Corticale Fonte Analisi di alta densità EEG registrazioni nei bambini

Sommario

Negli ultimi anni, c'è stato un crescente interesse nella stima delle fonti corticali dell'attività elettrica misurata sul cuoio capelluto per esperimenti di neuroscienze cognitive. Questo articolo descrive come viene acquisito l'EEG ad alta densità e come vengono elaborate le registrazioni per la stima della sorgente corticale nei bambini a partire dai 2 anni di età presso il London Baby Lab.

Abstract

EEG è tradizionalmente descritto come una tecnica neuroimaging con elevata risoluzione spaziale e temporale basso. I recenti progressi nella modellazione biofisica e di elaborazione del segnale permettono di sfruttare informazioni provenienti da altre modalità di imaging come la risonanza magnetica strutturale che forniscono ad alta risoluzione spaziale per superare questo vincolo ^1. Ciò è particolarmente utile per le indagini che richiedono alta risoluzione nel temporale e dominio spaziale. Inoltre, a causa dell'applicazione facile e basso costo di registrazioni EEG, EEG è spesso il metodo di scelta quando si lavora con popolazioni, come i bambini, che non tollerano MRI funzionale analizza bene. Tuttavia, al fine di indagare quali substrati neurali sono coinvolte, informazioni anatomiche da MRI strutturale è ancora necessaria. La maggior parte dei pacchetti di analisi EEG lavorano con modelli standard di testa che si basano su adulto anatomia. L'accuratezza di questi modelli quando usato nei bambini è limitata ^2, perché il comPosition e la configurazione spaziale della testa tessuti cambia notevolmente nel corso dello sviluppo ^3.

Nel presente documento, forniamo una panoramica del nostro recente lavoro utilizzando modelli di testa basato su singole scansioni MRI strutturali o di età modelli di testa specifici per ricostruire i generatori corticali di EEG ad alta densità. Questo articolo descrive come le registrazioni EEG vengono acquisiti, elaborati e analizzati con popolazione pediatrica al London Baby-Lab, tra cui l'installazione di laboratorio, progettazione compito, EEG pre-elaborazione, trasformazione risonanza magnetica, e il livello dei canali EEG e analisi sorgente.

Introduzione

Il presidente Barack Obama ha descritto il cervello umano come la prossima frontiera della scoperta scientifica con l'alta importanza per la salute e l'economia ³ (http://www.whitehouse.gov/share/brain-initiative). Tuttavia, come ogni altro campo nelle scienze naturali, neuroscienze dipende progressi nelle metodologie e tecniche di analisi per il progresso. Due strumenti invasivi non comunemente utilizzati in studi sulla funzione del cervello negli esseri umani sono la risonanza magnetica (MRI) ed elettroencefalografia (EEG). Queste strumento di sfruttare diverse proprietà fisiche e fornire diversi spunti in funzione del cervello, con vantaggi e sv....

Protocollo

1. Progettazione di EEG e potenziali esperimenti relativi agli eventi per i bambini

Nota: Un semplice esperimento è stato progettato per gli scopi di questo articolo che può essere utilizzato per studiare l'elaborazione del volto nei bambini piccoli. La sezione seguente descriverà l'esperimento e spiegherà come implementarlo utilizzando MATLAB R2012b e Psychtoolbox V3.0.11^23,24. Per questo esempio sono state utilizzate immagini tratte dal set NimStim di espressioni facciali emotive²⁵. Questo set di stimoli è disponibile per scopi di ricerca su richiesta (http://www.macbrain....

Risultati

Progettare esperimenti ERP per neonati e bambini è spesso impegnativo, a causa della loro limitata capacità di tollerare esperimenti lunghi e ripetitivi³⁰. Questo problema è ulteriormente aggravato quando lo sperimentatore prevede di applicare la ricostruzione della sorgente, perché una ricostruzione accurata della sorgente richiederà un elevato rapporto segnale/rumore¹. La Figura 1 mostra un protocollo sperimentale per lo studio dei meccanismi di elaborazione del volto che può esse.......

Discussione

Il presente articolo descrive la registrazione e l'analisi dell'EEG ad alta densità per la ricostruzione di generatori corticali utilizzando modelli di elementi limite basati su modelli di risonanza magnetica media appropriati per l'età e stima della norma minima ponderata in profondità in un paradigma ERP standard adatto ai bambini. In questo paradigma, vengono presentate immagini di volti e volti strapazzati. Diversi autori hanno utilizzato questo paradigma per studiare lo sviluppo di meccanismi di elaborazione faccial.......

Materiali

Elenco dei materiali utilizzati in questo articolo

Nome	Azienda	Numero di catalogo	Commenti
Rete di sensori EEG ad alta densità (128 o 256 canali)	HydroCel Geodesic Sensor Net 128	Electrical Geodesic Inc., Oregon, US
EEG amplificatore ad alta impedenza	NetAmps 200	Electrical Geodesic Inc., Oregon, US
Computer di acquisizione dati	PowerMac G4	Apple Inc, California, Stati Uniti
Computer di presentazione degli stimoli	Optiplex 745	Dell Computers Inc., Texas, Stati Uniti
Software di presentazione degli stimoli	MATLAB R2012b con PsychToolBox	Brainard et al. 1997
Software di registrazione EEG	NetStation 4.5.1	Electrical Geodesic Inc., Oregon, Stati Uniti
Analisi EEG software	MATLAB R2012b	The Mathworks Inc.
	EEGLAB	Delorme et al. 2004
	BrainStorm	Sylvain et al. 2001
Software di elaborazione MRI	FreeSurfer	Fischl et al. 2004
	OpenMEEG	Gramfort et. al. 2010
Delorme, A., & Makeig, S. EEGLAB: un toolbox open source per l'analisi delle dinamiche EEG di prova singola, inclusa l'analisi dei componenti indipendenti. Journal of Neuroscience Methods, 134(1), 9– 21, (2004).
Sylvain, B., John, C., Dimitrios, P., & Richard, M. Brainstorm: un'applicazione di facile utilizzo per l'analisi MEG/EEG. Intelligenza Computazionale e Neuroscienze, 1– 13, (2011).
Fischl, B. et al. Parcellizzazione automatica della corteccia cerebrale umana. Corteccia cerebrale, 14(1), 11– 22, (2004).
Gramfort, A., Papadopoulo, T., Olivi, E., & Clerc, M. OpenMEEG: software opensource per bioelettromagnetismo quasistatico. BioMedical Engineering OnLine, 9(1), 45, (2010).
Brainard, D. H. La cassetta degli attrezzi della psicofisica. Visione spaziale, (1997).