Simultanee EEG e risonanza magnetica funzionale registrazione e analisi di integrazione per l'attività corticale dinamica Imaging

Summary

Un EEG-fMRI multimodal imaging metodo, conosciuto come la fonte del EEG di fMRI-vincolata spatiotemporal, metodo, di formazione immagine è descritta qui. Il metodo presentato impiega in modo condizionale-attivo fMRI sottomappe, o priori, per guidare la localizzazione delle sorgenti EEG in un modo che migliora la specificità spaziali e limita risultati errati.

Abstract

L'elettroencefalografia (EEG) e la formazione immagine a risonanza magnetica funzionale (fMRI) sono due dei metodi fondamentali non invadenti per l'identificazione di attività cerebrale. Metodi multimodali hanno cercato di combinare l'elevata risoluzione temporale di EEG con la precisione spaziale di fMRI, ma la complessità di questo approccio è attualmente che necessitano di miglioramento. Il protocollo presentato qui descrive il recentemente sviluppati spatiotemporal fMRI-vincolata EEG origine metodo, che cerca di correggere distorsioni di origine e migliorare la localizzazione delle sorgenti EEG-fMRI attraverso il reclutamento dinamico di fMRI sub-regioni di formazione immagine. Il processo inizia con la raccolta di dati multimodale da simultanee EEG e fMRI scansioni, la generazione di modelli 3D corticale e indipendente EEG e fMRI elaborazione. Le mappe di attivazione fMRI trasformati sono poi suddivisi in multiple priors, secondo la loro posizione e la zona circostante. Questi sono presi come priori in un algoritmo di Bayesian due livelli gerarchico per la localizzazione delle sorgenti EEG. Per ogni finestra di interesse (definiti dall'operatore), segmenti specifici della mappa di attivazione fMRI saranno identificati come attivi per ottimizzare un parametro noto come prove di modello. Questi serviranno come morbidi vincoli sull'attività corticale identificati, aumentando la specificità di multimodal imaging metodo riducendo diafonia ed evitando erronea attività in altre regioni di fMRI condizionalmente attivo. Il metodo genera mappe corticali di attività e corsi di time, che può essere preso come risultati finali, o utilizzato come base per ulteriori analisi (analisi di correlazione, nesso di causalità, ecc.) mentre il metodo è un po ' limitato dalle sue modalità (non troverà EEG-invisible fonti), è ampiamente compatibile con la maggior parte delle principali dell'elaborazione software ed è adatto per la maggior parte degli studi neuroimaging.

Introduction

L'elettroencefalografia (EEG) e la formazione immagine a risonanza magnetica funzionale (fMRI) può essere visto come modalità di neuroimaging con caratteristiche complementari. FMRI acquisisce attività cerebrale con larga scala temporale, come segnali emodinamici misurano indirettamente l'attività neuronale sottostante con una scarsa risoluzione temporale (nell'ordine di secondi)^1,2. Al contrario, EEG misura direttamente l'attività elettrofisiologica dinamica del cervello con una risoluzione temporale molto alta (livello di millisecondo), ma scarsa risoluzione spaziale^3,

Protocol

Il protocollo qui presentato è stato progettato ed eseguito in conformità con tutte le linee guida per la ricerca etica umana come insieme indietro i rispettivi Institutional Review Boards di Università di Houston e Houston Methodist Research Institute.

1. simultanea registrazione EEG/fMRI

1. Ottenere il consenso informato dal partecipante. Spieghi il partecipante lo scopo e la procedura di studio, nonché le misure di sicurezza importanti per i dati di EEG/fMRI simultanei processo di registrazione.
2. Preparare il tappo di EEG e verifica impedenza all'esterno della camera scanner MRI.
   1. Mettere un tap....

Results

Localizzazione delle sorgenti EEG al livello di base comporta la risoluzione del problema in avanti e inverso. I componenti necessari per costruire e risolvere il problema in avanti sono illustrati nella Figura 5C. Utilizzando un oggetto specifico T1 immagine, tre strati — cervello, cranio e pelle — sono stati segmentati e maglie. Questi strati servito come input per generare il modello BEM. Allo stesso modo, strato di materia grigia del sogg.......

Discussion

Vi abbiamo mostrato qui i passi necessari per utilizzare il metodo di analisi di origine spatiotemporal fMRI vincolata per analisi di integrazione di EEG/fMRI. EEG e fMRI hanno ben affermate come i metodi fondamentali per l'imaging non invasivo di attività cerebrale, anche se si trovano ad affrontare difficoltà nelle loro rispettive risoluzioni spaziali e temporali. Mentre sono stati sviluppati metodi per capitalizzare le proprietà favorevoli di ciascuno, metodi source del EEG attuali localizzazione del fMRI-vincolata in.......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
BrainAmp MR Plus	Brain Products		Amplificatori per la registrazione EEG, compatibile con la risonanza magnetica
BrainAmp ExG MR		per il cervello	Amplificatore per sensore ausiliario (EMG),
	cervello		Fornisce alimentazione agli amplificatori nell'ambiente RM
Cavi a nastro	Prodotti per il cervello		Collega l'alimentatore agli amplificatori
SyncBox	Prodotti per il cervello		Sincronizza l'orologio dello scanner RM con l'orologio dell'amplificatore EEG
BrainCap MR	Brain Products		Cappuccio EEG a 64 canali con elettrodo passivo, registratore BrainVision compatibile con la risonanza magnetica
	Software di registrazione dei dati EEG Brain Products (passaggi 1.2-1.4.2)
Cavi in fibra ottica	Brain Products		Collega la cuffia EEG dello scanner MR al computer di registrazione
Interfaccia scanner SyncBox	Brain Products		Sincronizza l'orologio dello scanner MR con l'orologio dell'amplificatore EEG
Cavo trigger	Brain Products		Utilizzato per inviare trigger di scanner/paradigmi al computer di registrazione
ABRALYT HiCl EEG Electrode Gel	EasyCap		Gel EEG abrasivo per elettrodo passivo in ambiente RM
Sistema RM Ingenia 3.0T Sistema MRI	Philips		3.0 T
Digitalizzatore	Polhemus		Digitalizzazione della posizione del canale EEG
MATLAB r2014a	MathWorks		Base di programmazione per l'algoritmo DBTN (passaggi 3.3-3.4 e 5.1-5.7)
Immagini di Facial Affect	Paul Eckman Group		Una serie di volti emotivamente valenti utilizzati come stimoli
E-Prime 2.0	Psychology Software Tools, Inc		Presentation Software (passaggio 1.4.3)
Elettrodo EMG per pelle bipolare	Prodotti		Utilizzato per rilevare attività muscolare.
Software POLGUI			MATLAB per la digitalizzazione
Freesurfer			Software utilizzato nei passaggi 2.1-2.4 e nei passaggi 3.1-3.2
MNE			Software utilizzato nel passaggio 2.5