Die Untersuchung der Eigenschaften des episodischen Gedächtnisses mit Event-related potentials bei Patienten mit Alzheimer-Krankheit

Das übergeordnete Ziel des folgenden Experiments ist es, Unterschiede in der Gehirnphysiologie zu verstehen, die mit der Erkennung von Bildern und Wörtern bei Patienten mit amnestischer leichter kognitiver Beeinträchtigung und Alzheimer-Krankheit verbunden sind. Dies wird durch die Verwendung von EEG zur Messung der elektrischen Aktivität der Kopfhaut erreicht. Während Patienten mit Alzheimer-Krankheit Entscheidungen über das Erkennungsgedächtnis für Bilder und Wörter treffen.

Um dies zu erreichen, sollte der Proband auf die Elektrodenplatzierung und den DEG-Aufbau und die Kopfhaut vorbereitet werden. Räumliche Lokalisierungsdaten sollten mit einem speziellen 3D-Digitalisierer erfasst werden. Als nächstes sollten die Verhaltensgedächtnisaufgaben ausgeführt werden, während die EEG-Rohdaten aufgezeichnet werden.

Um dann ereigniskorrelierte Potenziale im Zusammenhang mit dem Gedächtnis für Bilder und Wörter zu untersuchen, müssen die EEG-Rohdaten nachbearbeitet und in ERP-Wellenformen gemittelt werden. Für jede Bedingung können diese gemittelten ERPs dann statistisch über Bedingungen hinweg verglichen werden. Die Ergebnisse dieser Studie zeigen, dass die Vertrautheit des Gedächtnisses oder die konzeptuelle Verarbeitung von Bildern, aber nicht von Worten, bei Patienten mit Alzheimer-Krankheit im Vergleich zu gesunden, älteren Erwachsenen intakt zu bleiben scheint. Dies wird durch die Untersuchung des frühen frontalen ERP-Alt-Neu-Effekts erreicht, der etwa 300 bis 500 Millisekunden nach Stimulusbeginn auftritt.

Hallo, ich bin Brandon Ally, Assistenzprofessor in der Abteilung für Neurologie und Direktor des Memory Disorders Research Lab an der Vanderbilt University. Hallo, ich bin Aaron Hussey und ich bin der Laborleiter für das Memory Disorders Research Lab. Heute zeigen wir Ihnen einige experimentelle Methoden, um die Physiologie des Gehirns bei Patienten mit Alzheimer-Krankheit zu verstehen.

Diese Methode kann uns helfen, Schlüsselfragen zu beantworten, z. B. welche Aspekte des Gedächtnisses bei diesen Patienten intakt bleiben, und Aaron wird uns heute die Methodik zeigen, um dieses Protokoll zu beginnen. Zunächst muss hier das EEG-Gerät, das während des Experiments zum Einsatz kommen wird, richtig aufgestellt werden. Ein semiaktives 128-Kanal-Bios-System mit zwei Erfassungssystemen mit aktiven Elektroden wird in Verbindung mit der aktiven Zwei-Elektroden-Kappe verwendet, um ERP-Daten zu erhalten und sicherzustellen, dass die Batterie vollständig geladen und an den Verstärker angeschlossen ist.

Sammeln Sie nun alle Materialien, die für die Einrichtung der Teilnehmer erforderlich sind, darunter ein Spritzengel, ein Maßband, EEG-Kappen in verschiedenen Größen, Alkoholtupfer, Gesichtselektrodenaufkleber und Velcro-Bänder, um die Elektrodenkabel zu sichern. Kleben Sie die Aufkleber auf fünf Gesichtselektroden, um sie für das Experiment vorzubereiten. Schalten Sie anschließend sowohl den Stimulus-Präsentationscomputer als auch den Datenerfassungscomputer ein und richten Sie die Software ein.

In diesem Protokoll wird die ePrime-Software verwendet, um Reize zu präsentieren und die Verhaltensdaten zu erfassen. Die semiaktive Ansicht wird verwendet, um die EEG-Rohdatenprüfung zu erfassen, um sicherzustellen, dass der Verstärker die entsprechenden Triggercodes an den Datenerfassungscomputer sendet. Schalten Sie dazu zunächst den Verstärker in der Teilnehmerkammer ein, ohne dass Elektroden oder Kabel eingesteckt sind.

Öffnen Sie dann die Software auf dem Datenerfassungsrechner und starten Sie die Datenerfassung, aber speichern Sie sie nicht. Gehen Sie als Nächstes zum Stimulus-Präsentationscomputer. Öffnen Sie die Experimentdatei, und führen Sie das Paradigma aus.

