同時MEG / EEGおよび解剖学的に制約のある最小ノルム推定値を使用してマッピング皮質ダイナミクス：聴覚注意の例

Summary

我々は、磁気共鳴画像法（MRI）によって捕捉解剖学的情報と組み合わせ磁気と脳波（MEG / EEG）は、聴覚注意に関連付けられた皮質ネットワークのダイナミクスをマッピングするために使用します。

Abstract

磁気と脳波（MEG / EEG）は、カクテルパーティーの異なる音に通うように動的知覚と認知作業に関与皮質ネットワークを調査するために特に適した高時間分解能を提供する技術を神経画像診断されています。過去に多くの研究が、。 すなわち 、唯一のセンサレベルで記録されたデータを用いて磁場や外と頭皮上の電位が記録された、通常は刺激提示に時間ロックされている活動に焦点を当てている。た空間的にも時間的に単離·同定することができます異なる双極子パターンの数が少ないだけであるとき、事象関連フィールド/潜在的なこのタイプの分析は、特に有用である。あるいは、解剖学的情報を利用することによって、これらの異なるフィールドパターンは皮質上の電流源として定位させることができる。しかし、特定の刺激（ 例えば 。に時間ロックされない場合があり、より持続的な応答のために手掛かり聴覚機能に基づいて2つの同時提示音声の数字の1を聞くための準備中）、または未知のアプリオリ複数の空間の場所に分散してもよいし、分散した大脳皮質の補充は十分に、限られた数を使用してキャプチャされない場合がありますフォーカル源。

ここでは、センサ情報と最小ノルム推定（MNE）の使用を通して皮質上の双極子活性化との関係を確立するために、個々の解剖学的MRIデータを採用して手順を説明します。この逆イメージングアプローチは、私たちに分散ソース解析するためのツールを提供しています。例示的な目的のために、我々はFreeSurferと多国籍企業のソフトウェア、両方自由に利用できるを使用して、すべての手順を説明します。我々は、私たちは、M /脳波センサー上に皮質に分布する双極子によって引き起こされる予想されるフィールドパターンを関連付けることができフォワードモデルを生成するために必要なMRIシーケンスと分析手順を要約します。 NEXトンは、環境的および生理学的汚染物からセンサデータのノイズ除去で私たちを容易にするために必要なプロセスを通っていきます。我々は、それによって各実験条件に関連する脳表面上の皮質双極子活性化の時系列（または "脳の映画"）の家族を生産、皮質の空間にMEG / EEGセンサーデータを組み合わせると写像するための手順を概説します。最後に、私たちは、私たちは共通の皮質の座標空間に基づいて被験者集団（ すなわち 。、グループレベルの分析を行う）の向こう側に科学的な推論を作ることを可能にするいくつかの統計的手法をハイライト表示されます。

Protocol

1。解剖学的データの収集と処理

1. 被写体の1磁化準備急速勾配エコー（MPRAGE）MRIスキャンを取得する。これは、特定のスキャンプロトコルが使用されているかに応じて5〜10分かかる場合があります。
2. FLASHの配列が標準MPRAGEシーケンス¹から別の組織のコントラストを提供するように脳波データは、逆イメージング分析のために使用されている場合、2種類の追加、高速で低角度ショット（フラッシュ）MRIスキャンを（フリップ角= 5°、30°）を取得。
3. 皮質表面を再構築し、個々のM /脳波双極子源領域を設定するFreeSurferソフトウェア（表を参照^）2、3を使用^します。
   1. このソース領域はMPRAGEスキャンから分割グレー/白質の境界に制限されます。各半球は約1mmで離隔約10万潜在的な頂点が含まれています。双極子振幅推定（下記参照）については、半球あたり約3000ダイポールをもたらす7ミリメートルのグリッド間隔を使用します。
4. 再建する多国籍企業（表を参照）、FreeSurferを使用MPRAGEやFLASH画像から皮膚、頭蓋骨の外側と内側の頭蓋骨面。三層境界要素モデル（BEM）を生成するためにこれらの面を使用しています。

2。 M /脳波データ集録

1. M /脳波記録の件名を....

Discussion

取得MEG / EEGデータから皮質への双極子の活性化を推定するために、我々は適切な解剖学的および生理学的に音の制約が適用されない限り、安定したユニークなソリューションを持っていない逆問題を、解決する必要があります。 MRIを用いて、我々の推定基準として最小ノルムを採用し、個々の科目について取得解剖学的制約を使用して、我々はセンサ測定値と一致している逆の皮質電流源推定に到着することができます。このアプローチだけではなく、聴覚処理¹⁴だけでなく、視覚的な¹⁵と¹⁶の言語処理など、他のドメインの研究に有用であることが分かった。

他の多くの逆のアプローチがあります。ローカライゼーション（ 例えば 、等価電流双極子モデル。）やイメージング（ 例えば 、多国籍企業、技術をビームフォーミング）：ただし、すべてのこれらのメソッドは、2つのカテゴリにまとめることができます。さらに、それぞれの逆のアプローチは、そのTRAを持ってdeoff（徹底的な議論のための^17を参照）。例え.......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
機器/ソフトウェアの名前	会社/ソース
306チャンネルVectorview MEGシステム	Eleka-Neuromag株式会社、
1.5-T Avanto MRIスキャナ	シーメンスメディカルソリューションズ
FreeSurfer			http://freesurfer.net/
MNEソフトウェア			http://www.nmr.mgh.harvard.edu/martinos/userInfo/data/sofMNE.php
脳波電極	脳製品、Easycap社
3Space FASTRAKシステム	Polhemus社
光学ボタンボックス（FIU-932）	現在の設計