Name: Migliori prassi attuale per ottenere dati di alta qualità durante lEEG fMRI simultanea (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2013-06-03T08:57:00.000+00:00
Duration: 10 min 35 s
Description: Impara le migliori pratiche per l'acquisizione simultanea di dati EEG e fMRI di alta qualità. Questo protocollo ottimizza il posizionamento degli elettrodi e la sincronizzazione per minimizzare gli artefatti.

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Vorremmo ringraziare Brain Products GmbH per fornire loro attrezzature, competenze e aiutare nella produzione di questo lavoro. Vorremmo anche ringraziare Glyn Spencer, Università di Nottingham, per aiutare con la produzione del video. Ringraziamo anche Ingegneria e Scienze Fisiche Research Council (EPSRC), EP/J006823/1 e Università di Nottingham per il finanziamento di questa ricerca.

1. Preparazione del setup sperimentale <ol><li> Prima dell&#39;arrivo del soggetto impostare l&#39;apparecchiatura EEG nella sala di controllo dove l&#39;operatore scanner siederà. Collegare il computer portatile all&#39;hardware EEG come mostrato in Figura 1. Nota: tutti i trigger da dispositivi periferici e lo scanner MR devono avere durate più di 200 msec per essere rilevati dal sistema EEG. </li><li> Configurare il computer stimolo, in questo studio, usiamo uno stimolo visivo; marcatori vengono letti nel registratore BrainVision all&#39;inizio e alla fine di ogni periodo di stimolazione. </li><li> Assicurare lo spazio di lavoro per la registrazione dei dati è impostato sulla massima risoluzione temporale disponibile e le impostazioni di filtro corretto. Per la maggior parte degli studi accoppiamento AC con un filtro di 0,016-250 Hz è ottimale anche se DC-giunto o un più alto (1 kHz), filtro passa-basso può essere richiesto se i segnali neuronali ultra bassa o ad alta frequenza sono di interesse, rispettivamente. </li><li> Controllare gli indicatori della scanner e presentazione dello stimolo a confermare che essi vengono rilevati correttamente dal sistema EEG. Attivare la sincronizzazione dello scanner e orologi EEG utilizzando il pannello di controllo del registratore BrainVision. Poi controlla se la sincronizzazione viene eseguita correttamente; se il set up è corretta l&#39;icona verde e &quot;Sync On&quot; apparirà dot. </li><li> Impostare lo scanner MR in modo convenzionale, qui stiamo usando il corpo trasmette bobina RF e una testa canale 32 riceve bobina RF. Quando possibile, è meglio usare una bobina di trasmissione di dimensioni della testa per minimizzare il rischio di RF riscaldamento del tappo EEG e relativi cavi. Tuttavia sulla maggior scanner, la bobina di trasmissione testa non può essere utilizzato in combinazione con una bobina ricevente multi-elemento, che porta ad una sub-ottimale impostato per l&#39;acquisizione dei dati fMRI (in particolare l&#39;imaging parallelo velocità-up non è possibile). Stiamo usando questo specifico capo ricevere bobina perché incorpora una porta di accesso che permette ai cavi dal cappuccio EEG a correre lungo un percorso rettilineo di scanner. </li><li> Assicurarsi che le sequenze di RM che verranno eseguiti sono impostati. La sequenza fMRI deve utilizzare un TR fetta che è un multiplo del periodo di clock EEG (200 msec). Se si utilizza un sistema RM Philips la calcolatrice Timing Philips può essere utilizzato per determinare le combinazioni possibili TR fetta e. </li><li> Fai un controllo finale che tutte le apparecchiature è la registrazione come previsto. </li></ol> 2. Oggetto arrivo <ol><li> Chiedere al soggetto di arrivare con i capelli puliti e indossare vestiti comodi e non metallici. </li><li> Spiegare al soggetto lo scopo dell&#39;esperimento e che cosa accadrà. </li><li> Chiedere al soggetto di compilare i moduli che vengono utilizzati per stabilire che non ci sono controindicazioni per MR scansione e che i consensi subordinato alla partecipazione all&#39;esperimento. Controllare i moduli prima di procedere. In questo studio è stata ottenuta l&#39;approvazione del comitato etico locale e tutti i soggetti hanno dato il consenso informato. </li><li> Misurare la circonferenza della testa e selezionare l&#39;applicazioneTappo ropriately dimensioni (cioè la più piccola tappo disponibile che è più grande della dimensione della testa). Posizionare il cappuccio sulla testa a partire dalla parte anteriore della testa e tirando indietro. Posizionare correttamente il tappo, in modo tale che elettrodo Cz è situata a metà strada tra il nasion e inion e anche centrato sinistra-destra. </li><li> Collegare gli elettrodi alla testa da: spostando i capelli fuori del modo, l&#39;applicazione di alcool e poi gel Abralyte. Collegare l&#39;elettrodo ECG alla base della schiena usando un metodo simile a quello utilizzato per gli elettrodi cap. Questo elettrodo è utilizzato per misurare il battito cardiaco. Il posizionamento alla base della schiena è consigliato per massimizzare il rapporto segnale-rumore del R-picco nella traccia ECG e per comodità soggetto. </li><li> Lavorare sui contatti in modo da ridurre le impedenze di elettrodi sulla testa a meno di 10 kW (esclusa la resistenza dei resistori interni di ciascun elettrodo). ECG e resistenza EOG possono essere maggiore, come i segnali sono forti e ad a buonZIONI può essere difficile da raggiungere, ma deve essere mantenuta al di sotto 50kΩ. </li><li> Verificare la qualità dei dati EEG è soddisfacente controllando visivamente i dati sullo schermo del monitor. </li></ol> 3. Registrazione esterna dello scanner MR (Opzionale: Necessario solo se desiderate confrontare EEG Data Quality da dentro e fuori lo scanner MR) <ol><li> Montare l&#39;apparecchio di presentazione e apparecchiature EEG fuori lo scanner (in una posizione in cui il campo magnetico è basso). Assicurarsi che la messa a punto è il più simile possibile a quello utilizzato all&#39;interno dello scanner RM (in particolare, il soggetto deve essere in posizione supina e un processo simile di presentazione dello stimolo deve essere utilizzato). </li><li> Eseguire l&#39;esperimento e registrare i dati in un modo simile a quello utilizzato all&#39;interno dello scanner (vedere sezione 4). </li></ol> 4. Impostazione Oggetto interno dello scanner MR <ol><li> Chiedere al soggetto di essere seduti mentre si imposta l&#39;equi EEGpment nella stanza dello scanner MR. </li><li> Prendere l&#39;amplificatore nella stanza schermato e posizionarlo su un tavolo al retro dello scanner. Collegare l&#39;amplificatore a un cavo in fibra ottica lungo. Far passare il cavo in fibra ottica attraverso la guida d&#39;onda e collegarlo all&#39;adattatore BrainAmp USB nella sala di controllo (Figura 1). </li><li> Registrare il paziente nel paziente scanner MR data-base. </li><li> Prendete