Name: Conduite d’électroencéphalographie simultanée et d’enregistrements fonctionnels de spectroscopie proche infrarouge avec une tâche de flanker (Vidéo) | JoVE Journal
Uploaded: 2020-05-24T12:30:00.000+00:00
Duration: 13 min 18 s
Description: Apprenez à réaliser des enregistrements simultanés d'EEG et de fNIRS pour étudier les mécanismes neurocognitifs lors d'une tâche de flanker. Cette méthode multimodale révèle les corrélations entre potentiels évoqués et réponses hémodynamiques.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

playerTrialDesktop

Ce travail a été effectué en partie au sein du cluster informatique haute performance (HPCC), qui est soutenu par le bureau des technologies de l’information et de la communication (ICTO) de l’Université de Macao. Cette étude a été soutenue par les subventions MYRG2019-00082-FHS et MYRG 2018-00081-FHS de l’Université de Macao, ainsi que par le Fonds de développement des sciences et de la technologie, Macau SAR (FDCT 0011/2018/A1 et FDCT 025/2015/A1).

Avant les tests expérimentaux, tous les participants ont signé des documents de consentement éclairés. Le protocole de la présente étude a été approuvé par le Comité d’éthique de l’Université de Macao.
1. Réglage matériel et logiciel pour les enregistrements simultanés eEG et fNIRS
<ol><li>Construire un bouchon de tête pour les enregistrements simultanés EEG-fNIRS.<ol>
<li>Sélectionnez la taille appropriée du capuchon en fonction de la circonférence de la tête des participants. Dans cette étude, utilisez un plafond de taille moyenne puisqu’il convient à la plupart des adolescents et des adultes.</li>
		<li>Concevoir la disposition des optodes fNIRS avec le bouchon EEG dans le cortex préfrontal (figure 1).<ol>
<li>Placez les électrodes EEG dans la section centrale des optodes fNIRS pour assurer la mesure de la même région du cerveau par les deux techniques19,30. Cependant, en raison de la faible résolution spatiale des méthodes de neuroimagerie EEG et fNIRS, placez les électrodes dans la zone cérébrale correspondante couverte par les optodes fNIRS plutôt que l’emplacement exact des canaux FNIRS.</li>
			<li>Faire 22 trous à l’intérieur du bouchon EEG pour tenir les optodes fNIRS en ligne avec la disposition spécifique dans le cortex préfrontal. Identifiez et marquez l’emplacement des optodes fNIRS en fonction de la disposition conçue du capuchon de tête, puis perforez des trous à l’intérieur du bouchon pour placer et réparer les optodes.</li>
			<li>Placez 21 ou 71 électrodes EEG le long de la surface du capuchon EEG (voir Tableau des matériaux)selon le système international 10-20 et montez les grilles pour les optodes.</li>
		</ol>
</li>
		<li>Définissez la distance entre chaque paire de détecteurs de sources à 3 cm, puis fixez les optodes, dans lesquelles les optodes bleus dénotent les détecteurs de lumière tandis que les rouges représentent les sources laser.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Définissez les ports EEG et fNIRS dans le logiciel.</li>
	<li>Utilisez les déclencheurs de temps générés par le port parallèle et le port en série pour assurer la synchronisation de deux signaux différents.<ol>
<li>Définissez le port parallèle (p. ex., H378 dans cette étude) pour le système EEG (voir Tableau des matériaux).</li>
		<li>Définissez le port en série (p. ex. 6 9600 dans cette étude) pour le système fNIRS (voir Tableau des matériaux). REMARQUE : Le type et le numéro du port doivent être modifiés en ce qui concerne les différentes configurations EEG et fNIRS. Veuillez contacter les fabricants pour plus d’informations.</li>
	</ol>
</li>
</ol>2. Préparation expérimentale
<ol><li>Réchauffez le système FNIRS avec des lasers allumés pendant 30 min.</li>
	<li>Définissez tous les paramètres de fonctionnement nécessaires pour le système de mesure fNIRS.</li>
	<li>Afficher la configuration expérimentale fusionnée, y compris les systèmes de mesure EEG et fNIRS aux participants.</li>
	<li>Mesurer et marquer le point Cz selon le système international 10-20. Identifier la position d’électrode de Cz à la moitié de la distance entre l’inion et le nasion et la moitié de la distance entre les indentations interurbaines gauche et droite.</li>
	<li>Placez la partie avant de la casquette le long du front du participant d’abord, puis tirez vers le bas la partie arrière de la casquette vers le cou.</li>
	<li>Validez les positions.<ol>
<li>Mesurez à nouveau la distance entre le Cz et l’inion et le nasion avec une règle souple, et vérifiez à deux reprises si elle est située au point médian. De même, mesurer la distance entre le Cz et la gauche et la droite inter-aurale, et vérifiez si le Cz est situé au point médian.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Préparez-vous pour les enregistrements de l’EEG. REMARQUE : Il est fortement recommandé que les électrodes EEG soient installées d’abord, puis les optodes fNIRS. Si le gel conducteur EEG couvre les trous pour le placement des optodes fNIRS, il doit être nettoyé pour empêcher la contamination des optodes.<ol>
<li>Remplissez le gel conducteur en insérant une aiguille émoussée à travers les trous de la grille d’électrode EEG.</li>
		<li>Placez toutes les électrodes dans la grille d’électrode EEG selon les étiquettes.</li>
		<li>Ouvrez le logiciel EEG et inspectez la qualité du signal des électrodes EEG.</li>
		<li>Réajustez l’électrode en remplissant le gel conducteur si la qualité du signal n’est pas assez bonne pour répondre aux exigences (40 mV).</li>
		<li>Réajustez l’électrode en remplissant le gel conducteur si l’obstacle ne pouvait pas répondre aux exigences.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Préparez-vous pour les enregistrements fNIRS. Attention : N’exposez pas directement les yeux des participants au faisceau laser des sources fNIRS.<ol>
<li>Placez les fibres optiques le long des bras de support attachés au système de mesure fNIRS ainsi qu’au support. Assurez-vous que les fibres sont propres et bien rangés.</li>
		<li>Insérez les sources optiques et les détecteurs dans les trous en fonction de la disposition.</li>
