Ad alta densità di eventi legati potenziale acquisizione dei dati in Neuroscienze Cognitive

I potenziali correlati agli eventi ad alta densità o ERP consentono di tracciare le rapide dinamiche temporali del cervello umano funzionante. Per acquisire dati ERP ad alta densità, il cappuccio dell'elettrodo viene prima posizionato sulla testa del partecipante e le posizioni degli elettrodi vengono digitalizzate per adattarsi alla variabilità e alla forma della testa tra i soggetti. Le impedenze degli elettrodi vengono quindi ridotte iniettando gel in ciascun elettrodo.

I dati vengono acquisiti mentre gli stimoli visivi vengono presentati al partecipante. Al termine della registrazione, il cappuccio dell'elettrodo viene pulito accuratamente. I dati acquisiti vengono utilizzati per esaminare le dinamiche spaziali e temporali dell'attività cerebrale associate a un determinato processo cognitivo.

Ciao, sono Scott Slotnik del Laboratorio di Memoria e Percezione del Dipartimento di Psicologia del Boston College. Oggi vi mostreremo un protocollo per l'acquisizione di potenziali dati correlati a eventi ad alta densità. Utilizziamo questa procedura nel nostro laboratorio per studiare le dinamiche spazio-temporali dell'attività cerebrale durante la memoria per gli oggetti visivi.

Quindi iniziamo. I potenziali correlati agli eventi o ERP forniscono un metodo per catturare le dinamiche spazio-temporali della funzione cerebrale umana con un'eccellente risoluzione temporale. I dati vengono in genere misurati in una stanza schermata, riducendo al minimo l'interferenza con il segnale neurale che viene raccolto dagli elettrodi.

Ogni elettrodo si collega a un amplificatore, che a sua volta si collega a un computer di acquisizione dati situato all'esterno della stanza schermata. Un computer separato viene utilizzato per la presentazione dello stimolo a causa della possibile interferenza con il segnale neurale. All'interno della camera schermata devono essere alloggiati solo i componenti alimentati essenziali, come il display dello stimolo e la tastiera di risposta.

Durante gli esperimenti, i partecipanti sono seduti su una comoda sedia con braccioli e un'altezza dello schienale che fornisce supporto alle spalle per ridurre al minimo gli artefatti muscolari del collo. Cominciamo vedendo come posizionare il cappuccio dell'elettrodo. Gli elettrodi di un partecipante sono incorporati in un cappuccio in spandex, che riduce significativamente il tempo di applicazione per posizionare l'elettrodo del cappuccio in base al sistema a cinque elettrodi durante l'applicazione del cappuccio, assicurarsi che abbia una simmetria sinistra destra con gli elettrodi della linea mediana posizionati sopra la linea mediana della testa.

Inoltre, assicurati che gli elettrodi inferiori più posteriori siano superiori al confine del collo del cranio per evitare artefatti muscolari del collo. Una volta posizionato il cappuccio, fissare le cinghie laterali con un sottogola o una cintura su misura all'altezza della vita per migliorare il contatto laterale degli elettrodi con la testa. Applicare elettrodi adiacenti agli occhi per consentire la successiva rimozione del movimento oculare o degli artefatti del battito di ciglia per affrontare la variabilità nel posizionamento degli elettrodi e nella forma della testa tra i soggetti Le posizioni degli elettrodi vengono misurate per ciascun partecipante con un digitalizzatore Polyus Fast Track.

Il digitalizzatore include un trasmettitore, tre ricevitori, che si montano sul cappuccio e uno stilo per registrare la posizione di ogni elettrodo con il cappuccio in posizione e la digitalizzazione dell'elettrodo completa. Passiamo alla riduzione delle impedenze degli elettrodi da seduta, il partecipante comodamente seduto sulla sedia di registrazione. Alcuni partecipanti trovano più comodo quando un asciugamano piegato è leggermente infilato tra le spalle e lo schienale della sedia.

Ora, collega il cappuccio multielettrodo agli amplificatori. Successivamente, l'impedenza di ciascun elettrodo deve essere ridotta in modo tale che sia inferiore a circa cinque kiloohm. Ciò si ottiene nel nostro laboratorio misurando le impedenze in tempo reale con il software di scansione neuros scan, utilizzando una siringa sterile e un ago a punta smussata per iniettare un gel conduttore in ciascuna apertura dell'elettrodo.

Esistono numerose tecniche che possono accelerare il processo di riduzione dell'impedenza, che è l'aspetto più dispendioso in termini di tempo della registrazione multicanale. Iniziando con l'elettrodo di terra o di riferimento, usa la mano dominante per fare alcuni cerchi con la siringa mentre è appoggiata alla testa. Per spostare i capelli intermedi, assicurarsi di non premere la siringa contro la testa del partecipante.

