Migliori prassi attuale per ottenere dati di alta qualità durante l'EEG fMRI simultanea

L'obiettivo generale di questa procedura è quello di installare un'apparecchiatura EEG compatibile con il signor all'interno di uno scanner MRI per l'acquisizione simultanea di dati EEG e FMRI di alta qualità. Ciò si ottiene impostando prima correttamente i filtri EEG, la frequenza di campionamento e la sincronizzazione. Il passo successivo è assicurarsi che ci siano buone connessioni tra gli elettrodi EEG e il cuoio capelluto del soggetto.

Il terzo passo consiste nel posizionare correttamente l'hardware EEG attorno allo scanner MRI. Il passaggio finale consiste nel posizionare in modo ottimale il soggetto all'interno dello scanner RM per l'acquisizione di dati standard E-E-G-F-M-R-I tramite hardware disponibile in commercio. Questa procedura garantisce che gli artefatti nei dati EEG siano ridotti al minimo e campionati in modo ottimale, consentendo così la massima rimozione degli artefatti tramite metodi di post-elaborazione.

Il vantaggio principale 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 ed 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. Installare l'apparecchiatura EEG nella sala di controllo in cui siederà l'operatore dello scanner.

Collegare il computer portatile all'EEG, accendere il computer, che registrerà i dati EEG e aprirà il registratore della visione cerebrale. Assicurarsi che l'area di lavoro per la registrazione dei dati sia impostata sulla risoluzione temporale più alta disponibile. Quindi, imposta i filtri.

L'accoppiamento CA con una banda di filtro che va da 0,016 a 250 hertz è solitamente ottimale. Configura il computer di stimolo. Questo studio utilizza stimoli visivi.

I marcatori vengono letti nel registratore della visione cerebrale all'inizio e alla fine di ogni periodo di stimolazione. Ora, verifica che gli orologi dello scanner EEG e MRI siano sincronizzati. Per prima cosa attivare la sincronizzazione dello scanner e degli orologi EEG utilizzando il pannello di controllo del software.

Quindi controlla la sincronizzazione se è corretta. Appariranno l'icona del punto verde e l'indicatore di sincronizzazione su. Quindi, configura lo scanner RM.

In questo caso, sono in uso la bobina RF di trasmissione del corpo e una bobina RF di ricezione a 32 canali. Quando possibile, è meglio utilizzare una bobina di trasmissione delle dimensioni della testa in quanto ciò riduce al minimo il rischio di riscaldamento RF della cuffia EEG e dei cavi associati. È utile una porta di accesso sulla bobina di testa.

Consente ai cavi della cuffia EEG di scorrere lungo un percorso rettilineo dallo scanner. Ora, controlla le sequenze. La sequenza FMRI deve utilizzare una fetta tr che è un multiplo di 200 microsecondi, che è il periodo di orologio EEG.

Infine, fai un ultimo controllo. L'attrezzatura alta sta registrando come previsto. Per prima cosa, spiega al soggetto lo scopo dell'esperimento e cosa accadrà.

Quindi, misura la circonferenza della testa del soggetto per la dimensione del cappuccio. Posizionare il cappuccio sulla testa, iniziando dalla parte anteriore della testa e tirando all'indietro. Posizionare correttamente il tappo.

L'elettrodo CZ deve essere posizionato direttamente tra il nasion e il nian e deve essere centrato sull'asse sinistro destro. Ora collega gli elettrodi alla testa Per prima cosa, sposta i capelli in modo che non siano d'intralcio. Quindi applicare l'alcol seguito dal gel leggero ABRY per effettuare il collegamento elettrico tra l'elettrodo e la testa.

Quindi collegare un elettrodo ECG alla base della schiena utilizzando un metodo simile a quello utilizzato per gli elettrodi a cappuccio. Questo elettrodo misura il battito cardiaco con gli elettrodi collegati. Lavora i loro contatti per ridurre le loro impedenze a meno di 10 kilo ohm.

Ciò esclude la resistenza dei resistori interni in ciascun elettrodo. Infine, controlla i dati per vedere che la qualità dei dati EEG è soddisfacente. Chiedi al soggetto di sedersi mentre installi l'apparecchiatura EEG nella sala scanner RM.

Quindi portare l'amplificatore nella stanza schermata e posizionarlo su un tavolo sul retro dello scanner. Collegare l'amplificatore a un lungo cavo in fibra ottica. Passare il cavo in fibra ottica attraverso la guida d'onda e collegarlo all'adattatore USB AMP del cervello nella sala di controllo.

A questo punto, portare il soggetto nella stanza e chiedergli di sedersi sul piano dello scanner. Dare al soggetto tappi per le orecchie le cuffie e il pulsante di chiamata. Quindi assicurati assolutamente che il soggetto sia a suo agio.

Ora imbottisci la testa del soggetto per ridurre al minimo il movimento della testa. Metti la bobina della testina sopra la testa del soggetto. I cavi EEG devono lasciare la bobina di testa lungo il percorso più breve disponibile.

