Cartographie fonctionnelle avec MEG et EEG simultanée
14 juin 2010
Nous utilisons la magnétoencéphalographie (MEG) et l'électroencéphalographie (EEG) pour cartographier les zones du cerveau impliquées dans le traitement de simples stimuli sensoriels.
Bonjour, je m’appelle Markham et je travaille au Martino Center du Massachusetts General Hospital. Bonjour, je m’appelle Han Liu, je travaille également au Martino Center. Aujourd’hui, nous allons vous montrer un protocole pour collecter et analyser les données MEC et EC à l’aide de la somatosensorielle auditive.
Et cela a été stimulé pour localiser les COI sensoriels primaires. Nous utilisons cette procédure dans notre laboratoire pour étudier à la fois les volontaires en bonne santé et les patients atteints d’épilepsie PA qui sont candidats à la chirurgie. Alors commençons.
Commencez par vérifier le réglage du système MEG. Assurez-vous que tous les canaux sont correctement réglés et que le niveau de bruit moyen est inférieur à trois femto Teslas par centimètre sur les canaux du gradiomètre Plano, et inférieur à trois femto Teslas sur les canaux du magnétomètre. Ensuite, collectez un segment de données de pièce vide pendant cinq minutes pour obtenir une estimation du bruit de fond.
Configurez maintenant les stimuli somatosensoriels, auditifs et visuels qui seront présentés au sujet au cours de l’expérience. Ceci est réalisé à l’aide d’un ordinateur de stimulus, d’un projecteur installé à l’extérieur de la salle du bouclier et d’un stimulateur électrique somatosensoriel. Pour préparer d’abord le sujet à l’expérience, assurez-vous qu’il est exempt de matériaux magnétiques, puis apportez-le dans une pièce blindée et acquérez des données MEG pour vérifier qu’il n’y a aucun signe d’artefacts magnétiques.
Maintenant que le sujet est exempt de tout artefact, placez le capuchon EEG sur la tête du sujet et injectez du gel conducteur dans chaque électrode. Une fois le capuchon en place et prêt, fixez les électrodes EOG et l’électrode de référence et vérifiez que les impédances de l’EEG et de toutes les autres électrodes sont inférieures à 10 kilos pièces. Ensuite, placez l’indicateur de position de la tête ou les bobines HPI et positionnez-les de manière à ce qu’elles se trouvent sous la zone couverte par le réseau de capteurs MEG et loin les unes des autres.
Numérisez maintenant les repères fiduciaires, les bobines HPI, les électrodes EEG et la forme de la tête. Cette étape se fait à l’extérieur de la pièce à blindage magnétique, contenant le système MEG à l’aide d’un dispositif de numérisation 3D. Enfin, placez le sujet dans le scanner.
Une fois les préparatifs terminés, commençons à acquérir des données. Pour commencer, configurez les protocoles de stimulation sur l’ordinateur de stimulus pour la stimulation du nerf médian somatosensoriel. Fixez les électrodes de stimulation aux poignets gauche et droit du sujet et augmentez progressivement l’intensité du stimulus sous le niveau dépassant le seuil moteur pour la stimulation auditive.
Placez les écouteurs sur les oreilles du sujet et vérifiez que le volume est approprié pour la stimulation visuelle. Positionnez l’écran de rétroprojection devant le sujet et vérifiez que le stimulus est correctement présenté. Commencez maintenant à acquérir des données sur l’écran des données brutes.
Vérifiez que tous les canaux fonctionnent correctement et qu’ils ne contiennent aucun artefact. Présentez les stimuli au sujet puis enregistrez les données brutes sur des moyennes en ligne. Dans l’analyse des données, nous utilisons des données d’IRM anatomiques pour déterminer les formes des compartiments tissulaires pour la modélisation directe et pour contraindre les données M-E-E-G-E-E-G à la surface corticale.
Nous utilisons à la fois le modèle dipolaire actuel et une solution de norme minimale corticale distribuée. Localiser les zones du cerveau, répondre à la stimulation. Nous venons de vous montrer comment collecter et analyser les données EG et EG en réponse à des informations visuelles, auditives et autres technologies sensorielles.
Nous avons démontré comment ces données peuvent être analysées pour localiser le corsis sensoriel primaire. Donc c’est tout. Merci d’avoir regardé et bonne chance dans vos expériences.
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Aperçu
Cette étude utilise la magnétoencéphalographie (MEG) et l'électroencéphalographie (EEG) afin d'examiner les régions cérébrales impliquées dans le traitement de stimuli sensoriels simples. La recherche vise à approfondir notre compréhension du traitement sensoriel chez les individus en bonne santé ainsi que chez les patients épileptiques.
Composantes clés de l'étude
Domaine scientifique
- Neurosciences
- Électrophysiologie
- Imagerie cérébrale
Contexte
- La magnétoencéphalographie (MEG) et l'électroencéphalographie (EEG) sont des techniques non invasives.
- Ces méthodes permettent une surveillance en temps réel de l'activité cérébrale.
- La compréhension du traitement sensoriel est essentielle tant pour les neurosciences fondamentales que pour les applications cliniques.
- La recherche inclut des volontaires sains et des patients épileptiques.
Objectif de l'étude
- Cartographier les zones cérébrales impliquées dans le traitement sensoriel.
- Identifier les centres sensoriels d'intérêt (CSI).
- Fournir des éclaircissements sur les mécanismes neuronaux sous-jacents à la perception sensorielle.
Méthodes utilisées
- Collecte de données MEG et EEG.
- Protocoles de stimulation auditive et somatosensorielle.
