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

Questo metodo può aiutare a rispondere a domande chiave nel campo delle neuroscienze, come determinare la relazione temporale tra più regioni del cervello o esplorare il percorso neurale dettagliato di processi cognitivi complessi. Il vantaggio principale di questa tecnica è che consente l'integrazione di EEG multimodale e dati funzionali in modo spaziale e temporale specifico per migliorare la risoluzione e l'accuratezza del neuroimaging funzionale. Le implicazioni di questa tecnica si estendono alla comprensione dell'epilessia e dei disturbi neurocognitivi.

Perché il metodo migliora l'accuratezza spaziale e temporale per il neuroimaging non invasivo. Sebbene questo metodo possa essere utilizzato per fornire informazioni sui sistemi motori visivi ed emotivi di elaborazione, può essere applicato anche ad altri sistemi, come l'integrazione sensomotoria, il linguaggio e l'elaborazione della memoria. La dimostrazione visiva di questo metodo è fondamentale, poiché le fasi di registrazione simultanea dei dati EEG e fMRI possono essere difficili da imparare.

Anche perché la richiesta di strutture, apparecchiature e metodi di elaborazione del segnale specializzati. Per iniziare questa procedura, posizionare una cuffia EEG passiva compatibile con la risonanza magnetica di dimensioni adeguate sulla testa del soggetto. Posizionare gli elettrodi secondo il sistema di etichettatura internazionale 10-20.

Nel software di registrazione EEG, controllare l'impedenza degli elettrodi di terra e di riferimento. Per fare ciò, fare clic sulla scheda dell'impedenza e selezionare il tipo di elettrodo nell'interfaccia utente del software. Quindi, utilizzare la siringa per iniettare l'elettrolita in ciascun elettrodo.

Quindi utilizzare un batuffolo di cotone per stendere il gel per garantire il contatto pelle-elettrodo. Una volta terminata la preparazione della cuffia EEG, far spostare il soggetto sullo scanner RM. Impostare la visualizzazione del paradigma sperimentale su un monitor situato nella sala di osservazione.

Utilizzare uno specchio di visualizzazione a bobina di testa per consentire al soggetto di visualizzare lo schermo del monitor senza muovere la testa o gli occhi mentre è sdraiato. Visualizzare un'immagine di esempio sullo schermo del computer per garantire che il soggetto possa visualizzare comodamente lo schermo e che il paradigma venga visualizzato correttamente. Apportare le modifiche hardware o software necessarie.

Successivamente, istruire il soggetto a rimanere fermo ed eseguire una risonanza magnetica anatomica pesata T1 iniziale. Se possibile, usa un campo visivo che si estende dalla parte inferiore del cervelletto alla sommità della testa, compreso il cranio e la pelle. Ora inizia a registrare i dati EEG.

Contemporaneamente fare clic sugli appositi pulsanti per avviare la registrazione della risonanza magnetica e avviare il paradigma di interesse sul software di presentazione. Controllare la registrazione dei dati EEG per garantire la qualità del segnale e, se lo si desidera, vengono registrati i marcatori appropriati. Per analizzare i dati MRI strutturali, utilizzare l'interfaccia grafica disponibile per assicurarsi che non vi siano sovrapposizioni negli strati.

Quindi, apri l'applicazione FreeView. Fare clic su File, quindi su Carica superficie. Passa alla directory dell'oggetto nella cartella free surfer.

Quindi, apri la cartella bem, seguita dalla cartella spartiacque. Caricare le quattro lime, la superficie esterna della pelle, la superficie esterna del cranio, la superficie del cervello e la superficie interna del cranio. Successivamente, spostare i cursori di selezione della sezione e cercare la sovrapposizione nei livelli di superficie gialla.

