Name: Extraction der EVP-Komponente aus dem Oberflächen-EMG (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2009-12-16T16:05:00.000+00:00
Duration: 7 min 16 s
Description: Lernen Sie die Extraktion der Endplattenpotenzial-Komponente aus Oberflächen-EMG mittels digitaler Filterung. Diese Methode zeigt Oszillationen bei etwa 30 Hz und liefert wertvolle Einblicke für neurologische Diagnostik.

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Ich möchte großen Dank an David Carlson, Professor für Englisch an der Matsumoto Dental University, bieten für die freundliche Unterstützung beim Schreiben dieses Berichts. Ich möchte auch Tadafumi Adachi, ein Seminarist in unserem Labor für seine Compliance als Thema in dieser Untersuchung danken.

1. Vorbereitung der EMG-Elektroden <ol><li> Beginnen Sie mit der Vorbereitung neun Elektroden. Acht von ihnen sind für die Aufnahme Signale von Websites, auf den Muskel eingesetzt, und man ist eine Referenz-Elektrode. </li><li> Nach dem Anschließen des Aufzeichnungs-und Referenz-Elektroden an den Verstärker, füllen Sie die Scheiben mit elektrischen Leitwert einfügen. Jeder Typ ist OK, aber eine niedrige Fluid ist besser. </li><li> Vor dem Anbringen der Elektroden auf die Haut, haben das Thema fest nach unten, und bestimmen Sie die ungefähre Lage des M. masseter auf dem Gesicht. </li><li> Die überlegene Sehne des M. masseter wird an der Jochbogen und seine untere Sehne um den Winkel des Unterkiefers. </li><li> Legen Sie die acht Aufnahmen Elektroden auf ein langes Stück Klebeband in gleich zwischen den Elektroden entfernt, und befestigen Sie das Array auf der Hautoberfläche. Die erste Aufnahme Elektrode auf der Jochbogen und der letzte auf den Winkel des Unterkiefers gelegt. </li><li> Schließlich legen die Bezugselektrode auf die Nasenspitze. </li></ol> 2. EMG-Aufzeichnung <ol><li> Aufnahme zu beginnen, legen Sie zunächst die Parameter der Multi-Kanal-Analog-Verstärker (MEG6100). Stellen Sie die Verstärkung auf x 500, der Tiefpassfilter auf 0,5 Hz, und die Hochpassfilter bis 10 kHz. </li><li> Schließen Sie die acht Ausgänge der analogen Verstärker zu einem Analog-Digital-Wandler (PCI-MIO-16E-4). Das digitale Signal wird mit LabView-Software mit einer Abtastrate von 20 kHz verarbeitet. </li><li> Wenn alles angeschlossen ist, aufnehmen EMGs bei schnellen Kaugummi ballt auf der ipsilateralen Seite. </li><li> Die Spuren aus den acht Kanäle sind auf der LabView-Display sofort nach der Aufnahme abgeschlossen ist vorgestellt. </li></ol> 3. EVP-Extraktion und Beobachtung ihrer Funktionen <ol><li> Zur Extraktion der EVP-Komponente, entfernen Sie zunächst das Aktionspotential Komponente aus dem Roh-EMG mit Hilfe eines High-Cut digitale Filter (Butterworth-Filter). </li><li> Beginnen Sie die Anwendung der Filter mit einer Grenzfrequenz von 10 Hz. Eine langsame Welle, die in die positive oder negative Richtung lenkt erscheinen soll. Diese Welle entspricht der EVP, und der Unterschied in der Polarität spiegelt die sink-source Verhältnis der Endplatte Strom. </li><li> Bei der Aufnahme von M. masseter, ist die negative Auslenkung der Welle in die Spur aus den minderwertigen Aufnahmen vor Ort erwartet, und die Polarität sollte ca. 3 Seiten weg von dieser Site. </li><li> Die Größe der EVP-Komponente kann als Gipfelpunkt der Ablenkung oder eine Fläche bei der Auslenkung gemessen werden. </li><li> Die Änderung der Polarität des EVP-Komponente kann durch Auftragen der EVP-Welle von jedem Kanal gegen eine Referenz-Kanal, der die negative Auslenkung zeigte ermittelt werden. </li><li> Jetzt durch die Erhöhung der Grenzfrequenz, wird die langsame Welle geworden oszillatorische. Die Schwingung wird mit zunehmender cut-off Frequenz zu erhöhen und wird in der Regel werden bei einem Cut-off Frequenz von 30 Hz auf der Hand. </li><li> Die Phase der Welle wird über die Spur, in der die Polarität der 10Hz gefiltert EVP-Welle zeigte eine Umkehr umkehren. </li><li> Die Phasenverschiebung der Schwingung kann mit der gleichen Grafiken, die auf die 10Hz-gefiltert EVP Welle aufgebracht wurden überprüft werden. </li><li> Aus dem Intervall zwischen benachbarten positive und / oder negative Spitzen der Schwingung, können wir eine Annäherung an die Frequenz der Schwingung </li></ol> 4. EMG-Aufzeichnung Ergebnisse <img src="/files/ftp_upload/1653/1653Fig1a.jpg" alt="Abbildung 1 a"> Abbildung 1a: Dargestellt ist hier eine schematische Darstellung der acht Standorten entlang des M. masseter, die aus aufgenommen wurden. <img src="/files/ftp_upload/1653/1653Fig1b.jpg" alt="Abbildung 1 b"> Abbildung 1b: Wir sehen eine Probe der monopolaren EMGs gleichzeitig von den Seiten über den Masseter in Reaktion auf schnelle gum Pressen auf der ipsilateralen Seite aufgezeichnet. Die EVP-Komponente extrahiert wurde mit Hilfe eines High-Cut digitales Filter mit einer Grenzfrequenz von 10 Hz, die auf jeder EMG überlagert wird. In dieser Studie war die negative Ausschlag in Spuren-5 und -6 beobachtet und die Polarität zwischen Spur-3 geändert. <img src="/files/ftp_upload/1653/1653Fig1c.jpg" alt="Abbildung 1c"> Abbildung 1c: Wenn die Cut-Off-Frequenz des high-cut digitale Filter 30Hz eingestellt wurde, zeigte die langsame Welle eine Schwingung. Seine Phase auch über Spur 3, wobei die Polarität der 10Hz-gefiltert EVP Welle verändert verschoben. Das Intervall zwischen den benachbarten positiven Spitzen der Schwingung gemessen wurde. In diesem Thema war die durchschnittliche Inter-Peak-Intervall 31,7 ± 6,5 msec über 16 Aufnahmen.