l&#39;oggetto nella stanza e chiedere loro di sdraiarsi sul letto dello scanner. </li><li> Dare i tappi per le orecchie soggetto, cuffie e pulsante di chiamata, e di garantire che essi sono confortevoli. </li><li> Mettete la bobina di testa sopra la testa del soggetto. I cavi EEG devono lasciare la bobina testa lungo il percorso più breve possibile. Ora pad testa del soggetto per ridurre al minimo il movimento della testa. </li><li> Spostare il soggetto nello scanner foro, garantendo che gli elettrodi PF1 e PF2 sono a isocentro dello scanner MR nella direzione z. Ciò si ottiene normalmente allineando questi due elettrodi con la luce che viene utilizzato per posizionare tegli soggetto prima che entrino nel foro. </li><li> Applicare il cappuccio EEG all&#39;amplificatore sul retro dello scanner. Assicurarsi che non ci sono fili passanti nelle derivazioni EEG (in quanto questi possono causare il riscaldamento RF e anche causare grandi artefatti EEG per essere indotti) e che il cablaggio è isolato da il più possibile le vibrazioni MR scanner, qui usiamo una trave a sbalzo per raggiungere questo isolamento. </li></ol> 5. La registrazione all&#39;interno dello scanner <ol><li> Parlate con il soggetto dalla sala console per confermare che si può sentire l&#39;operatore scanner e sono OK. </li><li> Un secondo sperimentatore avvia il monitoraggio EEG, controllando per elettrodi rumorosi nelle tracce, così come per il verde &quot;Sync On&quot; punto in basso dello schermo. </li><li> L&#39;effetto chiara delle crio-pompe sulla registrazione può essere visto (vedere Figura 2). Pertanto, disattivare queste pompe durante l&#39;acquisizione dei dati, a seguito di indicazioni fornite dal produttore. </li><li> Chiedere al soggetto di muovere la testa da un smaimporto ll. L&#39;importanza di mantenere la testa ancora si può vedere dalle grandi tensioni nella registrazione EEG che derivano da piccoli movimenti della testa. </li><li> Testare la registrazione dell&#39;attività neuronale chiedendo al soggetto di aprire e chiudere gli occhi. Cercare attività alfa occipitale. Questo sarà verificare se si sta misurando i segnali fisiologici piuttosto che rumore. Se un segnale alfa non può essere visto sul soggetto (che si verifica in alcuni soggetti) è possibile testare per attività neuronale con una breve corsa del paradigma sperimentale senza il funzionamento dello scanner MR e per cercare la media potenziale evocato. </li><li> Il manufatto impulso può chiaramente vedere nei dati grezzi (vedere Figura 2) in particolare sugli elettrodi sulle tempie. Utilizzare il tracciato ECG per correggere questo artefatto in tempo reale utilizzando RecView (o in post-pacchetti software di elaborazione). </li><li> Non appena inizia ogni risonanza magnetica i gradienti causeranno grandi artefatti nei dati EEG. </li><li> When l&#39;esperimento fMRI è pronto a partire, - con il sistema di presentazione dello stimolo in uno stato pronto - poi iniziare a salvare i dati EEG seguendo i passi indicati. </li><li> Ora inizia l&#39;esperimento, controllando che i marcatori dalla presentazione dello stimolo e lo scanner MR possono essere visti in BrainVision Recorder. Qui lo stimolo consiste di una scacchiera radiale pieno campo al 100% di contrasto. Il tasso di inversione è 2 Hz tale che una risposta evocata sarà effettuata ogni 500 msec ed un marcatore viene inserito nel file EEG ad ogni inversione dell&#39;immagine. </li><li> La qualità dei dati EEG sembrerà essere molto povera, ma può essere ripulito, sia on-line in RecView o durante la post-elaborazione. Affinché la correzione manufatto gradiente di lavorare senza compromettere la registrazione di segnali neuronali, la presentazione dello stimolo non deve essere bloccato al TR e la frequenza di ripetizione dello stimolo non deve essere uguale alla frequenza di ripetizione fetta. </li><li> Correzione del manufatto gradiente deve essere effettuata out prima dell&#39;impulso correzione manufatto (vedi figure 3 e 4). I dati possono poi essere segmentato in base a presentazione dello stimolo e analizzati con numerose tecniche, il più semplice dei quali è in media per le indagini di risposte evocate (vedi Figura 6). </li></ol> 6. Debriefing il Soggetto <ol><li> Una volta che la scansione è completata, prendere il soggetto dallo scanner e li aiutano a togliere il tappo EEG. </li><li> Consentire loro di lavarsi i capelli. </li><li> Ora sono libero di andarsene. </li></ol> 7. Chiarire al termine dell&#39;esperimento <ol><li> Imballare l&#39;apparecchiatura EEG come richiesto dal laboratorio. Se il costruttore MR richiede, assicurarsi che l&#39;hardware di sincronizzazione è scollegato al termine di ogni sessione e non lasciata attaccata all&#39;elettronica scanner. </li><li> Infine, il tappo EEG deve essere pulito. Per fare questo, immergere il coperchio in acqua (di solito per circa 5 min)o una miscela di acqua e disinfettante (il disinfettante deve essere selezionata in base rilevante spettro e disinfettante raccomandazione patogeno del produttore cap. Tempo di esposizione e concentrazione disinfettante devono seguire le linee guida del produttore del disinfettante.). Quindi utilizzare uno spazzolino per pulire via residui di gel. E &#39;molto importante pulire completamente il tappo per garantire la corretta esecuzione del tappo quando successivamente utilizzate. </li></ol> 8. Analisi <ol><li> Qui, reale analisi EEG tempo è stato dimostrato, tuttavia è anche possibile e di norma auspicabile post-elaborazione dei dati EEG. Questo può essere fatto in un certo numero di pacchetti di analisi come Brain Products Analyzer 2 o EEGLAB. </li><li> Gradiente e correzione artefatto polso possono essere eseguiti utilizzando una varietà di metodi, quali: artefatto media sottrazione 18,19 (comunemente utilizzati per la correzione sfumatura e spesso usato per impulso correzione artefatto), indipendente componente di analisi 20,21 </sup&gt; o base ottimale imposta 22 (per impulso correzione artefatto). </li><li> I dati possono poi essere analizzati nel tempo o nel dominio della frequenza per guardare risposte evocate e in corso di attività oscillatoria. </li><li> Qui, abbiamo registrato la traccia ECG utilizzando il sistema Products Cervello modo da ottenere le informazioni necessarie per la correzione artefatto impulsi. Nel setup standard traccia ECG viene rilevata tramite un apposito elettrodo posto sul retro del soggetto. Nel nostro laboratorio usiamo anche una soluzione non standard, che impiega un vectrocardiogram per generare la traccia cardiaca (questa soluzione è disponibile solo con il Philips apparecchiature di monitoraggio fisiologico). Abbiamo trovato questo può essere utile se una traccia pulita non può essere ottenuto usando l&#39;ECG convenzionale set-up. </li></ol>

