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

Il nostro protocollo fornisce passaggi importanti che garantiscono la qualità dei dati, in particolare la qualità di ogni dato, che è la chiave del successo di uno studio EEG-fMRI simultaneo, ma raramente viene enfatizzato. Questo protocollo è semplice e utilizza solo prodotti medici prontamente disponibili, quindi è molto facile da seguire. Questo protocollo porta a una migliore qualità e leggibilità dell'EEG acquisito contemporaneamente a fMRI, che è particolarmente utile per identificare sottili cambiamenti EEG negli studi di epilessia.

Questo protocollo è utile anche per identificare sottili eventi EEG in ERP a prova singola di studi neurocognitivi. Per iniziare, collegare gli amplificatori EEG e bipolari compatibili con la risonanza prima del sistema al pacco batteria completamente carico e al computer di registrazione. Assicurarsi che l'area di lavoro del software di registrazione sia configurata correttamente.

Caricare una siringa da 10 millilitri con il gel conduttivo abrasivo per l'applicazione del cappuccio EEG. Misurare la circonferenza della testa del soggetto avvolgendo un metro flessibile e non allungabile intorno alla testa, sopra le creste super orbitali nell'occipite. Selezionare un cappuccio di dimensioni appropriato più grande di un centimetro rispetto alla circonferenza della testa e assicurarsi che sia comodo per il soggetto.

Dopo aver posizionato il tappo nella posizione approssimativa sopra la testa del soggetto, misurare le lunghezze dell'arco di inione-nasione e segnare l'intersezione dell'arco di inione-nasione e dell'arco periauricolare. Far scorrere il cappuccio sopra la testa in modo che la posizione dell'elettrodo CZ sia regolata a questa intersezione. Assicurarsi che il cappuccio non sia ruotato orizzontalmente controllando manualmente gli elettrodi meteorologici FZ, PZ, OZ, riferimento e terra posizionati sopra l'arco di inione-nasione.

Esporre la pelle sotto ogni elettrodo spostando i capelli di lato utilizzando la parte posteriore di un batuffolo di cotone. Strofinare la pelle sotto ogni elettrodo ruotando rapidamente un batuffolo di cotone contenente il 70% di soluzione alcolica posta attraverso l'apertura dell'elettrodo. Applicare una piccola quantità del gel conduttivo abrasivo nell'apertura e abrasare la pelle ruotando rapidamente un batuffolo di cotone.

Monitorare l'impedenza dell'elettrodo e ripetere l'abrasione fino a quando l'impedenza scende ad almeno meno di 20 kiloohms. Una volta che l'impedenza è soddisfacente, riempire l'apertura con lo stesso gel, assicurandosi di non applicare gel eccessivo nell'apertura per evitare il ponte tra gli elettrodi. Prima di posizionare l'elettrodo ECG sul retro, chiedere al soggetto di sedersi in posizione verticale senza flettere il collo.

Posizionare l'elettrodo ECG da due a tre centimetri rimasti dal solco mediano, assicurandosi che il filo sia dritto nella parte posteriore, ma con tolleranza lungo la curva del collo per evitare lo spostamento quando il soggetto si sdraia sul tavolo della risonanza prima. Strofinare la pelle sotto l'elettrodo ECG con un tampone alcolico. Attaccare l'elettrodo ECG alla pelle utilizzando un anello adesivo a doppia aspetto e monitorare l'impedenza ripetendo l'abrasione della pelle con un batuffolo di cotone.

Piegare il batuffolo di cotone alcolico secco in quattro e posizionarlo sull'elettrodo ECG, quindi nastro adesivo sul pelle utilizzando un nastro adesivo chirurgico. Collegare il filo dell'elettrodo ECG alla pelle fino alla spalla. Posizionare un insieme di fili di carbonio pre-intrecciati costituiti da sei anelli sopra il cappuccio in modo che i fili siano in parallelo con il fascio di elettrodi sulla parte superiore della testa.

Utilizzare il nastro chirurgico per fissare i loop intorno agli elettrodi in modo che i loop coprano la testa con ogni anello che copre quasi un'area uguale. Avvolgere la testa del soggetto con una benda elastica sopra il cappuccio EEG e gli anelli di carbonio, assicurandosi che la benda copra tutti gli elettrodi e non sia troppo stretta. Chiedi se il soggetto sente una pressione scomoda sulla testa durante l'applicazione della benda.