		<li>Testez la qualité du signal. Si un canal n’a pas de rapport signal-bruit de haut niveau (c.-à-d., si le canal est marqué en jaune), inspectez doucement les cheveux du participant entourant les sondes optiques pour s’assurer qu’il n’existe rien entre la sonde optique et le cuir chevelu.</li>
		<li>Si l’étape 2.8.3 ne peut pas améliorer la qualité du signal, augmentez l’intensité du signal. S’il y a trop de signal (c’est-à-dire si le canal est marqué en rouge), baissez l’intensité du signal.</li>
	</ol>
</li>
</ol>3. Exécuter l’expérience
<ol><li>Commencez l’expérience lorsque les signaux sont stables avec un excellent rapport signal-bruit et que les participants connaissent les instructions d’expérience. Utilisez le paradigme flanker classique pour le test expérimental29,31.</li>
	<li>Après l’expérience, enregistrer et exporter les données de l’EEG et du FNIRS.</li>
	<li>Retirez soigneusement les électrodes EEG et les sondes optiques fNIRS.</li>
</ol>4. Mesure des coordonnées MNI tridimensionnelles (3D) des optodes fNIRS avec numériseur 3D
<ol><li>Laissez les participants s’asseoir dans une chaise et porter les lunettes avec le capteur.</li>
	<li>Ouvrez le logiciel de numériseur sur l’ordinateur. Assurez-vous que le système de numérisage 3D est en relation avec l’ordinateur via un port COM approprié.</li>
	<li>Chargez la disposition du fichier de réglage des optodes.</li>
	<li>Déplacez le stylet de numériseur 3D à travers les positions clés (Nz, Iz, oreille gauche, oreille droite, Cz) avec l’écran et appuyez sur le bouton sur le stylet.</li>
	<li>Localiser les sources optiques et les détecteurs</li>
	<li>Exporter la 3D coordonne les fichiers.</li>
</ol>5. Analyse des données
<ol><li>Analyse des données fNIRS<ol>
<li>Traiter l’INM 3D coordonne les données en utilisant l’option d’enregistrement dans NIRS-SPM avec MATLAB 2019. Sélectionnez : enregistrement spatial autonome . Avec 3D Digitize. Choisissez les fichiers texte précédemment enregistrés et d’origine, puis sélectionnez l’enregistrement.</li>
		<li>Signaux FNIRS pré-traitement avec le logiciel Homer232.<ol>
<li>Convertir les données brutes en changements de densité optique pour différentes longueurs d’onde et convertir davantage en changements de concentration de HbO à différents moments à l’aide d’une loi modifiée Beer-Lambert. En général, la valeur généralement différentielle du facteur de longueur du chemin (DPF) affectée par l’âge, le sexe et la longueur d’onde, et la distance entre la source et le décélérateur33,34 est de 6, ce qui est similaire au DPF moyen des études précédentes34,35.</li>
			<li>Utilisez l’algorithme de détection d’artefacts de mouvement spline du paquet de traitement Homer2 fNIRS pour la correction de mouvement. S’il vous plaît sélectionner les méthodes appropriées de correction de mouvement basée sur la littérature36.</li>
			<li>Traiter les données continues d’hémoglobine brute par un filtre à faible passage de 0,2 Hz et par la suite un filtre à passage élevé de 0,015 Hz.</li>
			<li>Normalisez l’amplitude hémodynamique du signal en divisant les valeurs moyennes.</li>
			<li>Générer les données fNIRS pour chaque canal en fonction des informations de numérisation 3D. Sélectionnez les canaux qui ont une probabilité d’enregistrement de 100% ou plus dans le cortex frontal supérieur (SFC) selon le calcul de régression du NIRS-SPM pour une analyse plus approfondie.</li>
			<li>Exporter les valeurs maximales de l’hémoglobine de l’oxygène (HbO) changements de concentration. REMARQUE : Dans cette étude, seuls les signaux HbO ont été analysés en raison de leur rapport signal-bruit élevé. Les valeurs maximales des données HbO en moyenne ont été extraites pour chaque canal de chaque participant pour une analyse plus approfondie.</li>
		</ol>
</li>
	</ol>
</li>
	<li>Traitement des données EEG REMARQUE : L’analyse hors ligne des données EEG a été effectuée avec l’EEGLAB. Seul N200 à Fz était le composant intéressant pour la présente étude. Toutes les électrodes ont été soumises à une correction automatique d’artefact pour enlever les mouvements des yeux en utilisant un modèle interne de topographies d’artefacts. Les données continues de l’EEG ont ensuite été segmentées en différents essais selon les stimuli cibles et non ciblés, dans lesquels l’époque de chaque essai a duré 2500 ms, impliquant une période de pré-stimulus de 500 ms (époque de référence) et une période post-stimulus de 2000 ms (époque de tâche).<ol>
<li>Chargez le dossier de données EEG brut dans l’EEGLAB en utilisant les plugins. Choisissez le plugin BIOSIG pour le fichier BDF dans cette étude. REMARQUE : Veuillez choisir un plugin approprié selon le format de fichier de données EEG.</li>
		<li>Réglez les informations de localisation du canal pour EEGLAB37. Chargez le fichier de localisation correspondant du bouchon.</li>
		<li>Ré-référence électrodes dans l’ERPLAB, qui est un plugin de l’EEGLAB. Choisissez les canaux placés dans les mastoïdes comme électrodes de référence.</li>
		<li>Extraire les époques de données EEG basées sur les fichiers d’événements et de bacs dans l’ERPLAB37.</li>
		<li>Filtrer les segments de données EEG dans l’ERPLAB en utilisant le filtre FIR en filtrant les basses fréquences avec une coupure de 30Hz et en filtrant les hautes fréquences avec une coupure de 0,1 Hz.</li>
		<li>Enlever les artefacts de l’EEG oculaire avec l’analyse indépendante des composants dans EEGLAB.</li>
		<li>Rejeter les segments de données EEG dont les valeurs d’amplitude dépassent 100 V sur n’importe quel canal de l’ERPLAB.</li>
		<li>Moyenne des segments de données EEG dans ERPLAB. REMARQUE : Il s’agit de la méthode d’analyse des données généralement utilisée et du logiciel de traitement de l’EEG et des données fNIRS. Il existe de nombreux logiciels de traitement et méthodes disponibles.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Calcul de corrélation<ol>
<li>Générer la relation entre les enregistrements fNIRS et EEG en utilisant l’analyse de corrélation Pearson.</li>
	</ol>
</li>i</ol>