Il processo di applicazione del gel non dovrebbe mai causare disagio al partecipante. Quindi, premendo leggermente l'elettrodo verso il basso con la mano non dominante, iniettare una piccola quantità di gel sul cuoio capelluto e poi tirare via la siringa continuando a iniettare. La creazione di un ponte di gel tra il cuoio capelluto e il gel dell'elettrodo che sporge dall'apertura dell'elettrodo deve essere rimossa con un fazzoletto e scartata a questo punto.

Se la prima serie di impedenze degli elettrodi rimane alta, il gel deve essere riapplicato a terra e agli elettrodi di riferimento poiché il gel di solito diventa più conduttivo nel tempo. Una strategia consiste nell'iniettare il gel negli elettrodi all'interno di un quadrante del cuoio capelluto, come il cuoio capelluto posteriore destro, fino a quando tutte le impedenze iniziano a diminuire. Quindi iniettare il gel negli elettrodi all'interno del quadrante successivo fino a quando tutte le impedenze iniziano a diminuire, quindi scorrere i quadranti.

Reiniezione del gel negli elettrodi a più alta impedenza. In alcuni casi, il gel conduttore si collegherà agli elettrodi adiacenti in modo tale che le impedenze siano collegate. Ciò riduce la risoluzione spaziale, ma di solito è di minore preoccupazione in quanto c'è un numero elevato di elettrodi con impedenze ridotte.

Vediamo come registrare i dati prima di iniziare una sessione di registrazione. Incoraggia il partecipante a mettersi in una posizione comoda e rilassata e a rimanere fermo. Ciò ridurrà al minimo gli artefatti muscolari e di movimento.

Una volta che il partecipante si sente a proprio agio, consegnagli una tastiera di risposta e rimuovi o spegni tutte le apparecchiature non essenziali vicino al partecipante, come le luci, per consentire la successiva analisi relativa all'evento. L'insorgenza di ogni evento di stimolo deve essere segnalata o attivata dal computer di stimolo e memorizzata insieme ai dati elettrofisiologici. Inviamo impulsi di trigger ad ogni inizio di stimolo attraverso la porta parallela tramite programmi ePrime che includono l'inizializzazione personalizzata della porta in linea e script di trigger disponibili gratuitamente.

Questi trigger vengono ricevuti e memorizzati dal software di scansione. Quando si registrano dati elettrofisiologici, utilizzare un filtro passa-alto standard per rimuovere componenti a frequenza molto bassa, come la corrente continua, che sono irrilevanti per la risposta neurale transitoria. In ambienti con pochissime interferenze, un filtro passa-basso con un taglio di frequenza molto elevato, ad esempio 200 hertz, può essere utilizzato in ambienti con livelli più elevati di interferenza elettromagnetica ambientale.

È possibile utilizzare un filtro passa-basso con un taglio di circa 80 hertz e un filtro notch a 60 hertz, in modo che la risposta sia dominata dal segnale neurale. Vediamo ora come pulire il tappo. Al termine di una sessione, il cappuccio multielettrodo deve essere accuratamente pulito e disinfettato immediatamente dopo il completamento della registrazione.

Inizia immergendo il cappuccio in acqua tiepida per cinque-10 minuti e poi risciacquando ogni elettrodo con un getto d'acqua corrente. Per rimuovere completamente tutto il gel conduttore, utilizzare l'estremità smussata di un batuffolo di cotone a bastoncino di legno per liberare i fori negli elettrodi. Quindi, immergere il tappo in un bagno di acqua calda e sapone composto da quattro litri d'acqua e una o due once di sapone per 30 minuti per assicurarsi che tutto il gel sia stato rimosso, quindi sciacquare accuratamente il tappo con acqua.

Per evitare la contaminazione incrociata, il tappo deve essere immerso un'ultima volta per 1530 minuti in una miscela disinfettante per l'acqua come quattro parti, acqua in una parte e ide, quindi risciacquare nuovamente abbondantemente con acqua quando si appende il tappo ad asciugare. Deve essere posizionato simmetricamente e senza tensione in quanto potrebbe mantenere un certo grado della sua posizione di asciugatura, il che può ridurre la facilità della successiva riduzione dell'impedenza. Concludiamo dando un'occhiata ad alcuni risultati rappresentativi.

Ora mostreremo alcuni risultati rappresentativi dopo l'acquisizione e l'analisi dei dati ERP. La topografia del voltaggio del cuoio capelluto a sinistra e a destra riflette la rapida riattivazione del rettino topic delle regioni corticali visive durante una memoria accurata per gli elementi precedentemente presentati rispettivamente nel campo visivo destro e sinistro. Ti ho appena mostrato come acquisire dati ERP ad alta densità quando utilizzi questa procedura.

È importante ricordare che il comfort dei partecipanti viene sempre prima di tutto. Quindi questo è tutto. Grazie per aver guardato e buona fortuna con i tuoi esperimenti.