שיטה לאיסוף נתוני fMRI/EEG בו זמנית במהלך הצעת תשומת לב ממוקדת לתחושה תרמית דיפרנציאלית

שלום, אני פמלה דוגלס, עמיתת פוסט-דוקטורט במכון Semi ב-UCLA והיפנוטיזרית מורשית. במצגת הבאה, אנו מדגימים את השיטה שלנו לאיסוף סימולטני של נתוני EEG-fMRI ומכשיר תואם MR למדידת טמפרטורה דיפרנציאלית. אנו מציגים שיטה זו באמצעות פרדיגמה ייחודית המכונה כאן ניסוי כפפת הקור, ומקליטים נתונים הן לפני והן אחרי השראת היפנוזה.

ראשית, אנו אוספים נתוני E-E-G-F-M-R-I סימולטניים ומדידות של טמפרטורת היד בעוד הנבדקים מקשיבים להקלטה דרך אוזניות תואמות MRI, המנחה אותם לדמיין כי ידם השמאלית הופכת לקרה יותר, תהליך המוכר כפרדיגמת כפפת הקור (cold glove paradigm). נתוני EEG במודאליות אחת מוקלטים לאחר מכן במהלך השראה היפנוטית. נתוני E-E-G-F-M-R-I סימולטניים של כפפת הקור מוקלטים פעם נוספת לאחר ההשראה ההיפנוטית, ומדידות של טמפרטורת היד מוקלטים לאורך כל הניסוי באמצעות מכשיר התרמומטריה הדיפרנציאלי התואם MR שלנו.

בסופו של דבר, השיטה שלנו לאיסוף נתוני E-E-G-F-M-R-I עשויה להועיל במספר פרדיגמות ניסיוניות, על ידי אספקת נתונים רב-מודאליים ברזולוציה זמנית ומרחבית גבוהה באופן לא פולשני. באופן משמעותי, ההיבטים הבלתי-סטציונריים של עיבוד אותות מוחיים הופכים הקלטות בו-זמניות לבעלות יתרון רב על פני איסוף נתונים סדרתי. שלום, אני מארק כהן, המנהל הטכני של מרכז סטגלין למדעי המוח הקוגניטיביים ב-UCLA, המכון לסמיאל למדעי המוח והתנהגות אנושית.

בסרטון זה, נדגים כיצד להקליט בו-זמנית נתונים אלקטרואנצפלוגרפיים (EEG), דימויים של תהודה מגנטית פונקציונלית (fMRI) ומדידות של טמפרטורת היד, שכולם משתנים כמותית תחת היפנוזה. פיתחנו והשתמשנו בטכנולוגיות ייעודיות למדידות אלו, בשילוב עם הליך השראת היפנוזה שתוכנן במיוחד כדי להתאים לפרוטוקול הניסיוני. איסוף סימולטני של EEG ו-fMRI הוא קשה במיוחד, מכיוון שכל אחד מהמכשירים יוצר ארטיפקטים במכשיר השני.

השפעות ה-MRI על ה-EEG הן מאתגרות במיוחד, מכיוון שחלק ה-RF של מערכת ההדמיה משתמש באותים של עד כמה מאות וולטים, בעוד שהגרדיאנטים מפעילים שדות מגנטיים משתנים בזמן של מעל 45 Tesla לשנייה. במקביל, אות ה-EEG הזעיר בקרקפת הוא של כמה מיקרו-וולטים בלבד. אפילו מדידת טמפרטורה ב-MRI כרוכה במכשולים.

זרמי תדר רדיו (RF) טפילים הנעים דרך מכשור אלקטרוני מהווים סיכון בטיחותי מראש, ופליטות ברמה נמוכה ממכשירי רישום טמפרטורה דיגיטליים עלולות להסיק את תמונות ה-MR. מגבר ה-EEG תוכנן במיוחד על ידי electrical geodesics כדי לפעול בקרבה רבה מאוד למגנט של מערכת הדימות. כמעט כל הרכיבים הפרומגנטיים של המגבר הוסרו, ולאחר מכן הוא הוכנס למערכת הכלה לבידוד שדות או למארז.

ניתן לקבל מושג לגבי גודל מארז הקיבוע על ידי השוואתו לגודלו של EEG AMP סטנדרטי מאותה חברה. כל אחת מהכניסות של ה-EEG מסוננת חשמלית כדי למנוע צימוד של אנרגיית תדר רדיו אל המגבר המופעל על ידי סוללה. כדי לאסוף נתוני EEG ו-FMRI יחד, יש לסנכרן את התזמון של שני המכשירים בדיוק של ננו-שניות.