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La produzione di questo articolo è stato sponsorizzato da Brain Products GmbH. Pierluigi Castellone è un dipendente di Brain Products GmbH, che produce alcuni strumenti e software utilizzati in questo articolo.

Consigli generali Poiché il layout fisico di tutte le camere scanner è diverso ci rendiamo conto che potrebbe non essere in grado di posizionare i vostri amplificatori EEG fuori il foro del magnete. In questo caso un buon compromesso è quello di posizionare gli amplificatori su un tappeto di gomma spessa per dissociare loro di vibrazioni scanner il più possibile. Se si scopre che la correzione artefatto gradiente non funziona bene, quindi controllare i tempi tra volume o marcatori fetta, in quanto è probabile che in questo caso che il TR che è stato inserito nella console MR non è proprio il TR che viene generato . In questo caso è necessario contattare il produttore dello scanner MR rilevanti per ulteriore assistenza. I passi più importanti nel processo di acquisizione dei dati EEG durante fMRI simultanei sono quelle prese per assicurare che tutte le fonti esterne di rumore sono stati ridotti al minimo (ad esempio pompe cyrocooler e le vibrazioni delle apparecchiature EEG). Per allow ottimale correzione artefatto gradiente è importante garantire che gli orologi scanner EEG e MR sono sincronizzati, la fetta TR è un multiplo del periodo di clock scanner e che il soggetto è posizionato in modo ottimale. Per garantire ottimali artefatta correzione molte tecniche richiedono una traccia pulita cardiaco da cui R picchi possono essere rilevati, suggeriamo che questo può essere meglio raggiunto con un VCG, anche se è possibile anche con un cavo ECG ben posizionati. Se si utilizza l&#39;ECG allora è consigliabile disporre questo alla base della schiena per massimizzare il rapporto segnale-rumore del R-picco con l&#39;ulteriore vantaggio di questo essere un sito più semplice accesso una posizione vicino al cuore 23. Posizionamento del cavo ECG sui risultati del torace in artefatti da movimento dovuti alla respirazione di essere aggiunto alla traccia da questo cavo oltre a causare l&#39;artefatto gradiente di variare nel tempo. Ciò può provocare la saturazione traccia e / o correzione artefatto gradiente non funziona a causa della variabilità templatee perciò non è raccomandato. Discussione generale EEG-fMRI è un potente strumento per lo studio delle funzioni cerebrali, come la risoluzione temporale elevata di EEG può essere combinata con l&#39;alta risoluzione spaziale della fMRI. Ad oggi, un certo numero di studi hanno utilizzato questo approccio multi-modale per ottenere una migliore comprensione della funzione cerebrale. EEG-fMRI è stato applicato a volontari sani al fine di indagare la correlazione tra ritmi oscillatori (misurate con EEG) e le risposte di ossigenazione del sangue (tramite fMRI BOLD), ad esempio 2,3. E &#39;stato anche utilizzato per studiare se le caratteristiche del segnale evocato possono spiegare la varianza nel segnale BOLD in prova-di-prova 4,5. Negli studi clinici, l&#39;uso principale della tecnica è stato quello di indagare i fuochi delle scariche epilettiche interictali che sono intrinsecamente difficili da localizzare in modo non invasivo 6,7. Questi esempi mostrano la potenza di questo imag multimodaleing strumento. Tuttavia, per consentire lo studio di tali fenomeni, è importante avere accesso alla migliore qualità possibile dei dati EEG e MRI. Per raggiungere questo obiettivo all&#39;interno dello scanner RM è importante avere il miglior set-up sperimentale e anche di scegliere i metodi di analisi più appropriati. I metodi di analisi ottimali saranno in parte dipendere dalla domanda di ricerca di interesse, come saranno i metodi di correzione per la rimozione dei manufatti. Ad esempio, le dimensioni e il numero di movimenti che si sono verificati durante la registrazione determineranno la combinazione più efficace di algoritmi per la rimozione del manufatto gradiente. Tuttavia, l&#39;ottimo set-up sperimentale di hardware EEG e fMRI è relativamente indipendente da specifiche domande di ricerca. Le linee guida indicate qui sono quindi di valore generale e possono essere seguiti in esperimenti utilizzando diversi EEG e MR scanner hardware che abbiamo usato. Qui abbiamo dimostrato i metodi di acquisizione che spallad essere seguita per l&#39;acquisizione di dati EEG e fMRI di alta qualità. Abbiamo utilizzato uno stimolo visivo basato su un paradigma stimolo impiegato in precedenza 24. Tuttavia, le stesse tecniche di acquisizione dati può essere applicata indipendentemente dalla paradigma utilizzato per stimolare l&#39;attività cerebrale di interesse. Quando si sceglie il paradigma va notato che la qualità dei dati EEG che si possono ottenere quando si registra all&#39;interno dell&#39;ambiente MR con le tecniche attualmente disponibili agli utenti (e qui descritto) ancora fare alcune limitazioni delle attività cerebrale che possono essere studiati: ci sono particolari difficoltà nel registrare l&#39;attività EEG in basso (&lt;5 Hz) e alta frequenza (&gt; 80 Hz), dove bande di impulso residuo e artefatti di gradiente possono soggiornare. Inoltre, è necessario prestare attenzione al momento di scegliere il paradigma in modo che la possibilità di movimento del soggetto legato al compito è ridotto al minimo. Questo è un problema perché artefatti di movimento nei dati EEG sono spesso difficili da artefatti corretti e piccole possono esseredifficile identificare con chiarezza, anche se ancora possono dominare i segnali neuronali. Questi artefatti di movimento possono causare correlazioni spurie ma plausibile con i dati fMRI 17. Metodi di post-elaborazione per simultanea EEG-fMRI sono numerosi e come tali la loro discussione va oltre lo scopo di questo lavoro. Come precedentemente accennato il gradiente e manufatto impulso può essere rimosso utilizzando una serie di tecniche che includono media artefatto sottrazione 18,19, 20,21 indipendente componente di analisi, base ottimale imposta fasci formatori 22 e 25. Spesso una combinazione di questi metodi possono essere impiegati 23 e le prestazioni dei metodi dipende da fattori quali l&#39;intensità del campo magnetico e il paradigma utilizzato. I metodi di post-elaborazione ottimali per uno studio specifico dipenderà anche i segnali per estrarre dai dati, se questi sono i ritmi oscillatori o potenziali evocati possono avere un&#39;influenza sul Pometodi st-elaborazione impiegati. Mentre vi è una notevole ricerca in corso mira migliorate di acquisizione e di analisi dei dati per la simultanea EEG-fMRI, è già possibile, utilizzando le tecniche descritte qui, per rispondere alle domande importanti della neuroscienza che richiedono la combinazione di alta risoluzione spaziale della fMRI e la eccellente risoluzione temporale di EEG.