<ol><li>Eccles, J. C. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aEccles%2C+JC+%22The+physiology+of+synapses%22">The physiology of synapses</a>. , 1st ed, Springer-Verlag. Berlin. (1964).</li>
<li>Mitzdorf, U. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Current+source-density+method+and+application+in+cat+cerebral+cortex%3A+investigation+of+evoked+potentials+and+EEG+phenomena%5BTitle%5D)+AND+%22Physiol.+Rev%22%5BJournal%5D)">Current source-density method and application in cat cerebral cortex: investigation of evoked potentials and EEG phenomena.</a> Physiol. Rev. 65, 37-100 (1985).</li>
<li>Rall, W., Shepherd, G. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Theoretical+reconstruction+of+field+potentials+and+dendrodendritic+synaptic+interactions+in+olfactory+bulb%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Neurophysiol%22%5BJournal%5D)">Theoretical reconstruction of field potentials and dendrodendritic synaptic interactions in olfactory bulb.</a> J. Neurophysiol. 31, 884-915 (1968).</li>
<li>Richardson, T. L., Turner, R. W., Miller, J. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Action-potential+discharge+in+hippocampal+CA1+pyramidal+neurons%3A+current+source+density+analysis%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Neurophysiol%22%5BJournal%5D)">Action-potential discharge in hippocampal CA1 pyramidal neurons: current source density analysis.</a> J. Neurophysiol. 58, 981-996 (1987).</li>
<li>Kumai, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Location+of+the+neuromuscular+junction+of+the+human+masseter+muscle+estimated+from+the+low+frequency+component+of+the+surface+electromyogram%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Jpn.+Physiol%22%5BJournal%5D)">Location of the neuromuscular junction of the human masseter muscle estimated from the low frequency component of the surface electromyogram.</a> J. Jpn. Physiol. 55, 61-68 (2005).</li>
<li>Mito, K., Sakamoto, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Distribution+of+muscle+fiber+conduction+velocity+of+m.+masseter+during+voluntary+isometric+contraction%5BTitle%5D)+AND+%22Electroencephalogr.+Clin.+Neurophysiol%22%5BJournal%5D)">Distribution of muscle fiber conduction velocity of m. masseter during voluntary isometric contraction.</a> Electroencephalogr. Clin. Neurophysiol. 40, 275-285 (2000).</li>
<li>Tokunaga, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Two-dimensional+configuration+of+the+myoneural+junctions+of+human+masticatory+muscle+detected+with+matrix+electrode%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Oral+Rehabili%22%5BJournal%5D)">Two-dimensional configuration of the myoneural junctions of human masticatory muscle detected with matrix electrode.</a> J. Oral Rehabili. 25, 329-334 (1998).</li>
<li>Rohen, J. H., Yokochi, C., Lűtjen-Drecoll, E. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aRohen%2C+JH+%22Color+atlas+of+anatomy%22">Color atlas of anatomy</a>. , 6th ed, Lippincott Williams and Wilkins. Philadelphia. (2006).</li>
<li>Wichmann, T., DeLong, M. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Oscillation+in+the+basal+ganglia%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Oscillation in the basal ganglia.</a> Nature. 400, 621-622 (1999).</li>
</ol>

