Condurre l'elettroencefalografia simultanea e le registrazioni della spettroscopia funzionale vicino all'infrarosso con un compito Flanker

Lo scopo di questo studio era quello di sviluppare un protocollo di lavoro per rivelare il modello di attivazione neurologica, sottolineare il compito del flanker utilizzando la tecnica di neuro imaging EEG e fNIRS fusa. Le registrazioni simultanee fNIRS EEG consentono l'ispezione della relazione tra la corteccia prefrontale e i diversi eventi relativi ai potenziali componenti dell'intero cervello. fNIRS nella corteccia cerebrale che legge piuttosto importante nello studio dell'elaborazione cognitiva.

Sappiamo che fNIRS è usato principalmente per ispezionare l'attività neurovascolare nel lobo frontale. è correlato ad alte funzioni cognitive cerebrali. Tuttavia la risposta emodinamica soddisfatta da fNIRS può leggere solo le attività a bassa risoluzione temporale, ma EEG può offrire una ricerca temporanea e una misurazione diretta delle attività neuro.

La combinazione di registrazioni EEG e fNIRS è in grado di identificare più caratteristiche e rivelare più informazioni relative alle funzioni cerebrali. In questo studio, si utilizzano le tecniche FNIRS EEG utilizzate per registrazioni simultanee di componenti ERP e risposta emodinamica con un'attività flanker. È razionale supporre che i componenti ERP associati al compito del flanker possano mostrare una correlazione significativa con la risposta emodinamica.

Per tether questa ipotesi, il fNIRS impostato e la macchina EEG sono stati integrati insieme per rivelare il complesso metismo di neuro cognizione corrispondente all'evento con compito flanker. Prima del test dell'esperimento, tutti i partecipanti hanno firmato documenti di consenso informati. Lo studio è stato approvato dal comitato etico dell'Università di Macao.

Numero uno, impostazione hardware e software per registrazioni EEG e fNIRS simultanee. Costruire un copricapo fattibile per registrazioni EEG e fNIRS simultanee. Selezionare la dimensione del cappuccio giusto in base alla circonferenza della testa dei partecipanti.

In questo studio, viene utilizzato un cappuccio di medie dimensioni poiché è adatto alla maggior parte dei partecipanti adolescenti o adulti. Disegna il layout in base al design dell'esperimento in letteratura. Scavare 22 fori all'interno del tappo EEG per tenere gli optodi fNIRS in linea con una corteccia frontale specificamente fuori.

Posizionare 21 o 71 elettrodi EEG lungo la superficie del cappuccio EEG secondo il sistema internazionale 10-20 e montare le griglie per gli optodi. Impostare la distanza tra ogni coppia di rilevatori di origine come tre centimetri, quindi fissare gli optodi. In ognuno gli optodi blu sono rivelatori mentre quelli rossi sono sorgenti laser.

Impostazione della porta EEG e fNIRS nel software. Impostare la porta parallela, ad esempio H378 in questo studio per il sistema EEG. Impostare le porte seriali, ad esempio 600 in questo studio per il sistema fNIRS.

Il tipo e il numero di porta devono essere modificati per quanto riguarda varie configurazioni EEG e fNIRS. Si prega di contattare i produttori per ulteriori informazioni. Preparazione prima dell'esperimento.

Riscaldare il sistema fNIRS con i laser. Accendilo per 30 minuti. Impostare tutti i permettitori di funzionamento necessari per il sistema di misurazione fNIRS.

Nel caso in cui la configurazione, compresi i sistemi di misurazione EEG e fNIRS, Misurare e contrassegnare il punto CZ secondo il sistema internazionale 10-20. Identificare la posizione dell'elettrodo di CZ a metà della distanza tra la e la metà della distanza tra le rientranze interorbitali sinistra e destra.

Posizionare prima la parte anteriore del cappuccio lungo la fronte dei partecipanti e quindi tirare giù la sessione posteriore del cappuccio verso il collo. Convalidare le posizioni. Si noti che si consiglia vivamente di impostare gli elettrodi EEG e successivamente gli optodi più vicini.

Se il gel conduttivo EEG copre i fori per il posizionamento degli optodi più vicini, dovrebbe essere pulito per prevenire la contaminazione degli optodi. Preparazione per le registrazioni EEG. Riempire il gel conduttivo inserendo un ago smussato attraverso i fori della griglia dell'elettrodo EEG.

Posizionare tutti gli elettrodi nella griglia degli elettrodi EEG in base ai livelli. Aprire il software EEG e ispezionare la qualità del segnale degli elettrodi. Riregolare gli elettrodi riempiendo il gel conduttivo se la qualità del segnale non è in grado di soddisfare i requisiti.

Preparazione per le registrazioni fNIRS. Attenzione non esporre direttamente gli occhi dei partecipanti al raggio laser della sorgente. Posizionare le fibre ottiche lungo i bracci portanti attaccati al sistema di misurazione fNIRS e al supporto aggiuntivo.

Assicurarsi che le fibre siano pulite e ordinate. Inserire la sorgente ottica e i rilevatori nei fori in base al layout. Testare la qualità del segnale.

Se un canale non ha un rapporto segnale/rumore di alto livello. Ad esempio, se il canale è contrassegnato in giallo, scambia delicatamente i capelli dei partecipanti che circondano le sonde ottiche per assicurarti che non esista nulla tra la sonda ottica e il cranio. Se il passaggio 2.8.3 non è in grado di migliorare la qualità del segnale, alzare l'intensità del segnale.