Quindi spostare il soggetto nel foro dello scanner. Assicurarsi che gli elettrodi FP uno e FP due siano al centro ISO dello scanner RM sull'asse Z. Ora collega la cuffia EEG all'amplificatore sul retro dello scanner.

Non dovrebbero esserci anelli di filo nelle derivazioni EEG. Qui è possibile isolare al massimo i cavi EEG dalle vibrazioni dello scanner RM. Questo viene fatto utilizzando una trave a sbalzo.

Gli amplificatori possono anche essere posizionati direttamente nella scheda dello scanner, come mostrato qui. In questo caso, è importante utilizzare i cavi a nastro più corti disponibili. Assicurarsi che i cavi e gli amplificatori siano isolati contro le vibrazioni e che il sistema sia centrale nell'asse impostato.

Parla con il soggetto dalla sala console per verificare che possa sentire l'operatore dello scanner e che si senta bene. Un secondo sperimentatore dovrebbe monitorare l'EEG controllando la presenza di canali rumorosi nelle tracce, così come il lavandino verde. nella parte inferiore dello schermo.

Ora, spegni le pompe criogeniche per fermare l'effetto deleterio delle pompe criogeniche sulla qualità della registrazione. Quindi, chiedi al soggetto di muovere la testa di una piccola quantità. L'importanza di mantenere la testa ferma può essere vista dalle grandi tensioni nella registrazione EEG che derivano da piccoli movimenti della testa.

Quindi testare la registrazione dell'attività neuronale chiedendo al soggetto di aprire e chiudere gli occhi. L'attività alfa occipitale deve essere misurata al di sopra del rumore di fondo. L'artefatto del polso può essere chiaramente visto nei dati grezzi, in particolare sugli elettrodi sopra le tempie.

Utilizzare il tracciato ECG per correggere questo artefatto in tempo reale utilizzando la visualizzazione rec. Una volta che la qualità dei dati è stata ottimizzata e il soggetto è pronto, avviare le scansioni preparatorie alla risonanza magnetica e pianificare il posizionamento della fetta per l'FMRI. Non appena inizia ogni risonanza magnetica, i gradienti causeranno grandi artefatti nell'EEG.

Quando l'esperimento FMRI è pronto per iniziare, inizia a salvare i dati dall'EEG. Ora, inizia l'esperimento. Assicurati che i marcatori della presentazione dello stimolo e dello scanner RM siano visibili nel registratore della visione cerebrale.

La qualità dell'EEG apparirà molto scarsa, ma può essere ripulita in vista reg o durante la post-elaborazione. Innanzitutto, correggi l'artefatto del gradiente qui nella vista rec prima di rimuovere l'artefatto dell'impulso. Con l'artefatto della sfumatura rimosso.

Procedere con la correzione degli artefatti del polso. Si tratta di una qualità del segnale che ci si può aspettare quando non è stata eseguita alcuna correzione degli artefatti. È chiaro che qualsiasi attività neuronale è oscurata.

L'artefatto del gradiente si verifica a frequenze distinte che sono armoniche della frequenza di acquisizione della fetta nella sequenza FMRI che copre l'intera gamma di frequenze della registrazione. Una volta rimosso l'artefatto del gradiente, viene rivelato l'artefatto dell'impulso. C'è una notevole variazione spaziale di questo artefatto e quell'oz, uno dei canali di interesse per questo esperimento visivo, mostra un artefatto di impulso particolarmente grande.

Questo artefatto ha una frequenza inferiore rispetto all'artefatto gradiente ed è legato all'attività cardiaca. In questi dati, l'artefatto del polso è stato corretto utilizzando la sottrazione media dell'artefatto nell'analizzatore due e i picchi R della forma d'onda cardiaca sono stati rilevati dal tracciato ECG. I segnali rimanenti sono molto più piccoli e rivelano segnali neuronali.

Ora segmenta i dati in base alla presentazione dello stimolo per l'analisi, il più semplice dei quali è il grafico della risposta evocata media per ciascun canale. Queste risposte evocate per i canali oh uno e oh due sono medie di 300 stimoli ciascuno. Una mappa topografica per il P one 20 è a destra, esaminando le risposte evocate come media su 32 blocchi misurati dal canale oh uno rivela una variazione naturale e imprevedibile delle risposte.

Questa variazione può essere utilizzata per interrogare le correlazioni tra registrazioni simultanee di risposte in grassetto e risposte EEG. Dopo aver visto questo video, si dovrebbe avere una buona idea delle migliori pratiche attuali per ottenere dati EG di alta qualità con FMRI simultanea, utilizzando l'hardware disponibile in commercio Una volta effettuate le misurazioni, utilizzando la configurazione descritta in questo video. Ulteriori metodi di analisi possono essere applicati ai dati EEG e FMI al fine di identificare le caratteristiche spazio-temporali dei segnali elettrici ed emodinamici provenienti dal cervello umano.