Die in die Experimentdatei programmierten Triggercodes sollten nun in der Datenerfassungssoftware angezeigt werden. Wenn der Teilnehmer zuerst eintrifft, erklären Sie alle Studienverfahren und gehen Sie auf alle Sicherheitsbedenken ein, dann holen Sie eine schriftliche Einverständniserklärung ein, um sicherzustellen, dass der Proband das Protokoll vollständig versteht. Lassen Sie sie das Protokoll in ihren eigenen Worten zurückmelden.

Lassen Sie den Teilnehmer bequem auf einem mittelhohen Holzstuhl mit harter Rückenlehne im Experimentierraum sitzen. Messen Sie dann, um sicherzustellen, dass seine Blickrichtung zur Reizanzeige der Standardabstand für das Experiment entspricht. Hier beträgt der verwendete Abstand 48 Zoll.

Messen Sie anschließend den Kopfumfang des Teilnehmers, um zu bestimmen, welche EEG-Kappe verwendet werden soll. Bitten Sie dann den Teilnehmer, jeglichen Schmuck oder Haarschmuck abzulegen, um den richtigen Sitz der EEG-Kappe und eine genaue Aufzeichnung zu gewährleisten. Auch wenn der Teilnehmer eine Brille trägt, ist es am besten, diese an dieser Stelle abzunehmen.

Reinigen Sie die Haut des Teilnehmers mit einem Alkoholtupfer an den Stellen, an denen die Gesichtselektroden platziert werden. Einer wird auf jedem Mastoid, einer auf jeder Schläfe und einer direkt unter dem linken Auge platziert. Geben Sie anschließend eine kleine Menge leitendes Gel auf jede Gesichtselektrode.

Entfernen Sie dann die Rückseite vom Aufkleber und kleben Sie sie auf den Teilnehmer. Üben Sie einen geringen Druck aus, um sicherzustellen, dass die Elektrode an Ort und Stelle bleibt. Nun kann der Teilnehmer bei Bedarf seine Brille wieder aufsetzen.

Setzen Sie dann die EEG-Kappe auf den Kopf des Teilnehmers und befestigen Sie den Gurt unter dem Kinn. Messen Sie als nächstes von der Nase bis zum Inion in Zentimetern. Multiplizieren Sie diese Messung mit 0,5, um den Mittelpunkt zu ermitteln und die Elektrode, hier eine eins von vorne nach hinten, zu platzieren.

Messen Sie als nächstes vom präaurikulären Punkt auf einem Ohr zum anderen. Der Mittelpunkt dieser Messung liegt an der Stelle, an der Elektrode A eins von einer Seite zur anderen platziert werden sollte. Als nächstes werden wir eine dreidimensionale Darstellung der Elektrodenpositionen auf dem Kopf des Teilnehmers erfassen, um die Variabilität der Schädelform zwischen den Probanden zu kontrollieren und wenn möglich in Zukunft mit MRT-Daten zu koregistrieren.

Hier wird der palus Patriot Digitizer Locator zuerst den Lokalisierungssender unter der Kappe hinter dem linken Ohr des Probanden platziert, wobei das überschüssige Kabel unter den Kinnriemen gesteckt wird, um es an Ort und Stelle zu halten. Befestigen Sie dann den Empfänger an einem Holzstuhl in einer Position unterhalb des Kopfes des Teilnehmers, etwa sechs Zoll vom Sender entfernt. Öffnen Sie nun die Digitalisierungssoftware und nehmen Sie mit dem Stift Messungen der Elektrodenpositionen vor, wie von der Software gefordert.

Mit der MR Locator Software kann nun ein 3D-Kopfmodell der Elektrodenpositionen erstellt werden. Als nächstes, mit Ausnahme der Lokalisierung der EEG-Rohdaten. Nachdem das 3D-Kopfmodell des Teilnehmers auf dem Computerbildschirm verifiziert wurde, füllen Sie die Elektrodenvertiefungen an der Kappe mit dem leitenden Gel.

Platzieren Sie dann die Elektroden an jeder vordefinierten Stelle auf den aktiven zwei Kappen. An dieser Stelle ist es am besten, älteren Teilnehmern eine Pause zu gönnen. Dies gilt insbesondere für Patienten mit Alzheimer-Krankheit, die möglicherweise häufige Pausen benötigen, um den Fokus und die anhaltende Aufmerksamkeit auf die experimentelle Aufgabe zu erhalten.

Stecken Sie nach der Pause die Kabel und Gesichtselektroden in den Verstärker. Die nächsten Offset-Ebenen der Elektroden sollten bei der Datenerfassung überprüft werden. Der Computer bestätigte, dass die Offset-Werte innerhalb von 25 Mikrovolt liegen.

