Besten gegenwärtigen Praxis zur Gewinnung von High Quality EEG Daten während Gleichzeitige fMRI

Das übergeordnete Ziel dieses Verfahrens ist es, ein Mr-kompatibles EEG-Gerät in einem MRT-Scanner für die gleichzeitige Erfassung von hochwertigen EEG- und FMRI-Daten einzurichten. Dies wird erreicht, indem zunächst die EEG-Filter, die Abtastrate und die Synchronisation korrekt eingerichtet werden. Der nächste Schritt besteht darin, sicherzustellen, dass gute Verbindungen zwischen den EEG-Elektroden und der Kopfhaut des Probanden bestehen.

Der dritte Schritt besteht darin, die EEG-Hardware korrekt um den MRT-Scanner herum zu positionieren. Der letzte Schritt besteht darin, das Motiv innerhalb des MRT-Scanners für die Standard-E-E-G-F-M-R-I-Datenerfassung über handelsübliche Hardware optimal zu positionieren. Dieses Verfahren stellt sicher, dass Artefakte in den EEG-Daten minimiert und optimal beprobt werden, was eine maximale Artefaktentfernung durch Post-Processing-Methoden ermöglicht.

Der Hauptvorteil der Kombination von EEG- und FMI-Datenerfassung in E-E-G-F-M-I-Experimenten besteht darin, dass dieser Ansatz die gleichzeitige Überwachung der elektrischen und hämodynamischen Signale aus dem menschlichen Gehirn ermöglicht. Glen Spencer, ein Doktorand aus meinem Labor, wird mir helfen, dieses Experiment vor der Ankunft des Probanden zu demonstrieren. Stellen Sie das EEG-Gerät in der Leitwarte auf, in der der Scannerbediener sitzen wird.

Verbinden Sie den Laptop mit dem EEG, schalten Sie den Computer ein, der die EEG-Daten aufzeichnet und den Sehrekorder des Gehirns öffnet. Stellen Sie sicher, dass der Arbeitsbereich zum Aufzeichnen der Daten auf die höchste verfügbare zeitliche Auflösung eingestellt ist. Legen Sie als Nächstes die Filter fest.

Optimal ist in der Regel eine AC-Kopplung mit einem Filterband von 0,016 bis 250 Hertz. Richten Sie den Stimulus-Computer ein. In dieser Studie werden visuelle Reize verwendet.

Marker werden zu Beginn und am Ende jeder Stimulationsperiode in den Sehrekorder des Gehirns eingelesen. Vergewissern Sie sich nun, dass die Uhren des EEG- und des MRT-Scanners synchronisiert sind. Schalten Sie zunächst die Synchronisierung des Scanners und der EEG-Uhren über das Bedienfeld der Software ein.

Überprüfen Sie dann die Synchronisierung, ob sie korrekt ist. Das grüne Punktsymbol und die Synchronisierungsmarkierung werden angezeigt. Richten Sie als Nächstes den MR-Scanner ein.

In diesem Fall werden die HF-Sendespule des Gehäuses und eine HF-Empfangsspule mit 32 Kanälen verwendet. Wenn möglich, ist es am besten, eine Sendespule in Kopfgröße zu verwenden, da dies das Risiko einer HF-Erwärmung der EEG-Kappe und der zugehörigen Kabel minimiert. Nützlich ist ein Access Port an der Kopfspule

Er ermöglicht es, dass Kabel von der EEG-Kappe auf einem geraden Weg vom Scanner verlaufen. Überprüfen Sie nun die Sequenzen. Die FMRI-Sequenz muss einen Slice tr verwenden, der ein Vielfaches von 200 Mikrosekunden ist, was der EEG-Taktperiode entspricht.

Führen Sie zum Schluss noch eine letzte Überprüfung durch. Das hohe Gerät nimmt wie erwartet auf. Erklären Sie dem Probanden zunächst den Zweck des Experiments und was passieren wird.

Messen Sie als Nächstes den Kopfumfang des Motivs für die Kappengröße. Setzen Sie die Kappe auf den Kopf, beginnend an der Vorderseite des Kopfes und ziehen Sie sie nach hinten. Positionieren Sie die Kappe richtig.