Elettroencefalografia simultanea (EEG) e la risonanza magnetica funzionale (fMRI) consente la risoluzione temporale eccellente di EEG per essere combinato con l&#39;elevata precisione spaziale della fMRI. Ci sono un certo numero di modi in cui i dati da queste due modalità possono essere combinati 1, ma tutti si basano sull&#39;acquisizione di dati EEG e fMRI alta qualità. Ad oggi, simultanea EEG-fMRI è stato utilizzato per studiare la correlazione tra ritmi oscillatori (misurate con EEG) e le risposte di ossigenazione del sangue (con livello di ossigenazione del sangue dipendente (BOLD) fMRI), per esempio 2,3. E &#39;stato anche utilizzato per studiare se le caratteristiche del segnale evocato possono spiegare la varianza nel segnale BOLD in prova-by-trial 4,5. Negli studi clinici, l&#39;uso principale della tecnica è stato quello di indagare i fuochi delle scariche epilettiche interictali, che possono aiutare nella pianificazione chirurgica e sono attualmente difficili da localizzare in modo non invasivo6,7. Per realizzare la fusione di dati EEG e fMRI, che è desiderato, è essenziale disporre di dati di alta qualità provenienti da entrambe le modalità. Tuttavia, i dati EEG acquisiti durante fMRI simultanei sono influenzati da diversi manufatti, tra cui il manufatto gradiente (a causa dei campi magnetici mutevoli richieste per fMRI), il manufatto di impulso (legato al ciclo cardiaco) e artefatti da movimento (derivante da movimenti del forte campo magnetico dello scanner, nonché attività muscolare). Questi manufatti sono significativamente più grande della attività neuronale di interesse e quindi di riduzione (alla fonte) e la correzione degli artefatti (tramite post-processing) sono entrambi necessari per consentire successo della simultanea EEG-fMRI. I metodi attualmente disponibili per la correzione del gradiente e artefatti impulsi post-elaborazione richiedono un certo numero di criteri da soddisfare durante l&#39;acquisizione dei dati al fine di produrre dati EEG di alta qualità. Nel corso del decennio precedente l&#39;optIMAL set-up sperimentale per la registrazione di dati di alta qualità si è evoluta come la nostra comprensione delle cause dei manufatti 8-10 è migliorata e abbiamo imparato come modificare metodi sperimentali in modo da ridurre gli artefatti alla fonte 11,12 e per migliorare la prestazioni di algoritmi di correzione di post-processing. Questi sviluppi includono il miglioramento della campionatura delle forme d&#39;onda gradiente attraverso la sincronizzazione degli orologi scanner 13,14 e l&#39;uso di un vectocardiogram 15,16 per fornire una traccia cardiaca più pulito rispetto al tradizionale ECG. La traccia vectocardiogram è derivato da quattro elettrodi posizionati sul torace con un stringenti filtro passa-basso impiegati 14-16. Come risultato la traccia è relativamente inalterata artefatti gradiente ed è insensibile al flusso sanguigno manufatto rendendo più facile individuazione R-picco. Tuttavia, la possibilità di registrare un vectocardiogram non è disponibile su tutti gli scanner MRI e quindi sarà menzionato solo brevemente in questa studio. L&#39;importanza della minimizzazione dei manufatti e rigorosa pulizia dei dati è stata evidenziata dalla recente dimostrazione che gli artefatti da movimento registrate nei dati EEG possono correlare con l&#39;attività BOLD estraneo al compito di interesse, producendo risultati spuri se estrema cura non è stata presa in tutta la processo sperimentale 17. Il metodo presentato qui rappresenta l&#39;attuale approccio ottimale per l&#39;ottenimento di dati EEG e fMRI di alta qualità allo stesso tempo utilizzando hardware MR e sequenze di impulsi che sono ampiamente disponibili, insieme ad attrezzature EEG fornito commercialmente. Implementazione del metodo di acquisizione suggerito, in concomitanza con l&#39;uso di appropriati metodi di post-elaborazione, produrrà dati EEG e fMRI che possono essere utilizzati per rispondere a una serie di importanti questioni delle neuroscienze.