Sobald alle Widerstandsstufen akzeptabel sind und alle Elektroden frei von Artefakten sind, kann das Experiment durchgeführt werden. In diesem Experiment wird eine bios-semiaktive Nutzungssoftware verwendet, um die EEG-Rohdaten zu erfassen und anzuzeigen. Laden Sie zunächst die Datei mit der Darstellung von Verhaltensdaten und geben Sie die Teilnehmernummer ein.

Die experimentelle Software speichert die Antworten der Teilnehmer und generiert automatisch eine Datendatei. Sobald das Experiment abgeschlossen ist, stellen Sie sicher, dass der Teilnehmer 48 Zoll von der Mitte des Bildschirms entfernt sitzt. Sobald das Experiment geladen ist, lesen und überprüfen Sie die Verhaltensanweisungen mit dem Teilnehmer.

Beginnen Sie nun mit dem Speichern der EEG-Rohdaten auf dem Erfassungscomputer. Beginnen Sie dann mit der Reizabgabe. Auf dem Stimulus-Präsentationscomputer.

Lassen Sie einen Forscher bereit sein, mit älteren Erwachsenen oder Patienten mit kognitiven Beeinträchtigungen zu arbeiten, um Antworten über das Schaltflächenfeld hier einzugeben. Dieses Experiment beginnt mit der Studienphase, in der dem Teilnehmer entweder eine Reihe von Bildern oder Wörtern präsentiert wird, der Teilnehmer während der Verhaltensaufgabe überwacht und der Bedarf an Pausen beurteilt wird. Sobald alle Verhaltensreize präsentiert wurden, stellen Sie sicher, dass Sie die EEG-Rohdatendatei speichern.

Anschließend werden die vorherigen Schritte für die Testphase wiederholt, in der dem Teilnehmer erneut entweder eine Reihe von Bildern oder Wörtern präsentiert wird. Während der Testphase stammt die Hälfte der vorgestellten Items aus der vorherigen Studienphase und die andere Hälfte der Items ist neu. Die Teilnehmer erkennen, ob die Elemente alt oder neu sind, indem sie ihre Antwort laut an den Forscher weitergeben. Der Forscher gibt dann die Antwort des Teilnehmers über das Schaltflächenfeld ein, um die Nachbearbeitung der Daten zu starten.

Die Rohdaten müssen zunächst aufbereitet und digital gefiltert werden, um Rauschen und Artefakte aus dem Signal zu entfernen, bevor hier die Analyse abgeschlossen werden kann. Zuerst kommt die EMSE Suite 5.3 Software zum Einsatz. Es müssen temporale Filter wie unendliche Impulsantwort und Bandpassfilter verwendet werden.

Als nächstes müssen die Daten auf einen Punkt auf dem Kopf referenziert werden, hier wird die gemeinsame Durchschnittsreferenz ausgewählt. Als nächstes müssen die Daten räumlich gefiltert werden, und alle fehlerhaften Kanäle sollten miteinander in Beziehung gesetzt werden. Führen Sie eine visuelle Inspektion der Daten durch und verwenden Sie geeignete Filter.

Schließlich müssen Methoden zur Korrektur von Augenartefakten eingesetzt werden, um das Signal für Augenblinzeln und Augenbewegungsartefakte zu korrigieren. Hier sehen wir eine frontale ERP-Aktivität, die mit dem erfolgreichen Abrufen von Wörtern und Bildern verbunden ist: Bei Patienten mit sehr milder Alzheimer-Krankheit und gesunden älteren Kontrollen. Diese Bilder wurden während des Zeitintervalls von 300 bis 500 Millisekunden aufgenommen, das typischerweise mit konzeptueller Verarbeitung oder Vertrautheit mit dem Gedächtnis verbunden ist.

Beachten Sie den ähnlichen frontalen alten neuen Effekt für Bilder, aber verminderte Wirkung für Wörter zwischen Gruppen. Nachdem Sie also die Analyse der Gehirnreaktionen auf alte und neue Reaktionen abgeschlossen haben, können Sie anschließend problemlos Statistiken erstellen, um Gruppen von Patienten mit Alzheimer-Krankheit mit gesunden älteren Erwachsenen zu vergleichen. Es ist wichtig, sich bei dieser Technik daran zu erinnern, dass Patienten dazu neigen, sich viel zu bewegen und zu sprechen, was zu unerwünschten Artefakten im Signal führt.

Es ist also wichtig, daran zu denken, genügend Versuche einzubeziehen, damit Sie, wenn Sie Versuche wegen dieses unerwünschten Artefakts verwerfen müssen, genug haben, um zuverlässige Statistiken zu erstellen. Danke fürs Zuschauen.