Zuverlässige Erfassung von Elektroenzephalographiedaten während der simultanen Elektroenzephalographie und funktionellen MRT

Unser Protokoll bietet wichtige Schritte, die die Datenqualität sicherstellen, insbesondere die Qualität jeder Daten, die für den Erfolg einer simultanen EEG-fMRT-Studie entscheidend ist, aber selten betont wird. Dieses Protokoll ist unkompliziert und verwendet nur leicht verfügbare medizinische Produkte, daher ist es sehr einfach zu befolgen. Dieses Protokoll führt zu einer besseren Qualität und Lesbarkeit des gleichzeitig mit der fMRT erworbenen EEG, was besonders nützlich ist, um subtile EEG-Veränderungen in Epilepsiestudien zu identifizieren.

Dieses Protokoll ist auch nützlich, um subtile EEG-Ereignisse in Einzelstudien-ERPs neurokognitiver Studien zu identifizieren. Schließen Sie zunächst die MRT-kompatiblen EEG- und bipolaren Verstärker an die voll aufgeladenen Akkupacks und an den Aufnahmecomputer an. Stellen Sie sicher, dass der Arbeitsbereich der Aufnahmesoftware korrekt eingerichtet ist.

Laden Sie eine 10-Milliliter-Spritze mit dem abrasiven leitfähigen Gel zum Auftragen der EEG-Kappe. Messen Sie den Kopfumfang des Subjekts, indem Sie ein flexibles, nicht dehnbares Maßband um den Kopf wickeln, über die Superorbitalkämme im Hinterhaupt. Wählen Sie eine Kappe in geeigneter Größe, die einen Zentimeter größer als der Kopfumfang ist, und stellen Sie sicher, dass sie für das Motiv angenehm ist.

Nachdem Sie die Kappe an der ungefähren Position über dem Kopf des Subjekts platziert haben, messen Sie die Längen des Inion-Nasion-Bogens und markieren Sie den Schnittpunkt des Inion-Nasion-Bogens und des periiaurikulären Bogens. Schieben Sie die Kappe über den Kopf, so dass die Position der Elektrode CZ an diesen Schnittpunkt angepasst wird. Stellen Sie sicher, dass die Kappe nicht horizontal gedreht wird, indem Sie manuell überprüfen, ob die Wetterelektroden FZ, PZ, OZ, Referenz und Masse über dem Ionen-Nasion-Bogen positioniert sind.

Legen Sie die Haut unter jeder Elektrode frei, indem Sie das Haar mit der Rückseite eines Wattestäbchens zur Seite verschieben. Reiben Sie die Haut unter jeder Elektrode, indem Sie schnell einen Wattestäbchen mit 70% igem Alkohollösung durch die Öffnung der Elektrode drehen. Tragen Sie eine kleine Menge des abrasiven leitfähigen Gels in die Öffnung auf und schleifen Sie die Haut ab, indem Sie schnell einen Wattestäbchen drehen.

Überwachen Sie die Impedanz der Elektrode und wiederholen Sie den Abrieb, bis die Impedanz auf mindestens unter 20 Kiloohm sinkt. Sobald die Impedanz zufriedenstellend ist, füllen Sie die Öffnung mit dem gleichen Gel und achten Sie darauf, kein übermäßiges Gel in die Öffnung aufzutragen, um eine Überbrückung zwischen den Elektroden zu vermeiden. Bevor Sie die EKG-Elektrode auf der Rückseite platzieren, bitten Sie das Subjekt, aufrecht zu sitzen, ohne den Hals zu beugen.

Platzieren Sie die EKG-Elektrode zwei bis drei Zentimeter von der mittleren Furche und stellen Sie sicher, dass der Draht hinten gerade ist, aber mit Zugabe entlang der Krümmung des Halses, um eine Verschiebung zu vermeiden, wenn sich das Subjekt auf den MRT-Tisch legt. Reiben Sie die Haut unter der EKG-Elektrode mit einem Alkoholtupfer ein. Befestigen Sie die EKG-Elektrode mit einem doppelseitigen Klebering an der Haut und überwachen Sie die Impedanz, indem Sie den Hautabrieb mit einem Wattestäbchen wiederholen.

Falten Sie den trockenen Alkohol-Wattestäbchen in vier und legen Sie ihn auf die EKG-Elektrode, dann kleben Sie den Tupfer mit einem chirurgischen Klebeband auf die Haut. Kleben Sie den EKG-Elektrodendraht auf die Haut bis zur Schulter. Legen Sie einen Satz vorgeflochtener Kohlenstoffdrähte, die aus sechs Schleifen bestehen, über die Kappe, so dass die Drähte parallel zu dem Elektrodenbündel auf der Oberseite des Kopfes sind.

Verwenden Sie chirurgisches Klebeband, um die Schlaufen um die Elektroden zu sichern, so dass die Schleifen den Kopf bedecken, wobei jede Schlaufe fast einen gleichen Bereich bedeckt. Wickeln Sie den Kopf des Probanden mit einer elastischen Bandage über die EEG-Kappe und die Kohlenstoffschleifen, um sicherzustellen, dass der Verband alle Elektroden bedeckt und nicht zu fest ist. Fragen Sie, ob das Subjekt beim Anlegen des Verbandes einen unangenehmen Druck auf den Kopf verspürt.