Per l'acquisizione dello stato di riposo, istruire il soggetto ad applicare auricolari compatibili con la risonanza prima del linguaggio. Utilizzare un auricolare o auricolari per l'acquisizione basata su attività, assicurandosi che il soggetto possa sentire attraverso entrambi i lati delle cuffie o degli auricolari. Posizionare un cuscino in schiuma di memoria piatta compatibile con la risonanza magnetica nella metà inferiore della bobina della testa prima di chiedere al soggetto di sdraiarsi e posizionare la testa nella bobina.

Quindi posizionare gli elettrodi e i fasci di filo di carbonio direttamente attraverso l'apertura superiore della bobina della testa. Aggiungere cuscini in schiuma di memoria sulla parte superiore della testa, sulla fronte e sull'area temporale, riempiendo tutti gli spazi lasciati all'interno della bobina della testa, senza comprimere troppo strettamente la testa del soggetto. Posizionare la metà superiore della bobina della testa e chiudere la bobina, assicurandosi che i cuscini non spremino la testa.

Posizionare un cuscino in schiuma di memoria a forma di mezzo cilindro sul retro del collo in modo che il filo dell'elettrodo ECG sia inserito bene tra il cuscino e il collo. Dopo aver posizionato tutti i cuscini in schiuma di memoria, verificare che il soggetto possa ancora sentire attraverso entrambi i lati delle cuffie o degli auricolari. Posizionare lo specchio e istruire il soggetto a regolare lo specchio una volta che la testa del soggetto si trova all'isocentro del foro mri.

Dopo aver collegato gli elettrodi EEG ed ECG all'amplificatore EEG e i loop del filo di carbonio all'amplificatore bipolare posto sul retro del foro MRI, collegare gli amplificatori al computer di registrazione utilizzando fibre ottiche. Quindi accendere gli amplificatori e verificare che l'impedenza di tutti gli elettrodi sia ancora bassa. Disporre tutti i fili tra l'uscita dell'apertura superiore della bobina della testa e gli amplificatori in modo che siano posizionati dritti e al centro del foro MRI.

Posizionare un anello di filo di carbonio attorno al cavo a nastro, che va dalla scatola del connettore degli elettrodi EEG ed ECG all'amplificatore. Immobilizzare i fili infilandoli tutti con sacchi di sabbia MR-safe e non ferromagnetici tra l'uscita dell'apertura superiore della bobina della testa e gli amplificatori. Posizionare sacchi di sabbia sugli amplificatori e posizionare gli amplificatori al di fuori del foro del magnete, utilizzando i cavi forniti dal produttore.

Comunicare con il soggetto dalla sala console per confermare che il soggetto può ascoltare l'operatore e istruire il soggetto a non muoversi durante l'acquisizione dei dati. Avviare la registrazione EEG prima di avviare l'acquisizione di fMRI. Verificare se i marcatori dello scanner e del trigger del volume vengono visualizzati periodicamente nella registrazione EEG online.

I segnali EEG rappresentativi ottenuti da soggetti che hanno partecipato allo studio neurocognitivo e allo studio di epilessia utilizzando questo protocollo sono mostrati qui. I segnali EEG acquisiti da entrambi gli studi erano simili prima dell'elaborazione. I segnali EEG risultanti da entrambi gli studi erano di qualità aalizzabile senza contaminazione visibile degli artefatti ECG, come si vede qui.

Le attività epilettiche sono state chiaramente viste sull'EEG durante lo studio dell'epilessia. Sull'EEG acquisito durante lo studio neurocognitivo, sono stati osservati lampeggianti, movimenti oculari e artefatti muscolari, specialmente nei cavi frontali FP1 e FP2 dopo la rimozione artefatto. Nessun manufatto proveniente dalle vibrazioni delle macchine è stato visto sui segnali EEG post-elaborati acquisiti durante entrambi gli studi.

Inoltre, gli elettrodi EEG non hanno causato artefatti visibili sulle immagini MR acquisite contemporaneamente. Quando si tenta questo protocollo, immobilizzare la testa del soggetto, i fili e i cavi per ridurre adeguatamente le vibrazioni meccaniche. Questo protocollo è attualmente utilizzato per il nostro progetto di neuroscienze che richiede il rilevamento di prove singole ERP.

Sta spianando la strada all'utilizzo simultaneo di EEG-MRI nella ricerca non invasiva sull'interfaccia del computer cerebrale.