<ol><li>Kennan, R. P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Simultaneous+recording+of+event-related+auditory+oddball+response+using+transcranial+near+infrared+optical+topography+and+surface+EEG%5BTitle%5D)+AND+%22NeuroImage%22%5BJournal%5D)">Simultaneous recording of event-related auditory oddball response using transcranial near infrared optical topography and surface EEG.</a> NeuroImage. 16 (3), Pt 1 587-592 (2002).</li>
<li>Horovitz, S. G., Gore, J. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Simultaneous+event-related+potential+and+near-infrared+spectroscopic+studies+of+semantic+processing%5BTitle%5D)+AND+%22Human+Brain+Mapping%22%5BJournal%5D)">Simultaneous event-related potential and near-infrared spectroscopic studies of semantic processing.</a> Human Brain Mapping. 22 (2), 110-115 (2004).</li>
<li>Yuan, Z., Ye, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fusion+of+fNIRS+and+fMRI+data%3A+identifying+when+and+where+hemodynamic+signals+are+changing+in+human+brains%5BTitle%5D)+AND+%22Frontiers+in+Human+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Fusion of fNIRS and fMRI data: identifying when and where hemodynamic signals are changing in human brains.</a> Frontiers in Human Neuroscience. 7, 676(2013).</li>
<li>Lin, X., Sai, L., Yuan, Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Detecting+Concealed+Information+with+Fused+Electroencephalography+and+Functional+Near-infrared+Spectroscopy%5BTitle%5D)+AND+%22Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Detecting Concealed Information with Fused Electroencephalography and Functional Near-infrared Spectroscopy.</a> Neuroscience. 386, 284-294 (2018).</li>
<li>Ieong, H. F., Yuan, Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Emotion+recognition+and+its+relation+to+prefrontal+function+and+network+in+heroin+plus+nicotine+dependence%3A+a+pilot+study%5BTitle%5D)+AND+%22Neurophotonics%22%5BJournal%5D)">Emotion recognition and its relation to prefrontal function and network in heroin plus nicotine dependence: a pilot study.</a> Neurophotonics. 5 (02), 1(2018).</li>
<li>Hu, Z., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Optical+Mapping+of+Brain+Activation+and+Connectivity+in+Occipitotemporal+Cortex+During+Chinese+Character+Recognition%5BTitle%5D)+AND+%22Brain+Topography%22%5BJournal%5D)">Optical Mapping of Brain Activation and Connectivity in Occipitotemporal Cortex During Chinese Character Recognition.</a> Brain Topography. 31 (6), 1014-1028 (2018).</li>
<li>Wang, M. -Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Concurrent+mapping+of+brain+activation+from+multiple+subjects+during+social+interaction+by+hyperscanning%3A+a+mini-review%5BTitle%5D)+AND+%22Quantitative+Imaging+in+Medicine+and+Surgery%22%5BJournal%5D)">Concurrent mapping of brain activation from multiple subjects during social interaction by hyperscanning: a mini-review.</a> Quantitative Imaging in Medicine and Surgery. 8 (8), 819-837 (2018).</li>
<li>Scholkmann, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+review+on+continuous+wave+functional+near-infrared+spectroscopy+and+imaging+instrumentation+and+methodology%5BTitle%5D)+AND+%22NeuroImage%22%5BJournal%5D)">A review on continuous wave functional near-infrared spectroscopy and imaging instrumentation and methodology.</a> NeuroImage. 85, 6-27 (2014).</li>
<li>Wan, X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+neural+basis+of+the+hemodynamic+response+nonlinearity+in+human+primary+visual+cortex%3A+Implications+for+neurovascular+coupling+mechanism%5BTitle%5D)+AND+%22NeuroImage%22%5BJournal%5D)">The neural basis of the hemodynamic response nonlinearity in human primary visual cortex: Implications for neurovascular coupling mechanism.</a> NeuroImage. 32 (2), 616-625 (2006).</li>
<li>Miller, E. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+prefontral+cortex+and+cognitive+control%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Reviews+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">The prefontral cortex and cognitive control.</a> Nature Reviews Neuroscience. 1 (1), 59-65 (2000).</li>
<li>Miller, E. K., Cohen, J. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((An+integrative+theory+of+prefrontal+cortex+function%5BTitle%5D)+AND+%22Annual+review+of+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">An integrative theory of prefrontal cortex function.</a> Annual review of Neuroscience. 24 (1), 167-202 (2001).</li>
<li>Mansouri, F. A., Tanaka, K., Buckley, M. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Conflict-induced+behavioural+adjustment%3A+a+clue+to+the+executive+functions+of+the+prefrontal+cortex%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Reviews+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Conflict-induced behavioural adjustment: a clue to the executive functions of the prefrontal cortex.</a> Nature Reviews Neuroscience. 10 (2), 141-152 (2009).</li>