<table><tbody><tr>Scanner <td></td><td></td><td>RM 3T</td><td>Qui usiamo un Philips Achieva ma qualsiasi scanner MR dovrebbe funzionare.</td></tr><tr><td>BrainVision Recorder</td><td>Brain Products GmbH</td><td>BP-00010</td><td>1° articolo in licenza</td></tr><tr><td>BrainVision RecView</td><td>Brain Products GmbH</td><td>BP-00051</td><td>modulo base</td></tr><tr><td>BrainAmp MR plus</td><td>Brain Products GmbH</td><td>BP-01840</td><td>amplificatore singolo</td></tr><tr><td>BrainAmp USB Adapter</td><td>Brain Products GmbH</td><td>BP-02041</td><td>BUA64</td></tr><tr><td>SyncBox</td><td>Brain Products GmbH</td><td>BP-02675</td><td>SyncBox Cavi completi</td></tr> in <tr><td>fibra ottica e connettori USB</td><td>Brain Products GmbH</td><td>BP-02300 (FOC5) BP-02310 (FOC20) BP-02042 Cavo USB2)</td><td>Questi vengono forniti con l'attrezzatura sopra elencata.</td></tr><tr><td>BrainCap MR</td><td>EASYCAP GmbH</td><td>BP-03000-MR</td><td>Cuffia EEG a 32 canali per l'uso in MR</td></tr><tr><td>Abralyte 2000 Gel conduttivo</td><td>Brain Products GmbH</td><td>FMS-060219</td><td>Gel conduttivo e abrasivo per collegare gli elettrodi al cuoio capelluto</td></tr><tr><td>Alcool isopropilico BP</td><td>Brain Products GmbH</td><td>FMS-060224</td><td>Da applicare prima del gel abralitico. Alcool isopropilico 70% (60 ml) - per sgrassare la pelle</td></tr><tr><td>Tampone di cotone</td><td>con punta Brain Products GmbH</td><td>FMS-060234</td><td>Per l'applicazione di abralyte e alcol isopropilico. Cotton Base Non sterile, 100 pezzi</td></tr></tbody></table>

migliori prassi attuale per ottenere dati di alta qualità durante l&#39;eeg fmri simultanea

Best Current Practice for Obtaining High Quality EEG Data During Simultaneous fMRI

Simultanea EEG-fMRI permette la risoluzione temporale eccellente di EEG per essere combinato con l&#39;elevata precisione spaziale della fMRI. I dati di queste due modalità possono essere combinate in vari modi, ma tutti si basano sull&#39;acquisizione di dati EEG e fMRI alta qualità. Dati EEG acquisiti durante fMRI simultanei sono influenzati da diversi manufatti, tra cui il manufatto gradiente (dovuta alle mutate gradienti di campo magnetico necessario per fMRI), il manufatto di impulso (legato al ciclo cardiaco) e artefatti da movimento (conseguente a movimenti in forte magnetico campo dello scanner, e l&#39;attività muscolare). Metodi di post-elaborazione per la correzione con successo il gradiente e manufatti impulsi richiedono un certo numero di criteri che devono essere soddisfatti durante l&#39;acquisizione dei dati. Riducendo al minimo movimento della testa durante EEG-fMRI è anche indispensabile per limitare la produzione di manufatti. Interazioni tra la frequenza radio (RF), gli impulsi necessari per la risonanza magnetica e THe hardware EEG può verificarsi e può causare il riscaldamento. Questo è solo un rischio significativo se le norme di sicurezza non sono soddisfatti. Progettazione hardware e set-up, così come un&#39;attenta selezione delle quali sequenze RM vengono eseguiti con l&#39;hardware attuale EEG devono quindi essere considerate. Le questioni di cui sopra sottolineano l&#39;importanza della scelta del protocollo sperimentale utilizzato durante l&#39;esecuzione di un esperimento simultanea EEG-fMRI. Sulla base di ricerche precedenti abbiamo descritto uno sperimentale ottimale set-up. Questo fornisce dati EEG ad alta qualità durante fMRI simultanei quando si utilizzano sistemi di EEG e fMRI commerciali, con rischi per la sicurezza per il soggetto ridotto al minimo. Dimostriamo questo set-up in un esperimento EEG-fMRI utilizzando un semplice stimolo visivo. Tuttavia, stimoli molto più complessi possono essere utilizzati. Qui si mostra l&#39;EEG-fMRI set-up utilizzando un Brain Products GmbH (Gilching, Germania) MRplus, 32 canali EEG sistema in combinazione con un Achieva Philips (Best, Olanda) 3T MR scanner, anche semolte delle tecniche sono trasferibili ad altri sistemi.