<ol><li> Als negatives Potential gilt als durch eine Strömung in der Endplatte Strom, und die positiven Ausschlag gebildet werden, durch die flow-out [1,2,3,4], muss die Spur, welche die meisten negativen Ausschlag nach entsprechen site Ortung der neuromuskulären Synapse [5]. Abbildung 1b zeigt der neuromuskulären Synapse des M. masseter in seinem unteren Teil in der Nähe zu finden, um den Winkel des Unterkiefers, die ungefähr die gleiche ist wie Ergebnisse mit einer anderen Methode unter Verwendung der Leitung Weise der Motoreinheit Aktionspot...

<table><tbody><tr><td>Analogfilter</td><td>Nihon Kohden</td><td>MEG6100</td><td>Vorverstärker, Hauptverstärker</td></tr><tr><td>A/D-Wandler</td><td>National Instruments</td><td>PCI-MIO-16E-4</td><td>PCI-Board für Computer</td></tr><tr><td>Verbindungsinterface</td><td>National Instruments</td><td>BNC-2090</td><td>8-Kanal-BNC-Adapter</td></tr><tr><td>Scheibenelektroden</td><td>Nihon Kohden</td><td>NS-11</td><td>Ag/AgCl (&amp;#934;8 mm)</td></tr><tr><td>Elektrodenpaste</td><td>Sanshin</td><td>SA-5</td><td>Halbflüssige Kohlenstoffpaste</td></tr><tr><td>LabVIEW (Digitalfilter)</td><td>National Instruments</td><td>V. 8.5</td><td>Programmiersprache</td></tr><tr><td>Kaugummi</td><td>Lotte</td><td>Green gum</td><td>Testnahrung beim Zähneknirschen</td></tr></tbody></table>

extraction der evp-komponente aus dem oberflächen-emg

Extraction of the EPP Component from the Surface EMG

Eine Oberfläche Elektromyogramm (EMG), vor allem, wenn in der Nähe der neuromuskulären Synapse aufgenommen, wird erwartet, dass die Endplatte Potential (EPP)-Komponente, die mit einem entsprechenden Signal-Filter extrahiert werden kann, enthalten. Zwei Faktoren sind wichtig: Die EMG ist in monopolaren Mode aufgezeichnet werden, und die Aufnahme getan werden muss, so die tiefen Frequenzen entsprechend der EVP nicht beseitigt ist. Dieser Bericht erläutert, wie die EVP-Komponente aus dem EMG des M. masseter Extrakt in einem menschlichen Subjekt. Die Oberflächen-EMG wird von acht Standorten mit traditionellen Scheiben-Elektroden entlang über den Muskel ausgerichtet aufgezeichnet, mit der gleichen inter-Elektrode Abstand von der Jochbogen, um den Winkel des Unterkiefers in Antwort auf schnelle gum ballte. Eine Referenzelektrode ist an der Spitze der Nase platziert. Die EVP-Komponente aus dem Roh-EMG durch Anlegen eines High-Cut digitale Filter (2. Dimension Butterworth-Filter) mit einer Reichweite von 10-35 Hz extrahiert. Wenn der Filter auf 10 Hz eingestellt ist, lenkt die extrahierten EVP-Welle entweder negativ oder positiv abhängig von der Aufnahme vor Ort. Der Unterschied in der Polarität spiegelt die sink-source Verhältnis der Endplatte Strom, mit dem Standort zeigt die negative Auslenkung entspricht der neuromuskulären Synapse. Im Falle des M. masseter ist der neuromuskulären Synapse schätzungsweise in den unteren Teil nahe dem Winkel des Unterkiefers befinden. Die EVP-Komponente stellt eine interessante Schwingung, wenn der Cut-Off-Frequenz des high-cut digitale Filter mit 30 Hz eingestellt ist. Die EVP Schwingung bedeutet, dass die Muskelkontraktion ist in einer intermittierenden Weise eingestellt. Abnormal Zittern begleitet verschiedene Arten von Krankheiten können im Wesentlichen aufgrund dieser EPP Schwingung, die langsamer wird und ist schwer zu hören.