<li>Wood, J. N., Grafman, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Human+prefrontal+cortex%3A+processing+and+representational+perspectives%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Reviews+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Human prefrontal cortex: processing and representational perspectives.</a> Nature Reviews Neuroscience. 4 (2), 139-147 (2003).</li>
<li>Wallis, J. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Orbitofrontal+Cortex+and+Its+Contribution+to+Decision-Making%5BTitle%5D)+AND+%22Annual+Review+of+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Orbitofrontal Cortex and Its Contribution to Decision-Making.</a> Annual Review of Neuroscience. 30 (1), 31-56 (2007).</li>
<li>Forbes, C. E., Grafman, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+Role+of+the+Human+Prefrontal+Cortex+in+Social+Cognition+and+Moral+Judgment%5BTitle%5D)+AND+%22Annual+Review+of+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">The Role of the Human Prefrontal Cortex in Social Cognition and Moral Judgment.</a> Annual Review of Neuroscience. 33 (1), 299-324 (2010).</li>
<li>Nguyen, D. K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Non-invasive+continuous+EEG-fNIRS+recording+of+temporal+lobe+seizures%5BTitle%5D)+AND+%22Epilepsy+Research%22%5BJournal%5D)">Non-invasive continuous EEG-fNIRS recording of temporal lobe seizures.</a> Epilepsy Research. 99 (1-2), 112-126 (2012).</li>
<li>Peng, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((fNIRS-EEG+study+of+focal+interictal+epileptiform+discharges%5BTitle%5D)+AND+%22Epilepsy+Research%22%5BJournal%5D)">fNIRS-EEG study of focal interictal epileptiform discharges.</a> Epilepsy Research. 108 (3), 491-505 (2014).</li>
<li>Liu, Y., Ayaz, H., Shewokis, P. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Multisubject+%22learning%22+for+mental+workload+classification+using+concurrent+EEG%2C+fNIRS%2C+and+physiological+measures%5BTitle%5D)+AND+%22Frontiers+in+Human+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Multisubject "learning" for mental workload classification using concurrent EEG, fNIRS, and physiological measures.</a> Frontiers in Human Neuroscience. 11, (2017).</li>
<li>Aghajani, H., Garbey, M., Omurtag, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Measuring+mental+workload+with+EEG%2BfNIRS%5BTitle%5D)+AND+%22Frontiers+in+Human+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Measuring mental workload with EEG+fNIRS.</a> Frontiers in Human Neuroscience. 11, (2017).</li>
<li>Balconi, M., Vanutelli, M. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Hemodynamic+%28fNIRS%29+and+EEG+%28N200%29+correlates+of+emotional+inter-species+interactions+modulated+by+visual+and+auditory+stimulation%5BTitle%5D)+AND+%22Scientific+Reports%22%5BJournal%5D)">Hemodynamic (fNIRS) and EEG (N200) correlates of emotional inter-species interactions modulated by visual and auditory stimulation.</a> Scientific Reports. 6, (2016).</li>
<li>Donohue, S. E., Appelbaum, L. G., McKay, C. C., Woldorff, M. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+neural+dynamics+of+stimulus+and+response+conflict+processing+as+a+function+of+response+complexity+and+task+demands%5BTitle%5D)+AND+%22Neuropsychologia%22%5BJournal%5D)">The neural dynamics of stimulus and response conflict processing as a function of response complexity and task demands.</a> Neuropsychologia. 84, 14-28 (2016).</li>
<li>Liu, Y., Ayaz, H., Shewokis, P. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mental+workload+classification+with+concurrent+electroencephalography+and+functional+near-infrared+spectroscopy%5BTitle%5D)+AND+%22Brain-Computer+Interfaces%22%5BJournal%5D)">Mental workload classification with concurrent electroencephalography and functional near-infrared spectroscopy.</a> Brain-Computer Interfaces. 4 (3), 175-185 (2017).</li>
<li>Fazli, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Enhanced+performance+by+a+hybrid+NIRS-EEG+brain+computer+interface%5BTitle%5D)+AND+%22NeuroImage%22%5BJournal%5D)">Enhanced performance by a hybrid NIRS-EEG brain computer interface.</a> NeuroImage. 59 (1), 519-529 (2012).</li>
<li>Putze, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Hybrid+fNIRS-EEG+based+classification+of+auditory+and+visual+perception+processes%5BTitle%5D)+AND+%22Frontiers+in+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Hybrid fNIRS-EEG based classification of auditory and visual perception processes.</a> Frontiers in Neuroscience. 8, 373(2014).</li>
<li>Horovitz, S. G., Gore, J. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Simultaneous+event-related+potential+and+near-infrared+spectroscopic+studies+of+semantic+processing%5BTitle%5D)+AND+%22Human+Brain+Mapping%22%5BJournal%5D)">Simultaneous event-related potential and near-infrared spectroscopic studies of semantic processing.</a> Human Brain Mapping. 22 (2), 110-115 (2004).</li>