- Analyse de l'activité cérébrale en réponse à des stimuli sensoriels.
- Comparaison des données entre individus sains et patients épileptiques.
Résultats principaux
- Identification de régions cérébrales spécifiques activées par des stimuli sensoriels.
- Différences dans le traitement sensoriel entre les individus en bonne santé et les patients épileptiques.
- Apports sur l'organisation fonctionnelle du traitement sensoriel dans le cerveau.
- Implications potentielles pour les candidats à une chirurgie en cas d'épilepsie.
Conclusions
- La MEG et l'EEG sont des outils efficaces pour l'étude du traitement sensoriel.
- Les résultats contribuent à la compréhension du fonctionnement cérébral en santé et en pathologie.
- Des recherches supplémentaires pourraient améliorer les approches cliniques du traitement de l'épilepsie.
Questions fréquemment posées
Pertinence professionnelle pour l'industrie
La cartographie fonctionnelle du cerveau à l'aide de la combinaison MEG/EEG permet une localisation précise des réseaux de traitement sensoriel, soutenant ainsi la validation des cibles en découverte de médicaments neuropsychiatriques. Cette approche fournit des indices neuronaux quantitatifs et reproductibles qui renforcent la confiance prédictive lors de la réduction du risque mécanistique en phase précoce. La méthode assure une continuité translationnelle entre les neurosciences fondamentales et les modèles précliniques de dysfonctionnement sensoriel.
Applications stratégiques en recherche et développement en biopharmaceutique
Début de la découverte et validation de la cible
- Valeur scientifique : Permet l'interrogation d'hypothèses thérapeutiques en cartographiant les réponses corticales aux stimuli sensoriels.
- Valeur opérationnelle : Soutient la réduction des risques biologiques grâce à des profils d'activation neuronale objectifs et quantifiables.
- Valeur prédictive : Clarifie l'engagement des voies et la validation fonctionnelle des cibles dans des circuits neuronaux pertinents pour la maladie.
Tests et développement de dosages
- Valeur scientifique : Prépare des systèmes neuronaux validés pour des criblages de composés en aval en établissant des profils de réponses évoquées de base.
- Valeur opérationnelle : Garantit la standardisation et la reproductibilité des tests grâce à des protocoles d'acquisition MEG/EEG soumis à un contrôle qualité.
- Extensibilité : Facilite la réutilisation de la plateforme à travers différentes modalités sensorielles (somatosensorielle, auditive, visuelle) pour une évaluation multiplexée des cibles.
Recherche translationnelle et préclinique
- Valeur translationnelle : Fournit un alignement sur des systèmes pertinents pour la maladie en cartographiant les cortices sensoriels dans des modèles sains et épileptiques.
- Réduction des risques mécanistiques : Permet des décisions d'avancement ajustées au risque grâce à la localisation corticale des sources à l'aide d'estimations à norme minimale contraintes par IRM.
- Confiance prédictive : Soutient l'alignement des biomarqueurs par l'analyse des dynamiques spatiotemporelles des réponses évoquées aux stimulations sensorielles.
Intégration du pipeline et du flux de travail
La méthode s'intègre aux flux de travail de la phase de découverte précoce en fournissant une validation fonctionnelle des cibles sensorielles avant le criblage de composés et l'optimisation des candidats médicaments.
- Biologie de la découverte : Soutient la vérification d'hypothèses et l'élucidation des voies par cartographie de l'activation corticale induite par stimulation.
- Essais de dépistage : Permet la préparation des tests grâce à l'acquisition normalisée de réponses évoquées et à la moyenne en ligne des données MEG/EEG.
- Analytique : Fournit des mesures neuronales quantitatives par modélisation du dipôle courant équivalent et estimation corticalement contrainte de norme minimale.
- Recherche translationnelle : Relie la découverte à la continuité préclinique en localisant les cortices sensoriels dans des modèles d'épilepsie à l'aide d'IRM anatomique pour la modélisation directe.
- Réutilisation institutionnelle : Met en place une plateforme d'imagerie cérébrale réutilisable destinée aux équipes pluridisciplinaires étudiant les troubles du traitement sensoriel.
Impact opérationnel et organisationnel
- Valeur scientifique : Accroît la confiance prédictive dans la validation des cibles en réduisant l'ambiguïté mécanistique des voies sensorielles.
- Valeur opérationnelle : Améliore la reproductibilité et la standardisation grâce à des procédures rigoureuses d'assurance qualité, à la surveillance du bruit de fond et au contrôle de l'impédance des électrodes.
- Valeur stratégique : Permet de mieux prendre des décisions d'aller/arrêt en fournissant des biomarqueurs neuronaux objectifs de l'engagement de la cible.
- Impact sur le portefeuille : Permet une priorisation des composés ajustée au risque, fondée sur la modulation dose-dépendante des potentiels évoqués sensoriellement.
Considérations relatives à la mise en œuvre
- Nécessite une expertise en neurophysiologie, en acquisition MEG/EEG et en techniques de modélisation inverse.
- Dépend de salles magnétiquement blindées, de systèmes de numérisation 3D et de matériel de présentation de stimuli compatibles avec l'IRM.
- Implique une standardisation inter-équipes des protocoles de stimulation, des critères de rejet des artefacts et des pipelines de localisation des sources.
- Implique des considérations d'adaptation entre espèces et modèles de maladies lors de la traduction des modèles d'épilepsie humaine vers les systèmes précliniques.
- Limité par la nécessité d'une coopération des sujets et d'une collecte de données sans artefacts, en particulier dans les populations cliniques présentant des troubles moteurs ou cognitifs.