Die Endplatte Potential (EPP)-Komponente kann von der Oberfläche EMG extrahiert werden mit einem digitalen Filter. Die extrahierten EVP zeigt Schwingung mit einer Frequenz von etwa 30 Hz.

Extraction der EVP-Komponente aus dem Oberflächen-EMG

Es ist zu erwarten, dass ein Oberflächenelektromyogramm (EMG), insbesondere wenn es in der Nähe der neuromuskulären Endplatte aufgezeichnet wird, die Komponente des Endplattenpotenzials (EPP) enthält ...

Bei einem ionischen synaptischen Mechanismus bildet die postsynaptische Membran die Senke für den Strom des depolarisierenden Potentials. Ein negatives Potentialfeld sollte im äußeren Medium um die Endplatte herum erzeugt werden, bezogen auf einen entfernten Punkt, der möglicherweise mittels monopolarer Oberflächen-EMG nachweisbar ist. Wenn das dem Endplattenpotential oder EPP entsprechende Potential von der Hautoberfläche detektiert werden kann, wird dies nützliche Informationen für verschiedene medizinische Fachgebiete liefern.Hallo, ich bin Kuma vom Maxillofacial Laboratory der Abteilung für Zahnmedizin an der Mass University. Heute zeige ich Ihnen ein Verfahren zur Extraktion der EPP-Komponente aus dem Oberflächen-EMG. In unserem Labor verwenden wir dieses Verfahren, um die EPP-Eigenschaften zu untersuchen.Beginnen wir also. Bereiten Sie zunächst neun Elektroden vor und schließen Sie sie an die entsprechenden Positionen am Verstärker an.Acht davon dienen der Ableitung von Signalen von Stellen über dem Muskel, und eine ist eine Referenzelektrode. Nachdem Sie die Ableit- und Referenzelektroden mit dem Verstärker verbunden haben, füllen Sie die Scheiben mit leitfähiger Elektropaste; jede Art von Paste ist geeignet. Eine Paste mit geringem Flüssigkeitsgehalt ist jedoch besser.Bevor die Elektroden auf der Haut befestigt werden, bitten Sie die Versuchsperson, fest zuzubeißen, und bestimmen Sie die ungefähre Lage des Musculus masseter im Gesicht. Der obere Sehnenansatz des Musculus masseter verbindet sich mit dem Zygoma, und der untere Sehnenansatz mit dem Unterkieferwinkel, wozu ein langes Stück Klebeband verwendet wird. Markieren Sie acht Ableitstellen am Zygoma und am Unterkieferwinkel.Platzieren Sie nun die acht Ableitelektroden in gleichem Elektrodenabstand auf dem Klebeband und befestigen Sie das Array auf der Hautoberfläche. Die erste Ableitelektrode wird am Jochbogen platziert und die letzte am Unterkieferwinkel. Befestigen Sie abschließend die Referenzelektrode an der Nasenspitze.Bei platzierten Elektroden kann die Elektromyogramm- (EMG-)Aufzeichnung beginnen. Zunächst stellen Sie die Parameter des mehrkanaligen Analogverstärkers ein. Setzen Sie die Verstärkung auf X 500, den Tiefpassfilter auf 0,5 Hertz und den Hochpassfilter auf 10 Kilohertz.Verbinden Sie die analogen Ausgänge des Verstärkers mit einem Analog-Digital-Wandler. Das digitale Signal wird mit der LabVIEW-Software bei einer Abtastrate von 20 Kilohertz verarbeitet, sobald alles angeschlossen ist. Nehmen Sie die EMGs während schnellen Kaugummiklammern auf der ipsilateralen Seite auf.Die Spuren aus den acht Kanälen werden unmittelbar nach Abschluss des Aufnahmeprozesses auf der Lab-View-Anzeige dargestellt. Nun sehen wir uns an, wie die Endplattenpotential-Komponente des Signals extrahiert werden kann, um die EPP-Komponente zu erhalten. Entfernen Sie zuerst die Aktionspotential-Komponente aus den rohen EMGs.Unter Verwendung eines digitalen Hochpassfilters beginnen Sie mit der Anwendung des Filters bei einer Grenzfrequenz von 10 Hertz. Es sollte eine langsame Welle erscheinen, die in positive oder negative Richtung abgelenkt wird. Diese Welle entspricht dem EPP, und der Unterschied in der