器。
然后将 cEEGrids 连接到连接器。cEEGrid可以通过正确的连接器连接到任何放大器。确保您知道连接器的布局，包括接地电极和参比电极的位置。
例如，要将放大器固定到位，您可以使用头带。或者，我们在这里使用内置于颈部扬声器中的放大器，我们称之为nEEGlace。nEEGlace使设置更舒适，更快捷。
连接时，避免过度弯曲 cEEGrids 或拉动 cEEGrid。请注意，将 cEEGrids 的右侧插入连接器。连接到智能手机或笔记本电脑后，请检查电极的阻抗。
阻抗通常会随着时间的推移而提高，并且开始时每个电极不需要低于 10 千欧。接下来，简要检查脑电图信号。让您的参与者在观看相应的脑电图信号时咬紧下巴、眨眼和闭上眼睛。
如果到目前为止一切正常，您就可以开始实验并收集数据了。完成数据记录后，断开cEEGrids与放大器的连接，然后卸下放大器。轻轻地从参与者身上取下cEEGrids。
确保避免过度弯曲cEEGrid或拔掉参与者的头发。要清洁cEEGrids，请将其浸泡在水中几分钟，然后小心地拆下粘性贴纸，并冲洗掉任何剩余的电极凝胶。同样，请注意不要划伤材料。
cEEGrids干燥后，可以再次重复使用。实验者在使用cEEGrids时可能会犯一些错误。在这里，我们展示了它们的一些示例数据。
在这里，我们说明了不使用凝胶时的数据外观 cEEGrids具有湿电极，不使用凝胶就无法工作。如果使用过多的凝胶，cEEGrid的电极可能会桥接。此处显示了此方案的数据。
桥接电极显示完全相同的信号。当仔细进行准备和装配时，您可以期待高质量的数据，我们在这里显示这些数据。最后，我们录制了一个钢琴演奏古怪的任务，我们经常演奏一个音调，不经常弹另一个音调。
参与者被指示计算不常见的音调。此处显示了此实验的数据。在这里，我们看到了预期的ERP响应，例如P3组件表示不常见的音调。
如果您仔细遵循这些步骤，您将获得高质量的耳脑电图数据。我们希望该协议可以帮助您推进研究。
概述
本研究提出了一种使用cEEGrid（耳部脑电图）在实验室外环境中长时间记录脑活动的程序。该协议详细说明了cEEGrid阵列的设置和记录技术，以确保高质量的耳部EEG数据。
关键研究组成部分
科学领域
- 神经科学
- 电生理学
- EEG记录技术
背景
- cEEGrid允许在日常生活环境中进行EEG记录。
- 它设计用于长时间使用和参与者舒适性。
- 适当的设置和参与者准备对于获得最佳结果至关重要。
- 皮肤准备和电极放置显著影响记录质量。
研究目的
- 为在各种环境中有效使用cEEGrid提供详细协议。
- 确保在日常活动中收集高质量的EEG数据。
- 为未来研究人员标准化准备和设置程序。
使用的方法
- 利用cEEGrid收集耳部EEG数据。
- 通过特定的皮肤清洁和电极放置程序准备参与者。
- 用万用表测试电极以确保功能性，这在记录之前进行。
- 参与者的头发以及与移动放大器的校准也被视为关键的设置要素。
主要结果
- 通过精心的设置和参与者护理确保了高质量的记录。
- 提供了有关有效电极放置和皮肤准备技术的见解。
- 强调了在数据收集期间测试cEEGrid和参与者舒适性的重要性。
- cEEGrid设置能够在现实世界情况下连续监测脑活动。
结论
- 该协议增强了在自然环境中研究脑活动的能力。
- 它表明仔细的准备可以导致更可靠的EEG记录。
- 研究结果支持神经科学研究中EEG应用的进步。
常见问题
Executive Industry Relevance
Ear-electroencephalography (cEEGrid) enables non-invasive, long-duration brain activity monitoring in real-world environments, supporting translational neuroscience and cognitive biomarker discovery. Its unobtrusive design and standardized preparation protocol facilitate high-quality data collection outside traditional lab settings, advancing early-stage target validation and mechanistic de-risking in neuropharma pipelines. This capability enhances predictive confidence for CNS portfolio decisions and supports scalable, reproducible data acquisition across diverse research contexts.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Enables hypothesis-driven interrogation of cognitive and neural processes in naturalistic settings.
- Supports functional target validation by capturing real-world brain activity signatures.
- Facilitates mechanistic de-risking through reproducible, high-fidelity electrophysiological data.
- Improves predictive confidence for CNS target selection and triage.
Screening & Assay Development
- Provides validated, portable EEG systems for standardized cognitive and neurophysiological assays.
- Ensures reproducibility and quantitative output through rigorous electrode preparation and signal quality checks.
- Enables scalable screening of cognitive endpoints in both controlled and ambulatory environments.
- Supports reliable evaluation of compound effects on brain activity in translational models.
Translational & Preclinical Research
- Aligns with disease-relevant endpoints by enabling continuous monitoring of neural biomarkers in daily life.
- Bridges discovery and preclinical validation through consistent, real-world data acquisition.
- Reduces translational risk by supporting biomarker continuity from early research to preclinical studies.
- Enhances predictive de-risking for CNS asset advancement.
Pipeline & Workflow Integration
The cEEGrid protocol integrates from early discovery through preclinical research, enabling seamless data flow and hypothesis testing across the CNS R&D continuum.
- Discovery Biology: Supports robust hypothesis testing and pathway clarification via real-world EEG data.
- Screening: Delivers assay-ready, reproducible, and quantitative electrophysiological outputs for compound evaluation.
- Analytics: Provides high-quality, multi-channel EEG signals for comparative and statistical analysis of cognitive endpoints.
- Translational Research: Maintains biomarker alignment and data continuity from discovery to preclinical validation.
- Enterprise Reuse: Offers a reusable, standardized platform for diverse CNS research and development programs.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence and reduces mechanistic ambiguity in CNS target validation.
- Operational Value: Standardizes data collection, enhances reproducibility, and supports scalable deployment in varied environments.
- Strategic Value: Enables informed go/no-go decisions and capital-efficient portfolio management for CNS assets.
- Portfolio Impact: Supports risk-adjusted prioritization and advancement of neuropharma candidates.
Implementation Considerations
- Requires expertise in EEG setup, electrode handling, and participant preparation.
- Needs compatible amplifiers, impedance monitoring, and data acquisition infrastructure.
- Demands cross-team standardization of preparation and signal quality assessment protocols.
- May require adaptation for participants with varying ear sizes or hair types.
- Signal quality is sensitive to electrode placement, gel application, and participant comfort.