Se si verifica una sovrapposizione, ricontrollare i dati della risonanza magnetica per difetti anatomici o errori e utilizzare gli strumenti di disegno GUI per chiarire gli strati. Successivamente, caricare i dati MRI originali nell'applicazione FreeView facendo clic su File, quindi su Carica volume. Passare alla cartella dell'oggetto e aprire la cartella mri.

Quindi fare clic sulla directory originale e aprire i dati della risonanza magnetica strutturale e fare clic su OK. Quindi, visualizza l'immagine in scala di grigi della testa e osserva i diversi strati di grigio e nero intorno al cervello. Assicurarsi che questi strati non presentino spazi vuoti o irregolarità. Usa lo strumento di selezione del colore per selezionare il Voxel dal livello da correggere.

Passa alla modifica voxel a mano libera e fai clic per disegnare sull'immagine. Utilizzare questa procedura per inserire eventuali difetti nell'immagine MRI. Eseguire la correzione di tutti gli strati e le sezioni di risonanza magnetica in cui si verificano difetti.

Successivamente, eseguire l'allineamento del sensore EEG specifico del soggetto allo spazio MRI utilizzando la sovrapposizione libera del modello della testa del surfer. Quindi, salva la trasformazione. Aprire l'applicazione MNE Analyze.

Fare clic su File, quindi su Carica superficie. Passare alla cartella contenente i dati dell'oggetto e caricare la superficie pial. Fare clic su File, quindi su Carica dati digitalizzatore e selezionare il file EEG di interesse.

Fare clic su Visualizza e mostra visualizzatore. Una volta visualizzata la GUI del visualizzatore, fare clic su Opzioni e assicurarsi che siano state scelte le opzioni dei dati del cuoio capelluto e del digitalizzatore. Gli elettrodi qui sono mostrati in rosso con i punti fiduciali in giallo.

Nella finestra principale, selezionare Regola, quindi Allineamento coordinate. Utilizzando l'interfaccia grafica di allineamento delle coordinate, spostare e ruotare gli elettrodi EEG nel visualizzatore con la freccia e i pulsanti sinistro destro. Regolare quanto necessario.

Una volta terminato l'allineamento, fare clic su Salva nella parte inferiore dell'interfaccia grafica di allineamento delle coordinate per salvare l'allineamento. Per l'analisi dei dati EEG, eseguire la correzione degli artefatti del gradiente dello scanner attraverso la sottrazione del modello facendo clic sul pulsante Correzione RM nel menu speciale di elaborazione del segnale e selezionando i parametri appropriati nell'interfaccia grafica del software di analisi EEG. Per rimuovere gli artefatti cardiobalistici attraverso la sottrazione del modello, fare clic sul pulsante di correzione CB nel menu speciale di elaborazione del segnale e selezionare i parametri appropriati nell'interfaccia grafica del software di analisi.

Quindi, applicare il filtro in Filtraggio dati. Selezionare il pulsante per il filtraggio IIR nella parte superiore dell'interfaccia grafica dell'analisi. Ad esempio, applicare un filtro passa-alto a 0,05 Hertz, un filtro passa-basso a 40 Hertz e un filtro notch alla frequenza della linea di alimentazione con un roll-off di 48 decibel per Hertz.

Per eseguire la correzione degli artefatti oculari, selezionare Trasformazione, quindi Riduzione del rifiuto degli artefatti, quindi Correzione oculare ICA. Successivamente, segmentare i dati EEG in epiche in base al tempo pre e post stimolo specificato rispetto ai marcatori di temporizzazione dell'evento selezionando Trasformazione, quindi funzioni di analisi del segmento, quindi segmentazione delle funzioni, quindi segmentazione. Successivamente, scegli l'indicatore di interesse e il segmento di tempo di interesse.

Successivamente, eseguire il rifiuto manuale o semiautomatico degli artefatti selezionando Trasformazione, quindi Riduzione rifiuto artefatto in Rifiuto artefatto. Quando richiesto, definire i criteri per gli artefatti all'interno delle tre schede della GUI e procedere come indicato. Nella scheda Metodo di ispezione, scegliere gli artefatti automaticamente, in modo semiautomatico o manuale.