Die CZ-Elektrode muss sich direkt zwischen dem Nasion und dem Nian befinden und ebenfalls auf der linken Rechtsachse zentriert sein. Verbinden Sie nun die Elektroden mit dem Kopf Zuerst schieben Sie die Haare aus dem Weg. Tragen Sie dann Alkohol und anschließend ABRY Light Gel auf, um die elektrische Verbindung zwischen Elektrode und Kopf herzustellen.

Befestigen Sie dann eine EKG-Elektrode an der Basis des Rückens mit einer ähnlichen Methode wie bei den Kappenelektroden. Diese Elektrode misst den Herzschlag mit den angebrachten Elektroden. Betätigen Sie ihre Kontakte, um ihre Impedanzen auf weniger als 10 Kiloohm zu reduzieren.

Dabei ist der Widerstand der internen Widerstände in jeder Elektrode nicht enthalten. Überprüfen Sie abschließend die Daten, um sicherzustellen, dass die Qualität der EEG-Daten zufriedenstellend ist. Bitten Sie den Probanden, Platz zu nehmen, während Sie das EEG-Gerät im MRT-Scannerraum aufstellen.

Nehmen Sie dann den Verstärker mit in den abgeschirmten Raum und stellen Sie ihn auf einen Tisch an der Rückseite des Scanners. Befestigen Sie den Verstärker an einem langen Glasfaserkabel. Führen Sie das Glasfaserkabel durch den Hohlleiter und befestigen Sie es an den AMP USB-Adapter des Gehirns im Kontrollraum.

Nehmen Sie nun die Person mit in den Raum und bitten Sie sie, sich auf das Scannerbett zu setzen. Geben Sie dem Betroffenen Ohrstöpsel, Kopfhörer und die Ruftaste. Vergewissern Sie sich dann unbedingt, dass das Motiv bequem ist.

Polstern Sie nun den Kopf des Motivs auf, um Kopfbewegungen zu minimieren. Legen Sie die Kopfspirale über den Kopf des Motivs. Die EEG-Kabel müssen die Kopfspule auf dem kürzesten verfügbaren Weg verlassen.

Bewegen Sie dann das Motiv in die Scannerbohrung. Stellen Sie sicher, dass die Elektroden FP eins und FP zwei in der Z-Achse ISO-zentriert zum MRT-Scanner sind. Befestigen Sie nun die EEG-Kappe am Verstärker an der Rückseite des Scanners.

Es sollten keine Drahtschleifen in den EEG-Ableitungen vorhanden sein. Isolieren Sie hier die EEG-Kabel maximal von den Vibrationen des MRT-Scanners. Dies geschieht mit Hilfe eines auskragenden Trägers.

Die Verstärker können auch direkt in der Scannerplatine platziert werden, wie hier gezeigt. In diesem Fall ist es wichtig, die kürzesten verfügbaren Flachbandkabel zu verwenden. Stellen Sie sicher, dass Kabel und Verstärker gegen Vibrationen isoliert sind und das System in der Mitte der eingestellten Achse angeordnet ist.

Sprechen Sie mit der Person aus dem Konsolenraum, um zu bestätigen, dass sie den Scannerbediener hören kann und dass sie sich in Ordnung fühlt. Ein zweiter Experimentator sollte das EEG überwachen und auf verrauschte Kanäle in den Spuren prüfen, sowie auf die grüne Senke. am unteren Rand des Bildschirms.

Schalten Sie nun die Kryopumpen aus, um die schädliche Wirkung der Kryopumpen auf die Aufnahmequalität zu stoppen. Bitten Sie als Nächstes die Person, ihren Kopf um einen kleinen Betrag zu bewegen. Wie wichtig es ist, den Kopf ruhig zu halten, zeigt sich an den hohen Spannungen in der EEG-Aufzeichnung, die durch kleine Kopfbewegungen entstehen.