La Figura 3 mostra la qualità del segnale da aspettarsi quando è stata eseguita alcuna correzione manufatto. È chiaro che qualsiasi attività neuronale è oscurata. Figura 3C mostra che il manufatto gradiente avviene a frequenze distinte che sono armoniche della frequenza di acquisizione fetta nella sequenza fMRI, che coprono l&#39;intera gamma di frequenza della registrazione. Figura 4 mostra l&#39;artefatto impulsi che si rivela una volta che il manufatto gradiente è stato rimosso con il metodo di post-trattamento dei media artefatto sottrazione in Analyzer 2 (versione 2.0.2). È chiaro che vi è una notevole variazione spaziale di questo manufatto e che O1, uno dei canali di interesse per questo esperimento visivo, visualizza un manufatto particolarmente grande impulso. Questo manufatto ha una frequenza inferiore rispetto alla manufatto gradiente (principalmente sotto di 10 Hz - Figura 4C) ed è legata all&#39;attività cardiaca Figura 5 mostra.<html> la qualità dei dati EEG ottenibile dopo gradiente e correzione artefatto impulsi; qui il manufatto impulso è stato corretto usando media artefatto sottrazione Analyzer 2 ed R picchi della forma d&#39;onda cardiaco sono stati rilevati dalla traccia ECG. È chiaro che l&#39;ampiezza dei segnali rimanenti sono molto più piccole e quindi segnali neuronali non sono più oscurato, come dimostrano le risposte evocate ottenuti nelle figure 6 e 7. Figura 6 mostra una tipica risposta evocata prodotta facendo la media di tutti tutti 300 stimoli. Tuttavia, la variabilità di questa risposta di tutti i blocchi può essere visto in Figura 7 ed è questa variazione naturale e imprevedibile in risposte neuronali che possono essere utilizzate per interrogare correlazioni tra le risposte BOLD EEG e quando sono state eseguite registrazioni simultanee. s/ftp_upload/50283/50283fig1highres.jpg &quot;src =&quot; / files/ftp_upload/50283/50283fig1.jpg &quot;/&gt; Figura 1. Un diagramma schematico del set-up delle apparecchiature EEG ed i collegamenti necessari tra hardware, come descritto nel protocollo. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/50283/50283fig1large.jpg" target="_blank">Clicca qui per ingrandire la figura</a> . <img alt="Figura 2" fo:content-width="4.5in" fo:src="/files/ftp_upload/50283/50283fig2highres.jpg" src="/files/ftp_upload/50283/50283fig2.jpg" /> Figura 2. Trasformata di Fourier del segnale raccolto su un soggetto disteso su ancora con le pompe crio-on (rosso) e off (nero) per un canale rappresentativo (P7). <img alt="Figura 3" fo:content-width="2.5in" fo:src="/files/ftp_upload/50283/50283fig3highres.jpg" src="/files/ftp_upload/50283/50283fig3.jpg" /> <strong&gt; Figura 3 Dieci secondi di dati EEG grezzi registrati durante concorrente MRI su 16 canali diversi (A);. concentrandosi su 5 secondi di dati da Oz (B),., con il relativo trasformata di Fourier (C) <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/50283/50283fig3large.jpg" target="_blank">Clicca qui per ingrandire la figura</a> . <img alt="Figura 4" fo:content-width="2.5in" fo:src="/files/ftp_upload/50283/50283fig4highres.jpg" src="/files/ftp_upload/50283/50283fig4.jpg" /> Figura 4 Dieci secondi di dati EEG registrati su 16 diversi canali durante la concomitante MRI mostrati dopo la correzione manufatto gradiente utilizzando AAS su 16 canali diversi (A);. Concentrandosi su 5 secondi di dati da Oz (B), con il relativo trasformata di Fourier (C </strong&gt;). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/50283/50283fig4large.jpg" target="_blank">Clicca qui per ingrandire la figura</a> . <img alt="Figura 5" fo:content-width="2.4in" fo:src="/files/ftp_upload/50283/50283fig5highres.jpg" src="/files/ftp_upload/50283/50283fig5.jpg" /> Figura 5. Ten secondi di dati EEG registrati Il 16 canali differenti durante fMRI concorrente, mostrato dopo gradiente e la correzione del manufatto impulso utilizzando AAS (A), concentrandosi su 5 secondi di dati da Oz (B), con il relativo trasformata di Fourier (C). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/50283/50283fig5large.jpg" target="_blank">Clicca qui per vedere grande figura</a> . <p class="jove_content" fo:keep-together.within-page = &quot;always&quot;&gt; <img alt="Figura 6" fo:content-width="4.5in" fo:src="/files/ftp_upload/50283/50283fig6highres.jpg" src="/files/ftp_upload/50283/50283fig6.jpg" /> Figura 6. Risposta medio EEG evocati (300 medie) per i canali 01 e ​​02 (a sinistra) e associato mappa topografica per il P120 (a destra). <img alt="Figura 7" fo:content-width="4in" fo:src="/files/ftp_upload/50283/50283fig7highres.jpg" src="/files/ftp_upload/50283/50283fig7.jpg" /> Figura 7. Variazione della risposta evocata attraverso blocchi per canale O1 (risposte sono state in media entro 30 sec blocchi).

Elettroencefalografia simultanea (EEG) e la risonanza magnetica funzionale (fMRI) è uno strumento potente di neuroimaging. Tuttavia, l&#39;interno di uno scanner MRI forma un ambiente difficile per la registrazione di dati EEG e di sicurezza devono essere considerate quando lavora con apparecchiature EEG all&#39;interno di uno scanner. Qui vi presentiamo un EEG-fMRI protocollo di acquisizione dei dati ottimizzata.

Migliori prassi attuale per ottenere dati di alta qualità durante l&#39;EEG fMRI simultanea

Simultaneous  EEG-fMRI allows the excellent temporal resolution of EEG to be combined with the  high spatial accuracy of fMRI. The data  from these two ...