עם זאת, כדי לשמור על המיגון, אין להעביר אותות חשמליים חוטים אל תוך חדר הסריקה או ממנו. כדי להבטיח זאת, מהנדסים ב-electrical geodesics בנו את מערכת ה-E-E-G-F-M-R-I הסימולטנית שלנו, כך שגם אותות התזמון וגם הנתונים המודגיטלים מועברים באמצעות סיבים אופטיים דרך הפתחים הללו. השראת היפנוזה מתחילה בראיון קצר המ przepעל על ידי ההיפנו-תרפיסט.

בשלב זה נעזרים בהצעה אידיומטורית (idiomotor suggestion) המכונה טכניקת הרמת הזרוע לצורך תהליך ההשחאה ההיפנוטית. נתוני EEG מוקלטים באמצעות רשת חיישנים GEODESIC בעלת 256 ערוצים התואמת למכשיר MRI. יש לנטר את רמות העכבה (impedance) באלקטרודות במרווחים של כ-20 דקות לאורך כל הניסוי.

לאחר מכן, הרגישות להיפנוזה מוערכת באמצעות טופס C של סולם סטנפורד בן 12 נקודות לרגישות להיפנוזה. הנבדק נכנס לאחר מכן לחדר סריקת ה-MRI לצורך איסוף נתונים סימולטני של E-E-G-F-M-R-I. בעקבות השראת היפנוזה, פיתחנו מכשיר לאיסוף מדידות של הפרשי טמפרטורת כפות הידיים במהלך E-E-G-F-M-R-I סימולטני, לאחר הצעת "כפפת הקור" ההיפנוטית. המכשיר מורכב משני חיישני טמפרטורה מסוג L 34 המחוברים למגבר ולתצוגה דיגיטלית.

שתי סוללות של תשעה וולט מספקות כוח לרכיבים האלקטרוניים הפנימיים. בחרנו בחיישני LN 34 בשל התגובה הליניארית שלהם לטמפרטורה בטווחים פיזיולוגיים. ביצענו שלב כיול כדי לטפל באי-סבירות במרכיבים.

בסמוך לתחילת הניסוי, קבענו את נקודת האפס של המכשיר על ידי טבילת שני חיישני הטמפרטורה בבן-מארת מים. במהלך הניסוי, כל סטייה מנקודת האפס הצביעה על הפרש בין הטמפרטורות של ידיו של הנבדק. הפרש טמפרטורה רשום זה אפשר לנו לכמת את ההשפעות של ההצעה של כפפה קרה, ואני רוצה שתדמייני ותדמיין שאת/ה רואה מקצות האצבעות, אל תוך האצבעות, אל תוך כף היד, אל תוך פרק כף היד, שכולם טבולים לחלוטין.

יד שמאל שלך טבולה לחלוטין במי הקרח. תוך כדי המשך הוויזואליזציה, דמייני, צרי את התחושה המדהימה הזו שיד שמאל שלך קרה לגמרי ואילחית, אילחית וקרה, שאין שום תחושה ביד בכלל. ככל שתנסי להרגיש אותה יותר, כך תהיי פחות מסוגלת להרגיש, ויד ימין תמשיך להתחמם.

ככל שהיד השמאלית ממשיכה להפוך קרה מאוד, קרה מאוד, זה כמעט כאילו הידיים הופכות לכחולות. ניתן אפילו להאמין שהיא מסוגלת לעשות זאת, וזה קורה מקצות האצבעות, דרך האצבעות ועד לשורש כף היד. הצגנו שיטה של הקלטה רב-מודלית כדי לחשוף קשרים אלקטרופיזיולוגיים, מוטוריים ונוירו-וסקולריים של תהליך קוגניטיבי שאלמלא כן היה נשאר בלתי נראה.

בניגוד לשיטות המקובלות לאיסוף FMRI או EEG ובידודם, השיטה המשולבת יכולה לחשוף קשרים בין שני אותות המוח, כאשר Quint מצומד ל-EEG בעלות דחיסות גבוהה מאוד של 256 ערוצים. ניתן לבצע קולוקליזציה של האותות ולהסיק מסקנות סבירות לגבי מקורות חשמליים המופיעים כאזורים של זרימת דם משתנה במחקרי תהודה מגנטית.