<li>Lin, X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mapping+the+small-world+properties+of+brain+networks+in+Chinese+to+English+simultaneous+interpreting+by+using+functional+near-infrared+spectroscopy%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Innovative+Optical+Health+Sciences%22%5BJournal%5D)">Mapping the small-world properties of brain networks in Chinese to English simultaneous interpreting by using functional near-infrared spectroscopy.</a> Journal of Innovative Optical Health Sciences. 11 (03), 1840001(2018).</li>
<li>Folstein, J. R., Van Petten, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Influence+of+cognitive+control+and+mismatch+on+the+N2+component+of+the+ERP%3A+A+review%5BTitle%5D)+AND+%22Psychophysiology%22%5BJournal%5D)">Influence of cognitive control and mismatch on the N2 component of the ERP: A review.</a> Psychophysiology. 45 (1), 152(2008).</li>
<li>Patel, S. H., Azzam, P. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Characterization+of+N200+and+P300%3A+Selected+studies+of+the+Event-Related+Potential%5BTitle%5D)+AND+%22International+Journal+of+Medical+Sciences%22%5BJournal%5D)">Characterization of N200 and P300: Selected studies of the Event-Related Potential.</a> International Journal of Medical Sciences. 2 (4), 147-154 (2005).</li>
<li>Suzuki, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+relationship+between+the+superior+frontal+cortex+and+alpha+oscillation+in+a+flanker+task%3A+Simultaneous+recording+of+electroencephalogram+%28EEG%29+and+near+infrared+spectroscopy+%28NIRS%29%5BTitle%5D)+AND+%22Neuroscience+Research%22%5BJournal%5D)">The relationship between the superior frontal cortex and alpha oscillation in a flanker task: Simultaneous recording of electroencephalogram (EEG) and near infrared spectroscopy (NIRS).</a> Neuroscience Research. 131, 30-35 (2018).</li>
<li>Keles, H. O., Barbour, R. L., Omurtag, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Hemodynamic+correlates+of+spontaneous+neural+activity+measured+by+human+whole-head+resting+state+EEG+%2B+fNIRS%5BTitle%5D)+AND+%22NeuroImage%22%5BJournal%5D)">Hemodynamic correlates of spontaneous neural activity measured by human whole-head resting state EEG + fNIRS.</a> NeuroImage. 138, 76-87 (2016).</li>
<li>Eriksen, B. A., Eriksen, C. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effects+of+noise+letters+upon+the+identification+of+a+target+letter+in+a+nonsearch+task%5BTitle%5D)+AND+%22Perception+%26+Psychophysics%22%5BJournal%5D)">Effects of noise letters upon the identification of a target letter in a nonsearch task.</a> Perception & Psychophysics. 16 (1), 143-149 (1974).</li>
<li>Huppert, T. J., Diamond, S. G., Franceschini, M. A., Boas, D. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((HomER%3A+a+review+of+time-series+analysis+methods+for+near-infrared+spectroscopy+of+the+brain%5BTitle%5D)+AND+%22Applied+optics%22%5BJournal%5D)">HomER: a review of time-series analysis methods for near-infrared spectroscopy of the brain.</a> Applied optics. 48 (10), 280-289 (2009).</li>
<li>Kocsis, L., Herman, P., Eke, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+modified+Beer-Lambert+law+revisited%5BTitle%5D)+AND+%22Physics+in+Medicine+and+Biology%22%5BJournal%5D)">The modified Beer-Lambert law revisited.</a> Physics in Medicine and Biology. 51 (5), (2006).</li>
<li>Herold, F., Wiegel, P., Scholkmann, F., Müller, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Applications+of+Functional+Near-Infrared+Spectroscopy+%28fNIRS%29+Neuroimaging+in+Exercise-Cognition+Science%3A+A+Systematic%2C+Methodology-Focused+Review%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Clinical+Medicine%22%5BJournal%5D)">Applications of Functional Near-Infrared Spectroscopy (fNIRS) Neuroimaging in Exercise-Cognition Science: A Systematic, Methodology-Focused Review.</a> Journal of Clinical Medicine. 7 (12), 466(2018).</li>
<li>Duncan, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Optical+pathlength+measurements+on+adult+head%2C+calf+and+forearm+and+the+head+of+the+newborn+infant+using+phase+resolved+optical+spectroscopy%5BTitle%5D)+AND+%22Physics+in+Medicine+and+Biology%22%5BJournal%5D)">Optical pathlength measurements on adult head, calf and forearm and the head of the newborn infant using phase resolved optical spectroscopy.</a> Physics in Medicine and Biology. 40 (2), 295-304 (1995).</li>
<li>Brigadoi, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Motion+artifacts+in+functional+near-infrared+spectroscopy%3A+A+comparison+of+motion+correction+techniques+applied+to+real+cognitive+data%5BTitle%5D)+AND+%22NeuroImage%22%5BJournal%5D)">Motion artifacts in functional near-infrared spectroscopy: A comparison of motion correction techniques applied to real cognitive data.</a> NeuroImage. 85, 181-191 (2014).</li>
<li>Lopez-Calderon, J., Luck, S. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((ERPLAB%3A+an+open-source+toolbox+for+the+analysis+of+event-related+potentials%5BTitle%5D)+AND+%22Frontiers+in+Human+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">ERPLAB: an open-source toolbox for the analysis of event-related potentials.</a> Frontiers in Human Neuroscience. 8, 213(2014).</li>
</ol>