L'obiettivo generale di questa procedura è configurare un sistema EEG compatibile con la risonanza magnetica all'interno di uno scanner MRI per l'acquisizione simultanea di dati EEG e fMRI di alta qualità. Questo si ottiene innanzitutto impostando correttamente i filtri EEG, la frequenza di campionamento e la sincronizzazione. Il passo successivo consiste nel verificare che vi siano buoni contatti tra gli elettrodi EEG e il cuoio capelluto del soggetto.Il terzo passaggio consiste nel posizionare correttamente l'apparecchiatura EEG intorno allo scanner MRI. L'ultimo passaggio prevede il posizionamento ottimale del soggetto all'interno dello scanner MR per l'acquisizione standard di dati E-E-G-F-M-R-I mediante apparecchiature disponibili in commercio. Questa procedura garantisce che gli artefatti nei dati EEG siano ridotti al minimo e campionati in modo ottimale, consentendo così una rimozione massima degli artefatti tramite metodi di post-elaborazione.Il principale vantaggio della combinazione dell'acquisizione di dati EEG e FMI negli esperimenti E-E-G-F-M-I è che questo approccio consente il monitoraggio simultaneo dei segnali elettrici e emodinamici provenienti dal cervello umano. Glen Spencer, uno studente di dottorato del mio laboratorio, mi aiuterà a dimostrare questo esperimento prima dell'arrivo del soggetto. Configurare l'equipaggiamento EEG nella stanza di controllo dove si troverà l'operatore della macchina.Collegare il computer portatile all'EEG e accendere il computer, che registrerà i dati dell'EEG e aprirà il brain vision recorder. Assicurarsi che l'area di lavoro per la registrazione dei dati sia impostata alla risoluzione temporale più alta disponibile. Successivamente, impostare i filtri.L'accoppiamento in alternata con una banda di filtro compresa tra 0,016 e 250 hertz è generalmente ottimale. Configurare il computer per lo stimolo. Questo studio utilizza stimoli visivi.I marker vengono acquisiti dal registratore Brain Vision all'inizio e alla fine di ogni periodo di stimolazione. A questo punto, verificare che gli orologi di EEG e della risonanza magnetica siano sincronizzati. Innanzitutto, attivare la sincronizzazione tra gli orologi della risonanza magnetica e dell'EEG utilizzando il pannello di controllo del software.Quindi verificare la sincronizzazione per accertarne la correttezza. Apparirà l'icona del punto verde e il marker di sincronizzazione. Successivamente, configurare lo scanner RM.In questo caso, si utilizzano una bobina trasmettitrice RF per il corpo e una bobina ricevente RF per la testa con 32 canali. Quando possibile, è preferibile utilizzare una bobina trasmettitrice di dimensioni adatte alla testa, poiché ciò riduce al minimo il rischio di riscaldamento RF del capo EEG e dei relativi cavi. È utile disporre di una porta di accesso sulla bobina per la testa.Permette ai cavi del casco EEG di percorrere un tragitto rettilineo dallo scanner. Ora, verificare le sequenze. La sequenza FMRI deve utilizzare un tempo di ripetizione delle sezioni (TR) che sia un multiplo di 200 microsecondi, ovvero il periodo dell'orologio EEG.Infine, effettuare un ultimo controllo. L'apparecchiatura alta sta registrando come previsto. Spiegare innanzitutto al soggetto lo scopo dell'esperimento e ciò che accadrà.Successivamente, misurare la circonferenza della testa del soggetto per determinare la misura del casco. Posizionare il casco sulla testa, partendo dalla parte anteriore della testa e tirando verso la parte posteriore. Posizionare correttamente il casco.L'elettrodo CZ deve trovarsi direttamente tra la nasione e il nian e deve essere anche centrato sull'asse sinistra-destra. Ora collegare gli elettrodi alla testa. Innanzitutto, spostare i capelli. Quindi applicare alcol seguito dal gel leggero ABRY per stabilire il collegamento elettrico tra l'elettrodo e la testa.Quindi applicare un elettrodo ECG alla base della schiena utilizzando un metodo simile a quello impiegato per gli elettrodi del cap. Questo elettrodo misura il battito cardiaco con gli elettrodi applicati. Regolare i contatti per ridurre le loro impedenze a meno di 10 chiloohm.Questo esclude la resistenza dei resistori interni in ciascun elettrodo. Infine, controllare i dati per verificare che la qualità dei dati EEG sia soddisfacente. Chiedere al soggetto di sedersi mentre si prepara l'apparecchiatura EEG nella stanza dello scanner RM. Quindi portare l'amplificatore nella stanza schermata e posizionarlo su un tavolo sul retro dello scanner. Collegare l'amplificatore a un cavo in fibra ottica lungo. Far passare il cavo in fibra ottica attraverso la guida d'onda e collegarlo all'adattatore USB brain AMP nella stanza di controllo.Ora, accompagnare il soggetto nella stanza e chiedergli di sedersi sul lettino della scanner. Fornire al soggetto tappi per le orecchie, cuffie e il pulsante di chiamata. Assicurarsi quindi con certezza che il soggetto sia comodo.Ora imbottire la testa del soggetto per ridurre al minimo i movimenti. Posizionare la bobina sulla testa del soggetto. I cavi dell'EEG devono uscire dalla bobina lungo il percorso più breve disponibile.Quindi spostare il soggetto all'interno del foro dello scanner. Assicurarsi che gli elettrodi FP uno e FP due siano centrati rispetto al punto ISO dello scanner MR lungo l'asse Z. A questo punto collegare il casco EEG all'amplificatore situato sul retro dello scanner.Non devono essere presenti loop di filo nei cavi dell'EEG. È necessario isolare al massimo i cavi dell'EEG dalle vibrazioni dello scanner MR in questo punto. Questo viene effettuato utilizzando una trave a mensola.Gli amplificatori possono anche essere posizionati direttamente sulla scheda dello scanner, come mostrato qui. In questo caso, è importante utilizzare i cavi a nastro più corti disponibili. Assicurarsi che cavi e amplificatori siano isolati dalle vibrazioni e che il sistema sia centrato rispetto all'asse impostato.Parlare con il soggetto dalla stanza della console per confermare che riesca a sentire l'operatore della scanner e che si senta bene. Un secondo sperimentatore deve monitorare l'EEG verificando la presenza di canali rumorosi nei tracciati, nonché la presenza del collegamento a terra verde in basso sullo schermo.Ora, spegnere le pompe criogeniche per interrompere l'effetto dannoso delle pompe criogeniche sulla qualità della registrazione. Successivamente, chiedere al soggetto di muovere leggermente la testa. L'importanza di mantenere ferma la testa può essere osservata dalle elevate tensioni registrate nell'EEG che derivano da piccoli movimenti della testa.Quindi verificare la registrazione dell'attività neuronale chiedendo al soggetto di aprire e chiudere gli occhi. L'attività alfa occipitale dovrebbe essere misurata al di sopra del livello di rumore. L'artefatto del polso è chiaramente visibile nei dati grezzi, in particolare sugli elettrodi posizionati sulle tempie.Utilizzare il tracciato ECG per correggere questo artefatto in tempo reale mediante rec view. Una volta ottimizzata la qualità dei dati e quando il soggetto è pronto, avviare le scansioni preparatorie della risonanza magnetica e pianificare il posizionamento delle sezioni per la fMRI. Non appena inizia ciascuna scansione MRI, i gradienti provocheranno ampi artefatti nell'EEG.Quando l'esperimento di FMRI è pronto per iniziare, iniziare a salvare i dati provenienti dall'EEG. Ora, avviare l'esperimento. Assicurarsi che i marker della presentazione dello stimolo e dello scanner RM siano visibili nel registratore Brain Vision.La qualità dell'EEG apparirà molto scadente, ma può essere migliorata in rec view o durante l'elaborazione successiva. Per prima cosa, correggere l'artefatto di gradiente effettuato qui in rec view prima di rimuovere l'artefatto del polso. Una volta rimosso l'artefatto di gradiente.Procedere con la correzione dell'artefatto di impulso. Questa è una qualità del segnale che ci si aspetta in assenza di correzione degli artefatti. È evidente che qualsiasi attività neuronale risulta oscurata.L'artefatto del gradiente si verifica a frequenze distinte che sono armoniche della frequenza di acquisizione delle sezioni nella sequenza FMRI, estendendosi su tutto l'intervallo di frequenza della registrazione. Una volta rimosso l'artefatto del gradiente, emerge l'artefatto del polso. Questo artefatto presenta una notevole variabilità spaziale e, in particolare, il canale oz, uno dei canali di interesse per questo esperimento visivo, mostra un artefatto del polso particolarmente intenso.Questo artefatto ha una frequenza inferiore rispetto all'artefatto del gradiente ed è associato all'attività cardiaca. In questi dati, l'artefatto del polso è stato corretto mediante sottrazione media dell'artefatto nell'analizzatore due e i picchi R dell'onda cardiaca sono stati rilevati dal tracciato ECG. I segnali residui sono molto più piccoli e rivelano i segnali neuronali.Ora segmentare i dati in base alla presentazione dello stimolo per l'analisi, il metodo più semplice essendo i grafici della risposta evocata media per ogni canale. Queste risposte evocate per i canali oh uno e oh due sono ciascuna medie calcolate su 300 stimoli. Una mappa topografica per il P uno 20 è riportata a destra; l'analisi delle risposte evocate mediate su blocchi di 32 stimoli, misurati dal canale oh uno, rivela una variazione naturale e imprevedibile delle risposte.Questa variante può essere utilizzata per analizzare le correlazioni tra registrazioni simultanee di risposte BOLD e risposte EEG. Dopo aver visto questo video, si dovrebbe avere una chiara comprensione delle migliori pratiche attuali per ottenere dati EEG di alta qualità con FMRI simultanea, utilizzando apparecchiature commercialmente disponibili, una volta effettuate le misurazioni con il sistema descritto in questo video. Possono quindi essere applicati ulteriori metodi di analisi ai dati EEG e FMRI al fine di identificare le caratteristiche spaziotemporali dei segnali elettrici e emodinamici provenienti dal cervello umano.