Se c'è troppo segnale. Esempio se il canale è contrassegnato in rosso, abbassare l'intensità del segnale. Esegui l'esperimento.

Inizia l'esperimento quando i segnali sono stabili con un eccellente rapporto segnale/rumore e i partecipanti hanno familiarità con le istruzioni dell'esperimento. Dopo l'esperimento, salvare ed esportare i dati dal fNIRS EEG. Rimuovere con cura gli elettrodi EEG e le sonde ottiche fNIRS.

Misurazione delle coordinate MNI 3D tridimensionali degli optodi fNIRS con digitalizzatore 3D. Lascia che i partecipanti si siedano su una sedia e indossi gli occhiali con un sensore. Aprire il software del digitalizzatore nel computer.

Assicurarsi che il sistema di digitalizzatore 3D sia in connessione con il computer tramite un'apposta porta com. Caricare il layout degli optodi impostati nel file. Spostare gli stili del digitalizzatore 3D in base alle posizioni chiave.

Nuova Zelanda, LZ, orecchio sinistro, orecchio destro, CZ lungo lo schermo e premere il pulsante sullo stilo. Localizzare la sorgente ottica e i rivelatori. Esportare il file delle coordinate 3D.

Analisi dei dati. analisi dei dati fNIRS. Elaborare il file di coordinate MNI 3D utilizzando l'opzione di registrazione in fNIRS SPM con MetLife 2019.

Seleziona la registrazione speciale autonoma con digitalizzazione 3D. Scegliere l'oggetto in precedenza, salvarlo altri e origin file di testo. Registrazione. Pre-elaborare i segnali fNIRS con il software Homer2 secondo i seguenti passaggi.

Applicazione della correzione dell'artefatto Motion modificata. Quindi passare filtrando 0,015 hertz a 0,2 hertz. Normalizzare un'ampiezza del segnale più dinamica dividendo i valori medi.

Generare i dati fNIRS per ogni canale basandosi su un'informazione digitalizzata 3D. Selezionare i canali con una probabilità di registrazione del 100% o più in SFC in base al calcolo di regressione dell'SPM fNIRS per ulteriori analisi. Esportare i valori massimi di HbO.

Elaborazione dei dati EEG. Caricare la cartella dati EEG non elaborati nel lab EEG utilizzando i plug-in. Scegliere il plug-in BOC per il file BDF in questo studio.

Si prega di scegliere il plug-in adatto in base al formato del file di dati EEG. Impostare le informazioni sulla posizione del canale per il lab EEG. Caricare il file di percorso corrispondente del cappuccio.

Facciamo riferimento negli elettrodi nel laboratorio ERP che è un plugin del laboratorio EEG. Scegliete i canali, posizionali nello stoccaggio di massa come elettrodi a cui si fa riferimento. Estrarre i dati EEG in base ai file dell'evento e della collocazione nel laboratorio ERP.

Filtrare il segmento di dati EEG nel lab ERP utilizzando il filtro IIR. Filtrando le basse frequenze con un cutoff di 30 Hertz e filtrando le alte frequenze con una curva di 0,1 Hertz. Rimuovere gli artefatti EEG oculari all'interno dell'analisi dei componenti Bendon nel laboratorio EEG.

Rifiuta il segmento di dati EEG con valori di ampiezza superiori all'intervallo da 100 positivi a 100 microvolt negativi a qualsiasi canale in laboratorio ERP. il segmento di dati EEG nel laboratorio ERP. Si noti che questi sono il metodo di analisi dei dati generalmente utilizzato e il software per la pre-elaborazione dei dati EEG e fNIRS.

Sono disponibili numerosi software e metodi di elaborazione. Calcolo della correlazione. Generare la relazione tra registrazioni fNIRS ed EEG con l'analisi di correlazione di Pearson.

Risultati rappresentativi. Posizionamento delle cuffie fNIRS e configurazione dei canali. Il layout degli optodi digitalizzati viene convertito nel sistema di coordinate MNI e sovrapposto lungo la corteccia cerebrale.

Segnale HbO per tutti i canali associati all'attività flanker. Le curve rosa che denotano una condizione congruente mentre quelle verdi indicano la condizione congruente. Segnale ERP per elettrodi FZ e FCZ.

Le curve nere definiscono la condizione incongruente mentre quelle rosse denotano la condizione congruente. Correlazione tra il segnale ERP N200 e fNIRS lungo l'SFC per la condizione incongruente. In sintesi, è stata eseguita la neuro imaging EEG e fNIRS per mappare l'attivazione cerebrale coinvolta, affiancata dalla registrazione dei neuro segnali di tutto il cervello e dalla risposta emodinamica della corteccia prefrontale.

Abbiamo acquisito con successo i dati EEG e fNIRS con un compito di flanker. La nostra scoperta ha dimostrato che la risposta emodinamica fNIRS e i componenti ERP N200 sono significativamente correlati che mostrano una diversa prospettiva del meccanismo cognitivo associato al compito del flanker. I nostri risultati di neuro imaging multimodale supportano un ruolo essenziale della tecnica combinata EEG e fNIRS nel contribuire al cervello che apre una nuova strada per migliorare la comprensione del meccanismo neuro delle diverse elaborazioni cognitive.