Quindi seleziona, contrassegna o rimuovi artefatti e specifica se le correzioni sono per un singolo canale. Successivamente, nella scheda di selezione dei canali, selezionare i canali che verranno corretti per gli artefatti. Nella scheda Criteri, selezionare la base in base alla quale verranno identificati gli elementi.

Fare clic su OK dopo aver selezionato i criteri e gli artefatti verranno identificati e/o rifiutati in base alle selezioni. Per eseguire la correzione della linea di base, selezionare Trasformazione, quindi Funzioni di analisi dei segmenti e correzione della linea di base. Per calcolare la media dei dati segmentati, selezionare Trasformazione, quindi Funzioni di analisi dei segmenti e infine Media.

In primo luogo, l'epopea EEG di interesse è suddivisa in finestre temporali più piccole con finestre predefinite e dimensioni di sovrapposizione. Nel frattempo, la mappa di attivazione fMRI è suddivisa in più regioni di interesse da utilizzare come priori spaziali per l'analisi delle sorgenti EEG. Durante ogni finestra temporale, verrà selezionato un set appropriato di priori spaziali per la localizzazione dell'origine.

La combinazione di questi produrrà il corso temporale finale dell'attività corticale per l'intera epopea EEG di interesse. Qui, l'attività cerebrale ricostruita viene mostrata confrontando la nuova fonte di imaging EEG vincolato fMRI spazio-temporalmente specifico in alto, con l'imaging della sorgente di restrizione fMRI invariante nel tempo comunemente usato in basso. L'attività cerebrale ricostruita viene mostrata in diversi punti temporali per un soggetto rappresentativo sottoposto al paradigma di attivazione motoria visiva.

I risultati della localizzazione del nuovo metodo sono stati più focali e meglio allineati con le regioni cerebrali previste. Qui, la robustezza del metodo viene testata applicando il metodo con finestre di diverse dimensioni. Si noti che le dimensioni modeste delle finestre sono abbastanza stabili, mentre le dimensioni delle finestre grandi mostrano risultati disparati.

Una volta padroneggiata, la sessione di registrazione simultanea dei dati EEG e fMRI può essere eseguita in circa tre ore e l'analisi dei dati può essere eseguita in due o tre giorni se eseguita correttamente. Durante il tentativo di questa procedura, è importante ricordarsi di controllare la sincronizzazione dell'orologio e i trigger durante la registrazione. Durante l'analisi, dovresti anche prestare attenzione ai parametri necessari per catturare la tua attività di interesse.

Seguendo questa procedura, è possibile eseguire misure come l'EEG e l'analisi dei dati della risonanza magnetica funzionale L'analisi della connettività di tutto il cervello può essere eseguita al fine di indagare la struttura o l'attività di connettività sottostante nel cervello durante le attività cognitive. Dopo questo sviluppo, questa tecnica ha aperto la strada ai ricercatori nel campo del neuroimaging funzionale per esplorare l'attività cerebrale altamente dinamica coinvolta nell'elaborazione cognitiva complessa e per studiare i cambiamenti dettagliati nei percorsi neurali associati ai disturbi neurologici. Dopo aver visto questo video, dovresti avere una buona comprensione di come condurre la registrazione EEG e fMRI simultanea e di eseguire le basi della socioanalisi EEG vincolata fMRI spazio-temporale.

Al fine di ricostruire l'attività cerebrale con un'elevata risoluzione temporale spaziale e accurata. Non dimenticare che lavorare con i partecipanti e le apparecchiature nell'ambiente della risonanza magnetica richiede una consapevolezza costante dei problemi di sicurezza. Nessun oggetto metallico non specificato deve essere portato nella sala di risonanza magnetica e tutte le impedenze degli elettrodi devono essere mantenute sotto i 50 coulomb.