Polarität spiegelt die Sync-Quellenbeziehung des Endplattenstroms wider.Bei der Ableitung vom Musculus masseter wird die stärkste negative Ausschlagung der Welle in der Spur der am weitesten kaudal gelegenen Ableitstelle erwartet, und die Polarität sollte sich etwa drei Ableitstellen von dieser Stelle entfernt umkehren. Die Amplitude der EPP-Komponente kann als Spitzenwert der Ausschlagung oder als Fläche während der Ausschlagung gemessen werden. Durch Auftragen der EPP-Welle jedes Kanals gegen einen Referenzkanal, der die stärkste negative Ausschlagung zeigte, kann die Polaritätsänderung der EPP-Komponente bestimmt werden.Wenn nun die Grenzfrequenz des verwendeten Filters erhöht wird, wird die Langsames Welle oszillatorisch. Die Oszillation nimmt mit steigender Grenzfrequenz zu und wird im Allgemeinen bei einer Grenzfrequenz von 30 Hertz deutlich sichtbar. Die Phase der Welle kehrt sich entlang der Spur um, in der die Polarität der mit 10 Hertz gefilterten EPP-Welle eine Umkehrung zeigte.Die Phasenverschiebung der Oszillation kann mit denselben Diagrammen überprüft werden, die auf die 10-Hertz-gefilterte EPP-Welle aus dem Intervall zwischen benachbarten positiven und/oder negativen Peaks der Oszillation angewendet wurden. Wir können eine Abschätzung der Frequenz der hier gezeigten Oszillation erhalten. Dargestellt ist ein Schema der acht Stellen entlang des Musculus masseter, von denen aufgezeichnet wurde. Nun sehen wir eine Probe der gleichzeitig von den Stellen über dem Musculus masseter aufgezeichneten monopolaren EMGs.Als Reaktion auf eine schnelle Kiefermuskelkontraktion auf der ipsilateralen Seite wurde die EPP-Komponente mithilfe eines digitalen Hochpassfilters mit einer Grenzfrequenz von 10 Hertz extrahiert, der jeweils über das rohe EMG gelegt wurde. In diesem Versuch zeigten die Spuren minus fünf und minus sechs die stärkste negative Ausschlagung, und die Polarität änderte sich über die Spur minus drei hinweg, als die Grenzfrequenz des digitalen Hochpassfilters auf 30 Hertz eingestellt wurde. Die langsame Welle zeigte eine Oszillation.Die Phase verschob sich ebenfalls entlang der Spur drei, wo sich die Polarität der 10-Hertz-gefilterten EPP-Welle änderte. Bei diesem Probanden wurde der Abstand zwischen benachbarten positiven Peaks der Oszillation gemessen. Das durchschnittliche Intervall zwischen den Peaks betrug über 16 Aufnahmen hinweg 31,7 Millisekunden.Wir haben Ihnen gerade gezeigt, wie die EPP-Komponente aus der Oberflächen-EMG-Aufzeichnung extrahiert wird. Bei Durchführung dieses Verfahrens ist es wichtig, verschiedene Aufzeichnungsparameter geeignet für das EPP-Signal einzustellen und die EMGs in monopolarer Weise aufzuzeichnen. Das war's.Vielen Dank fürs Zuschauen und viel Erfolg bei Ihren Experimenten.

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Forschung

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Biologie

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Gleichzeitige Intrazelluläre Aufnahme eines Lumbar Motoneuron und dem Force durch seine Motor Unit in der adulten Maus Produziert<em&gt; In vivo</em

Quelle:Hila Man1, Paul F. Funk2, Ieva Vebraite-Adereth3, Christoph Anders4, Orlando Guntinas-Lichius2, Yael Hanein1,3,51Sagol School of Neuroscience, Universität Tel Aviv, 2Klinik für Hals-Nasen-Heilkunde, Universitätsklinikum Jena, Friedrich-Schiller-Universität Jena, 3Fakultät für Elektrotechnik, Universität Tel Aviv, 4Abteilung Motorforschung, Pathophysiologie und Biomechanik, Klinik für Unfall-, Hand- und Wiederherstellungschirurgie, Universitätsklinikum Jena, Friedrich-Schiller-Universität...

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