Cartographie fonctionnelle avec MEG et EEG simultanée
June 14th, 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) pour étudier les régions cérébrales impliquées dans le traitement de stimuli sensoriels simples. La recherche vise à améliorer notre compréhension du traitement sensoriel chez les individus en bonne santé et les patients atteints d'épilepsie.
Composantes clés de l'étude
Domaine scientifique
- Neuroscience
- 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 cruciale pour la neuroscience fondamentale et les applications cliniques.
- La recherche inclut des volontaires en bonne santé et des patients atteints d'épilepsie.
Objectif de l'étude
- Cartographier les zones cérébrales impliquées dans le traitement sensoriel.
- Identifier les principaux centres sensoriels d'intérêt (COIs).
- Fournir des informations 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 aux stimuli sensoriels.
- Comparaison des données entre individus en bonne santé et patients atteints d'épilepsie.
Résultats principaux
- Identification de régions cérébrales spécifiques activées par les stimuli sensoriels.
- Différences dans le traitement sensoriel entre individus en bonne santé et patients atteints d'épilepsie.
- Informations sur l'organisation fonctionnelle du traitement sensoriel dans le cerveau.
- Implications potentielles pour les candidats chirurgicaux atteints d'épilepsie.
Conclusions
- La MEG et l'EEG sont des outils efficaces pour étudier le traitement sensoriel.
- Les résultats contribuent à la compréhension du fonctionnement cérébral en santé et en maladie.
- Des recherches supplémentaires peuvent améliorer les approches cliniques pour le traitement de l'épilepsie.
Questions fréquemment posées
Executive Industry Relevance
Functional brain mapping using combined MEG/EEG enables precise localization of sensory processing networks, supporting target validation in neuropsychiatric drug discovery. This approach provides quantitative, reproducible neural readouts that enhance predictive confidence in early-stage mechanistic de-risking. The method supports translational continuity from basic neuroscience to preclinical models of sensory dysfunction.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Scientific Value: Enables interrogation of therapeutic hypotheses by mapping cortical responses to sensory stimuli.
- Operational Value: Supports biological de-risking through objective, quantifiable neural activation patterns.
- Predictive Value: Clarifies pathway engagement and functional target validation in disease-relevant neural circuits.
Screening & Assay Development
- Scientific Value: Prepares validated neural systems for downstream compound screening by establishing baseline evoked-response profiles.
- Operational Value: Ensures assay standardization and reproducibility through quality-controlled MEG/EEG acquisition protocols.
- Scalability: Facilitates platform reuse across sensory modalities (somatosensory, auditory, visual) for multiplexed target assessment.
Translational & Preclinical Research
- Translational Value: Provides disease-relevant system alignment by mapping sensory cortices in both healthy and epileptic models.
- Mechanistic De-risking: Enables risk-adjusted advancement decisions via cortical source localization using MRI-constrained minimum-norm estimates.
- Predictive Confidence: Supports biomarker alignment through spatiotemporal dynamics of evoked responses to sensory challenges.
Pipeline & Workflow Integration
The method integrates into early discovery workflows by providing functional validation of sensory targets prior to compound screening and lead optimization.
- Discovery Biology: Supports hypothesis testing and pathway clarification through stimulus-evoked cortical activation mapping.
- Screening: Enables assay readiness via standardized evoked-response acquisition and online averaging of MEG/EEG data.
- Analytics: Delivers quantitative neural readouts through equivalent current dipole modeling and cortically-constrained minimum-norm estimation.
- Translational Research: Connects discovery to preclinical continuity by localizing sensory cortices in epilepsy models using anatomical MRI for forward modeling.
- Enterprise Reuse: Establishes a reusable neuroimaging platform for cross-functional teams studying sensory processing disorders.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence in target validation by reducing mechanistic ambiguity in sensory pathways.
- Operational Value: Enhances reproducibility and standardization through strict QA procedures, noise floor monitoring, and electrode impedance controls.
- Strategic Value: Improves go/no-go decisions by providing objective neural biomarkers of target engagement.
- Portfolio Impact: Enables risk-adjusted prioritization of compounds based on dose-responsive modulation of sensory-evoked potentials.
Implementation Considerations
- Requires expertise in neurophysiology, MEG/EEG acquisition, and inverse modeling techniques.
- Depends on magnetically shielded rooms, 3D digitization systems, and MRI-compatible stimulus delivery hardware.
- Necessitates cross-team standardization of stimulus protocols, artifact rejection criteria, and source localization pipelines.
- Involves adaptation considerations across species and disease models when translating from human epilepsy models to preclinical systems.
- Limited by the need for subject cooperation and artifact-free data collection, particularly in clinical populations with movement or cognitive impairments.