Für den Erwerb des Ruhezustands weisen Sie den Probanden an, MRT-kompatible Ohrhörer anzuwenden. Verwenden Sie ein Headset oder Kopfhörer für die aufgabenbasierte Erfassung und stellen Sie sicher, dass das Subjekt durch beide Seiten des Headsets oder der Ohrhörer hören kann. Legen Sie ein MRT-kompatibles flaches Memory-Foam-Kissen in die untere Hälfte der Kopfspule, bevor Sie das Subjekt bitten, sich hinzulegen und den Kopf in die Spule zu legen.

Legen Sie dann die Elektrode und die Kohledrahtbündel direkt durch die obere Öffnung der Kopfspule. Fügen Sie Memory-Foam-Kissen an der Oberseite des Kopfes, der Stirn und des Temporalbereichs hinzu und füllen Sie alle verbleibenden Räume innerhalb der Kopfspule, ohne den Kopf des Subjekts zu fest zu komprimieren. Legen Sie die obere Hälfte der Kopfspule und schließen Sie die Spule, wobei Sie sicherstellen, dass die Kissen den Kopf nicht zusammendrücken.

Legen Sie ein Memory-Foam-Kissen in Halbzylinderform in den Nacken, so dass der EKG-Elektrodendraht gut zwischen dem Kissen und dem Nacken eingeklemmt ist. Nachdem Sie alle Memory-Foam-Kissen platziert haben, testen Sie, ob das Subjekt noch durch beide Seiten der Headsets oder Ohrhörer hören kann. Platzieren Sie den Spiegel und weisen Sie das Motiv an, den Spiegel einzustellen, sobald sich der Kopf des Motivs im Isozentrum der MRT-Bohrung befindet.

Nachdem Sie die EEG- und EKG-Elektroden an den EEG-Verstärker und die Kohlenstoffdrahtschleifen an den bipolaren Verstärker auf der Rückseite der MRT-Bohrung angeschlossen haben, verbinden Sie die Verstärker mithilfe von optischen Fasern mit dem Aufnahmecomputer. Schalten Sie dann die Verstärker ein und prüfen Sie, ob die Impedanz aller Elektroden noch niedrig ist. Ordnen Sie alle Drähte zwischen dem Auslass der oberen Öffnung der Kopfspule und den Verstärkern so an, dass sie gerade und in der Mitte der MRT-Bohrung platziert sind.

Legen Sie eine Carbon-Drahtschleife um das Flachbandkabel, die von der EEG- und EKG-Elektroden-Anschlussbox zum Verstärker führt. Immobilisieren Sie die Drähte, indem Sie sie alle mit MR-sicheren und nicht ferromagnetischen Sandsäcken zwischen dem Auslass der oberen Öffnung der Kopfspule und den Verstärkern einschnüssen. Platzieren Sie Sandsäcke auf den Verstärkern und positionieren Sie die Verstärker außerhalb der Bohrung des Magneten mit den vom Hersteller gelieferten Kabeln.

Kommunizieren Sie mit dem Subjekt aus dem Konsolenraum, um zu bestätigen, dass das Subjekt den Bediener hören kann, und weisen Sie das Subjekt an, sich während der Datenerfassung nicht zu bewegen. Starten Sie die EEG-Aufzeichnung, bevor Sie mit der fMRT-Erfassung beginnen. Prüfen Sie, ob Marker des Scanners und Lautstärkeauslösers periodisch in der Online-EEG-Aufzeichnung angezeigt werden.

Repräsentative EEG-Signale von Probanden, die an der neurokognitiven Studie und Epilepsiestudie mit diesem Protokoll teilgenommen haben, werden hier gezeigt. Die EEG-Signale, die aus beiden Studien gewonnen wurden, waren vor der Verarbeitung ähnlich. Die resultierenden EEG-Signale aus beiden Studien waren von analysierbarer Qualität ohne sichtbare Kontamination von EKG-Artefakten, wie hier zu sehen.

Epileptische Aktivitäten wurden während der Epilepsiestudie deutlich am EEG beobachtet. Auf dem EEG, das während der neurokognitiven Studie erworben wurde, wurden Blinzeln, Augenbewegungen und Muskelartefakte beobachtet, insbesondere in den frontalen Leads FP1 und FP2 nach Artefaktentfernung. Bei nachbearbeiteten EEG-Signalen, die während beider Studien aufgenommen wurden, wurde kein Artefakt aus Maschinenschwingungen beobachtet.

Darüber hinaus verursachten die EEG-Elektroden keine sichtbaren Artefakte auf den gleichzeitig aufgenommenen MR-Bildern. Wenn Sie dieses Protokoll versuchen, immobilisieren Sie den Kopf des Subjekts, die Drähte und die Kabel, um mechanische Vibrationen angemessen zu verringern. Dieses Protokoll wird derzeit für unser neurowissenschaftliches Projekt verwendet, das die Erp-Einzelversuchserkennung erfordert.

Es ebnet den Weg für den Einsatz der simultanen EEG-MRT in der nicht-invasiven Brain Computer Interface Forschung.