Testen Sie dann die Aufzeichnung der neuronalen Aktivität, indem Sie den Probanden bitten, die Augen zu öffnen und zu schließen. Die okzipitale Alpha-Aktivität sollte oberhalb des Grundrauschens gemessen werden. Das Pulsartefakt ist in den Rohdaten deutlich zu sehen, insbesondere an den Elektroden über den Schläfen.

Verwenden Sie die EKG-Kurve, um dieses Artefakt in Echtzeit mithilfe der Aufnahmeansicht zu korrigieren. Sobald die Datenqualität optimiert wurde und der Proband bereit ist, beginnen Sie mit den MRT-Vorbereitungsuntersuchungen und planen Sie die Schichtpositionierung für das FMRI. Sobald jede MRT-Untersuchung beginnt, verursachen die Gradienten große Artefakte im EEG.

Wenn das FMRI-Experiment startbereit ist, beginnen Sie mit dem Speichern der Daten aus dem EEG. Starten Sie nun das Experiment. Stellen Sie sicher, dass die Marker von der Stimuluspräsentation und dem MRT-Scanner im Sehrekorder des Gehirns zu sehen sind.

Die EEG-Qualität erscheint zwar sehr schlecht, kann aber in der Aufnahmeansicht oder in der Nachbearbeitung bereinigt werden. Korrigieren Sie zunächst das Gradientenartefakt, das hier in der Aufnahmeansicht ausgeführt wurde, bevor Sie das Impulsartefakt entfernen. Das Verlaufsartefakt wurde entfernt.

Fahren Sie mit der Korrektur des Pulsartefakts fort. Dies ist eine Signalqualität, die zu erwarten ist, wenn keine Artefaktkorrektur durchgeführt wurde. Es ist klar, dass jede neuronale Aktivität verdeckt ist.

Das Gradientenartefakt tritt bei unterschiedlichen Frequenzen auf, die Harmonische der Frequenz der Schichterfassung in der FMRI-Sequenz sind, die sich über den gesamten Frequenzbereich der Aufnahme erstreckt. Sobald das Gradientenartefakt entfernt wurde, wird das Pulsartefakt freigelegt. Es gibt eine beträchtliche räumliche Variation dieses Artefakts und dass oz, einer der interessierenden Kanäle für dieses visuelle Experiment, ein besonders großes Pulsartefakt aufweist.

Dieses Artefakt hat eine niedrigere Frequenz als das Gradientenartefakt und ist mit der Herzaktivität verbunden. In diesen Daten wurde das Pulsartefakt durch die Subtraktion des durchschnittlichen Artefakts im zweiten Analysator korrigiert und die R-Peaks der kardialen Wellenform aus der EKG-Spur detektiert. Die restlichen Signale sind viel kleiner und zeigen neuronale Signale.

Segmentieren Sie nun die Daten nach der Stimuluspräsentation für die Analyse, wobei die einfachste Darstellung die Darstellung der durchschnittlichen evozierten Reaktion für jeden Kanal ist. Diese evozierte Reaktion für die Kanäle oh one und oh two sind jeweils Mittelwerte über 300 Stimuli. Eine topographische Karte für den P one 20 ist auf der rechten Seite, die die evozierten Reaktionen untersucht, wie sie über 32. Blöcke gemittelt werden, gemessen vom Kanal oh eins, und zeigt eine natürliche und unvorhersehbare Variation der Reaktionen.

Diese Variation kann verwendet werden, um Korrelationen zwischen gleichzeitigen Aufzeichnungen von fetten Antworten und EEG-Antworten zu untersuchen. Nachdem Sie sich dieses Video angesehen haben, sollten Sie eine gute Vorstellung von der besten aktuellen Praxis haben, um qualitativ hochwertige EG-Daten mit gleichzeitiger FMRI unter Verwendung kommerziell erhältlicher Hardware zu erhalten. Sobald die Messungen mit dem in diesem Video beschriebenen Setup durchgeführt wurden. Weitere Analysemethoden können auf die EEG- und FMI-Daten angewendet werden, um die räumlich-zeitlichen Eigenschaften der elektrischen und hämodynamischen Signale des menschlichen Gehirns zu identifizieren.