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Abbiamo sviluppato un metodo per il controllo simultaneo risonanza magnetica funzionale e la registrazione elettrofisiologica del cervello dei roditori, fornendo una piattaforma per l'indagine del rapporto tra attività neurale e il livello di ossigenazione blood dipendente (BOLD) segnale RM.

FMRI simultanea ed Elettrofisiologia nel cervello roditori

Questo documento descrive un metodo per la raccolta e l'analisi dei dati elettroencefalografia (EEG) durante la concomitante stimolazione magnetica transcranica (TMS), guidato da attivazioni rivelati con la risonanza magnetica funzionale (fMRI). Un metodo per la rimozione manufatto TMS e l'estrazione dei potenziali evento correlati è descritto come pure considerazioni nella progettazione paradigma e setup sperimentale.

Estrazione Potenziali visivi evocati da EEG dati registrati durante fMRI-guidata Stimolazione Magnetica Transcranica

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

Questo articolo fornisce un protocollo semplice per l'acquisizione di dati di elettroencefalografia (EEG) di buona qualità durante l'EEG simultaneo e la risonanza magnetica funzionale utilizzando prodotti medici prontamente disponibili.

Acquisizione affidabile dei dati di elettroencefalografia durante l'elettroencefalografia simultanea e la risonanza magnetica funzionale

Questo articolo descrive in dettaglio le procedure di registrazione simultanea dell'elettroencefalogramma e della risonanza magnetica funzionale (EEG-fMRI) che possono essere utilizzate sia in ambito clinico che di ricerca. Sono incluse anche le procedure di elaborazione EEG per rimuovere gli artefatti di imaging per la revisione clinica. Questo studio si concentra sull'esempio dell'epilessia durante il periodo interictale.

Configurazione delle apparecchiature e rimozione degli artefatti per elettroencefalogramma simultaneo e risonanza magnetica funzionale per la revisione clinica nell'epilessia

Presentiamo un metodo per la raccolta simultanea di segnali fMRI e fNIRS dagli stessi soggetti con copertura fNIRS a testa intera. Il protocollo è stato testato con tre giovani adulti e può essere adattato per la raccolta di dati per studi sullo sviluppo e popolazioni cliniche.

Raccolta simultanea di dati di fMRI e fNIRS utilizzando un array di optodi a testa intera e canali a breve distanza

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

Stimolazione transcranica a corrente continua (tDCS) è una tecnica di stimolazione cerebrale non invasiva che ha dimostrato effetti terapeutici iniziali in diverse condizioni neurologiche. Il principale meccanismo alla base di questi effetti terapeutici è la modulazione dell'eccitabilità corticale. Pertanto, il monitoraggio online di eccitabilità corticale aiuterebbe parametri di stimolazione guida e ottimizzare i suoi effetti terapeutici. Nel presente articolo passiamo in rassegna l'uso di un...

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