Les auteurs n’ont rien à divulguer.

Dans ce protocole, des enregistrements combinés d’EEG et de fNIRS ont été exécutés pour examiner les modèles d’activation de cerveau impliquant un paradigme de flanker event-related en enregistrant les signaux neuronaux du cerveau entier et les réponses hémodynamiques simultanées du cortex préfrontal. Les résultats de l’ERP ont montré que le N200 à Fz était en mesure de distinguer de manière significative les conditions congruent et incongrues (P-0,037). Pendant ce temps, les signaux HbO dans SFC (canaux 21) ont égalemen...

Cette étude vise à développer un protocole de travail pour révéler le modèle d’activation neuronale qui sous-tend la tâche Flanker en utilisant des techniques de neuroimagerie EEG et fNIRS fusionnées. Fait intéressant, les enregistrements simultanés fNIRS-EEG permettent l’inspection de la relation entre les signaux hémodynamiques dans le cortex préfrontal et divers composants potentiels liés à l’événement (ERP) du cerveau entier associés à la tâche flanker.
L’intégration de diverses modalités de neuroimagerie non invasive, y compris la spectroscopie fonctionnelle proche infrarouge (FNIRS), l’électroencéphalographie (EEG) et l’imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf) est essentielle pour améliorer la compréhension de l’endroit et du moment où le traitement de l’information a lieu dans le cerveau1,2,3. En outre, il est possible de combiner fNIRS et EEG pour examiner la relation entre l’activité neuronale locale et les changements ultérieurs dans les réponses hémodynamiques, dans lequel EEG et fNIRS peuvent être complémentaires en révélant le mécanisme neuronal de la fonction cognitive du cerveau humain. FNIRS est une technique de neuroimagerie fonctionnelle à base vasculaire qui repose sur les réponses hémodynamiques à l’activation du cerveau infère. FNIRS mesure les changements relatifs de concentration d’oxyhemoglobine (HbO) et de deoxyhemoglobine (HbR) dans le cortex cérébral, qui joue un rôle important dans l’étude du traitement cognitif3,4,5,6,7. Selon le mécanisme d’accouplement neurovasculaire et neurométabolique8, le changement de l’activité neuronale locale associée au traitement cognitif est généralement accompagné de modifications ultérieures dans le flux sanguin local et l’oxygène de sang avec un retard de 4-7 secondes. Il est démontré que le couplage neurovasculaire est probablement un transducteur de puissance, qui intègre la dynamique rapide de l’activité neuronale dans l’apport vasculaire de l’hémodynamique lente9. Plus précisément, fNIRS est principalement utilisé pour inspecter l’activité neurovasculaire dans le lobe frontal, en particulier le cortex préfrontal qui est responsable des fonctions cognitives élevées, telles que les fonctions exécutives10,11,12, raisonnement et la planification13, prise de décision14, et la cognition sociale et le jugement moral15. Cependant, les réponses hémodynamiques mesurées par fNIRS ne saisissent qu’indirectement l’activité neuronale avec une résolution temporelle basse, tandis que l’EEG peut offrir des mesures temporellement fines et directes des activités neuronales. Par conséquent, la combinaison de l’EEG et de l’enregistrement des FNIRS peut identifier plus de fonctionnalités et révéler plus d’informations associées au fonctionnement du cerveau.
Plus important encore, l’acquisition multimodale des signaux EEG et fNIRS a été menée pour inspecter l’activation du cerveau sous-jacente à diverses tâches cognitives16,17,18,19,20,21,22 ou cerveau-ordinateur interface23,24. En particulier, des enregistrements simultanés ERP (potentiel lié à l’événement) et fNIRS ont été effectués sur la base du paradigme auditif1, dans lequel les FNIRS peuvent identifier les changements hémodynamiques dans le cortex frontotemporral plusieurs secondes après l’apparition du composant P300. Horovitz et coll. ont également démontré les mesures simultanées des signaux fNIRS et du composant P300 lors d’une tâche de traitement sémantique25. Fait intéressant, des études antérieures basées sur des enregistrements simultanés EEG et fNIRS ont montré que P300 pendant les stimuli oddball a montré une corrélation significative avec les signaux fNIRS26. Il a été découvert que les mesures multimodales ont le potentiel de révéler le mécanisme neuronal cognitif complet basé sur le paradigme lié à l’événement26. Outre la tâche bizarre, la tâche flanker associée à la composante ERP N200 est également un paradigme important, qui peut être utilisé pour l’étude de la détection et de l’évaluation des capacités cognitives avec des contrôles sains et des patients atteints de divers troubles. Plus précisément, N200 était un composant négatif qui culmine 200-350 ms du cortex cingulé antérieur frontal27 et cortex temporel supérieur28. Bien que les études précédentes aient examiné la relation entre le cortex frontal supérieur et l’oscillation alpha dans la tâche de flanker29, la corrélation entre l’amplitude de N200 et les réponses hémodynamiques pendant la tâche de flanker n’a pas été explorée.
Dans ce protocole, un patch EEG/fNIRS fait maison basé sur le plafond standard de l’EEG a été utilisé pour les enregistrements simultanés eEG et fNIRS. Les arrangements des optodes/électrodes avec le soutien ont été réalisés par le placement des optodes fNIRS fusionnées dans le bouchon d’EEG. Les acquisitions simultanées de données EEG et fNIRS ont été réalisées avec les mêmes tâches de stimuli générées par le logiciel E-prime. Nous émettons l’hypothèse que les composants ERP associés à la tâche flanker peuvent présenter une corrélation significative avec les réponses hémodynamiques dans le cortex préfrontal. Pendant ce temps, les enregistrements combinés ERP et fNIRS peuvent extraire plusieurs indicateurs de signal pour identifier les modèles d’activation du cerveau avec une précision accrue. Pour tester l’hypothèse, la configuration fNIRS et la machine EEG ont été intégrées pour révéler le mécanisme complexe de cognition neuronale correspondant à la tâche flanker liée à l’événement.

