Metodo per la raccolta simultanea dei dati fMRI/EEG durante un suggerimento di attenzione focalizzata per la sensazione termica differenziale

Ciao, sono Pamela Douglas, ricercatrice postdottoranda presso l'Istituto Semi dell'UCLA e ipnotista autorizzata. Nella seguente presentazione, illustriamo il nostro metodo per la raccolta simultanea di dati E-E-G-F-M-R-I e un dispositivo compatibile con la risonanza magnetica per la termometria differenziale. Presentiamo questo metodo utilizzando un paradigma unico, indicato qui come l'esperimento del guanto freddo, registrando dati sia prima che dopo l'induzione ipnotica.

Prima di tutto, raccogliamo contemporaneamente dati E-E-G-F-M-R-I e misurazioni della temperatura della mano mentre i soggetti ascoltano una registrazione audio tramite cuffie compatibili con la risonanza magnetica che li istruisce a immaginare che la loro mano sinistra stia diventando più fredda, noto anche come paradigma del guanto freddo. Successivamente, vengono registrati dati EEG in modalità singola durante l'induzione ipnotica. I dati contemporanei di E-E-G-F-M-R-I relativi al paradigma del guanto freddo vengono registrati nuovamente dopo l'induzione ipnotica, e le misurazioni della temperatura della mano vengono effettuate per tutta la durata dell'esperimento utilizzando il nostro dispositivo di termometria differenziale compatibile con la risonanza magnetica.

Infine, il nostro metodo per la raccolta di dati E-E-G-F-M-R-I potrebbe risultare utile in numerosi paradigmi sperimentali, fornendo dati multimodali con elevata risoluzione temporale e spaziale in modo non invasivo. È importante sottolineare che gli aspetti non stazionari dell'elaborazione dei segnali cerebrali rendono le registrazioni simultanee altamente vantaggiose rispetto alla raccolta seriale dei dati. Ciao, sono Mark Cohen, direttore tecnico del Staglin Center for Cognitive Neuroscience presso l'UCLA, Semial Institute for Neuroscience and Human Behavior.

In questo video, mostreremo come registrare contemporaneamente dati di ELETTROENCEFALOGRAFIA o EEG, immagini funzionali di risonanza magnetica e misurazioni della temperatura della mano, tutti parametri che si modificano quantitativamente sotto ipnosi. Abbiamo sviluppato e utilizzato tecnologie specializzate per queste misurazioni, abbinate a una procedura di induzione ipnotica progettata appositamente per adattarsi al protocollo sperimentale. La raccolta simultanea di EEG e fMRI è particolarmente difficile perché ciascuno dei dispositivi genera artefatti nell'altro.

Gli effetti della risonanza magnetica sull'EEG sono particolarmente complessi poiché la parte a radiofrequenza del sistema di imaging utilizza segnali fino a diverse centinaia di volt, mentre i gradienti impongono campi magnetici variabili nel tempo a oltre 45 Tesla al secondo. Allo stesso tempo, il segnale EEG minimo registrato sul cuoio capelluto è di appena pochi microvolt. Anche la misurazione della temperatura all'interno della risonanza magnetica presenta ostacoli.

Le correnti parassite a radiofrequenza che attraversano l'apparecchiatura elettronica rappresentano a priori un problema di sicurezza, e le emissioni a basso livello provenienti dai dispositivi digitali di registrazione della temperatura possono contaminare le immagini di risonanza magnetica. L'amplificatore EEG è stato progettato appositamente da Electrical Geodesics per funzionare in prossimità estremamente ravvicinata al magnete di imaging. Sono stati rimossi praticamente tutti i componenti ferromagnetici dell'AMP, che è stato successivamente racchiuso nel sistema di contenimento di isolamento del campo oppure fissato.

È possibile farsi un'idea delle dimensioni dell'involucro di fissaggio confrontandolo con un amplificatore EEG standard della stessa azienda. Ciascuno degli ingressi EEG è filtrato elettricamente per escludere l'accoppiamento di energia a radiofrequenza nell'amplificatore alimentato a batteria. Per registrare contemporaneamente EEG e FMRI, i tempi di funzionamento di entrambi gli strumenti devono essere sincronizzati con una precisione dell'ordine del nanosecondo.

Tuttavia, per preservare la schermatura, i segnali elettrici cablati non devono essere trasportati all'interno o all'esterno della stanza di scansione. Per garantire ciò, gli ingegneri della Electrical Geodesics hanno progettato il nostro sistema simultaneo di E-E-G-F-M-R-I in modo che sia i segnali di temporizzazione sia i dati digitalizzati vengano trasmessi tramite fibre ottiche attraverso queste porte. L'induzione ipnotica inizia con un breve colloquio effettuato dall'ipnoterapista.

Viene quindi utilizzata una suggestione idiomotoria nota come tecnica di sollevamento del braccio per il processo di induzione ipnotica. I dati EEG vengono registrati mediante una rete di sensori GEODESIC a 256 canali compatibile con MRI. I livelli di impedenza nei sensori devono essere monitorati a intervalli di circa 20 minuti durante l'esperimento.

La suscettibilità ipnotica viene quindi valutata mediante la scala Stanford di suscettibilità ipnotica a 12 punti, forma C. Il soggetto entra quindi nella stanza di scansione della risonanza magnetica per la raccolta simultanea di dati E-E-G-F-M-R-I. Dopo l'induzione ipnotica, abbiamo sviluppato un dispositivo per raccogliere misurazioni differenziali della temperatura delle mani durante la registrazione simultanea di E-E-G-F-M-R-I, a seguito del suggerimento ipnotico del guanto freddo. Il dispositivo è costituito da due sensori di temperatura L 34 collegati a un amplificatore e a un display digitale.

Due batterie da nove volt forniscono energia all'elettronica interna. Abbiamo scelto i sensori LN 34 per la loro risposta lineare alla temperatura nell'intervallo fisiologico. Abbiamo eseguito un passaggio di calibrazione per correggere eventuali non uniformità nei componenti.

Subito prima dell'esperimento, abbiamo determinato il punto zero del dispositivo immergendo entrambi i sensori di temperatura in un bagno d'acqua. Durante l'esperimento, ogni deviazione dal punto zero indicava una differenza tra le temperature delle mani del soggetto. Questa differenza di temperatura registrata ci ha permesso di quantificare gli effetti del suggerimento del guanto freddo, E voglio che tu visualizzi e immagini di vedere dalle tue dita fino alle falangi, nella mano, nel polso, completamente immerso.

Sotto la tua mano sinistra è completamente immersa nell'acqua ghiacciata. Mentre continui a visualizzare, immagina e crea questa straordinaria sensazione per cui la tua mano sinistra è completamente fredda e insensibile, insensibile e fredda, non c'è alcuna sensazione nella mano. Più cerchi di percepirlo, meno sensazioni avrai, mentre la mano destra continua a diventare più calda.

Mentre la mano sinistra continua a diventare gelida, gelida, è quasi come se le tue mani stessero diventando blu. Puoi persino credere che sia in grado di farlo, ma lo sta facendo partendo dalle punte delle dita fino alle dita e al polso. Abbiamo presentato un metodo di registrazione multimodale per rivelare gli aspetti elettrofisiologici, motori e neurovascolari di un processo cognitivo altrimenti invisibile.

A differenza dei metodi consolidati di acquisizione di fMRI o EEG e di isolamento, il metodo combinato può evidenziare collegamenti tra i due segnali cerebrali, abbinando la fMRI a un EEG di ultra alta densità con 256 canali. È possibile co-localizzare i segnali e trarre inferenze ragionevoli riguardo alle sorgenti elettriche che si manifestano come aree di modificato flusso ematico negli studi di risonanza magnetica.