<table><tbody><tr><td>Casque EEG</td><td>EASYCAP GmbH</td><td>-</td><td>-</td></tr><tr><td>Système EEG</td><td>BioSemi</td><td>-</td><td>-</td></tr><tr><td>fNIRS Système</td><td>TechEn-CW6</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

conduite d’électroencéphalographie simultanée et d’enregistrements fonctionnels de spectroscopie proche infrarouge avec une tâche de flanker

Conducting Concurrent Electroencephalography and Functional Near-Infrared Spectroscopy Recordings with a Flanker Task

Les enregistrements concurrents d’EEG et de fNIRS offrent une excellente occasion d’acquérir une compréhension complète du mécanisme neuronal du traitement cognitif en inspectant la relation entre les signaux neuronaux et hémodynamiques. EEG est une technologie électrophysiologique qui peut mesurer l’activité neuronale rapide du cortex, tandis que fNIRS s’appuie sur les réponses hémodynamiques à l’activation du cerveau infère. La combinaison des techniques de neuroimagerie EEG et fNIRS peut identifier plus de caractéristiques et révéler plus d’informations associées au fonctionnement du cerveau. Dans ce protocole, des mesures EEG-fNIRS fusionnées ont été exécutées pour des enregistrements simultanés des potentiels hermétiques évoqués et des réponses hémodynamiques pendant une tâche de flanker. En outre, les étapes critiques pour la mise en place du système matériel et logiciel ainsi que les procédures d’acquisition et d’analyse des données ont été fournies et discutées en détail. On s’attend à ce que le protocole actuel puisse ouvrir une nouvelle voie pour améliorer la compréhension des mécanismes neuronaux sous-jacents à divers processus cognitifs en utilisant les signaux EEG et fNIRS.

La figure 2 montre les signaux HbO pour tous les canaux tandis que la figure 3 affiche les ERP à Fz et FCz pour les deux conditions de la tâche flanker. Figure 4 a illustré les résultats de l’analyse de corrélation Pearson a montré que les signaux fNIRS dans SFC ont montré une corrélation significative avec le composant ERP N200 à Fz pour la condition incongrue (P'lt;0.05). Cependant, ce n’est pas le c...

Le présent protocole décrit comment effectuer des enregistrements simultanés de l’EEG et du FNIRS et comment inspecter la relation entre les données EEG et fNIRS.

Conduite d’électroencéphalographie simultanée et d’enregistrements fonctionnels de spectroscopie proche infrarouge avec une tâche de flanker

Concurrent EEG and fNIRS recordings offer an excellent opportunity to gain a full understanding of the neural mechanism of cognitive processing by ...

Le but de cette étude était de développer un protocole de travail pour révéler le modèle d’activation neuro, souligner la tâche flanker en utilisant fusionné EEG et fNIRS technique d’imagerie neuro. Les enregistrements simultanés fNIRS EEG permettent l’inspection de la relation entre le cortex préfrontal et les différents événements liés aux composants potentiels de l’ensemble du cerveau. fNIRS dans le cortex cérébral qui loi assez importante dans l’étude du traitement cognitif.Nous savons que fNIRS est principalement utilisé pour inspecter l’activité neurovasculaire dans le lobe frontal. est liée à des fonctions cognitives cérébrales élevées. Toutefois, la réponse hémodynamique rencontrée par fNIRS ne peut lire les activités avec une faible résolution temporelle, mais EEG peut offrir une recherche temporaire et la mesure directe des activités neurologiques.La combinaison d’enregistrements EEG et fNIRS est capable d’identifier plus de fonctionnalités et de révéler plus d’informations se rapportent aux fonctions cérébrales. Dans cette étude, vous utilisez les techniques EEG fNIRS ont été utilisés pour des enregistrements simultanés de composants ERP et la réponse hémodynamique avec

conducting-concurrent-electroencephalography-functional-near-infrared

Research

Recherche

JoVE Journal

Neuroscience

Neurosciences

Cette vidéo montre la procédure d’enregistrement simultané d’électroencéphalographie (EEG) co-localisée et de potentiels de champ local (LFP) chez un rat anesthésié. Le processus consiste à préparer le rat et à fixer des électrodes stimulantes à ses coussinets de moustaches. Une électrode EEG araignée est placée sur le crâne du rat pour les mesures EEG de surface. Dans le même temps, une microélectrode multicanal est insérée dans une région spécifique du cerveau à travers un trou de bavure dans...

Enregistrements simultanés d’électroencéphalographie et de potentiel de champ local chez un rat anesthésié

Cette vidéo montre le processus d’enregistrement de l’activité neuronale corticale et sous-corticale à l’aide d’électroencéphalographies (EEG) et d’électrodes de stimulation cérébrale profonde (DBS) lors d’un test de stimulation visuelle basé sur l’attention.

Enregistrement de l’activité neuronale corticale et sous-corticale à l’aide de systèmes d’électrodes

Source : Reindl, V.,  et al. Réalisation d’expériences d’hyperbalayage avec la spectroscopie proche infrarouge fonctionnelle. (2019) Cette vidéo montre l’utilisation de la spectroscopie proche infrarouge fonctionnelle (fNIRS) pour mesurer l’activité cérébrale pendant les interactions sociales. Les participants s’engagent dans une tâche coordonnée qui augmente l’activité dans le cortex préfrontal, une région essentielle au comportement social, tandis que le système détecte les changements...

Spectroscopie fonctionnelle proche infrarouge pour l’enregistrement de l’activité cérébrale pendant les interactions sociales

Les patients implantés avec des électrodes intracrâniennes offrent une occasion unique pour enregistrer les données neurologiques de multiples zones du cerveau lorsque le patient effectue des tâches comportementales. Ici, nous présentons une méthode d'enregistrement des patients implantés qui peuvent être reproductible à d'autres institutions ayant accès à cette population de patients.

Exécution de tâches comportementales chez des sujets atteints intracrâniennes électrodes

La surveillance de l’activité cérébrale pendant les tâches motrices debout est d’une grande valeur pour l’étude de la source neuronale des troubles du mouvement. Ici, nous démontrons un protocole qui combine la spectroscopie proche infrarouge fonctionnelle avec la surveillance continue de l’activité musculaire et cinématique pendant 4 types de tâches motrices.

Près fonctionnelle spectroscopie infrarouge des régions sensorielles et motrices cérébrales avec simultanée cinématique et EMG surveillance Pendant tâches motrices

Suivi de l'activité du cerveau à l'extérieur du laboratoire sans contraintes physiques présente des défis méthodologiques. Un fiberless, système portable fonctionnelle spectroscopie proche infrarouge (fNIRS) a été utilisé pour mesurer l'activité du cerveau pendant une tâche de mémoire prospective écologique. Il a été démontré que ce système pourrait être utilisé pour surveiller l'activité cérébrale au cours d'expériences sur la base non-laboratoire.

Utilisation fiberless, fNIRS Wearable pour surveiller l&#39;activité cérébrale dans des tâches cognitives monde réel

Le présent protocole vise à évaluer les fonctions cognitives-émotionnelles dans les ganglions de la base par l’enregistrement neurophysiologique simultané des potentiels de champ local et de l’activité corticale cérébrale (EEG) non invasive. La procédure est illustrée par l’utilisation de paradigmes impliquant des stimuli de parole à connotation émotionnelle ou la tâche de Flanker impliquant le contrôle cognitif.

Combiné Fonctions envahissantes et sous-corticales Surface non-invasive neurophysiologique Enregistrements pour l&#39;évaluation des fonctions cognitives et émotionnelles chez les humains

Un EEG-IRMf multimodal méthode, dite de la source EEG spatio-temporelle sont limitées IRMf imagerie méthode, l’imagerie est décrite ici. La méthode présentée emploie des cartes sous IRMf conditionnellement-active ou prieurs, pour guider la localisation des sources EEG d’une manière qui améliore la spécificité spatiale et limite des résultats erronés.

Simultanées EEG et IRM fonctionnelle enregistrement et analyse d’intégration pour l’imagerie dynamique activité corticale

Ce protocole décrit une méthode simple pour l’enregistrement simultané de co localisée électroencéphalographie (EEG) et multi-laminaire champ local potentiel chez un rat anesthésié. Un trou foré dans le crâne pour l’insertion d’une microélectrode est montré pour produire une distorsion négligeable du signal EEG.

Enregistrement simultané d’électroencéphalographie co localisée et le potentiel de champ Local dans rongeurs

Le présent protocole décrit comment effectuer des expériences de hyperscanning fNIRS et analyser le cerveau-à-cerveau synchronie. De plus, nous discutons les défis et les solutions possibles.

Des expériences de Hyperscanning avec la spectroscopie proche infrarouge fonctionnelle

Nous présentons une méthode permettant de collecter simultanément des signaux IRMf et fNIRS chez les mêmes sujets avec une couverture fNIRS de la tête entière. Le protocole a été testé auprès de trois jeunes adultes et peut être adapté à la collecte de données pour des études de développement et des populations cliniques.

Collecte simultanée de données de mesures IRMf et NIRS f à l’aide d’un réseau d’optodes à tête entière et de canaux à courte distance

Apprenez à réaliser des enregistrements simultanés d'EEG et de fNIRS pour étudier les mécanismes neurocognitifs lors d'une tâche de flanker. Cette méthode multimodale révèle les corrélations entre potentiels évoqués et réponses hémodynamiques.

Conduite d’électroencéphalographie simultanée et d’enregistrements fonctionnels de spectroscopie proche infrarouge avec une tâche de flanker (Vidéo) | JoVE Journal

Conduite d’électroencéphalographie simultanée et d’enregistrements fonctionnels de spectroscopie proche infrarouge avec une tâche de flanker

Explorer plus de vidéos