高密度のイベントに関連する認知神経科学における潜在的なデータ収集

高密度事象関連電位(ERP)は、機能しているヒト脳の急速な時間的ダイナミクスの追跡を可能にします。高密度のERPデータを取得するために、まず電極キャップを被験者の頭部に装着し、被験者間のばらつきや頭部形状に対応するように電極の位置をデジタル化します。次に、各電極にゲルを注入することにより、電極インピーダンスを低減します。

視覚刺激が参加者に提示されている間にデータが取得されます。録音が終了したら、電極キャップを徹底的に清掃します。取得したデータは、特定の認知プロセスに関連する脳活動の空間的および時間的ダイナミクスを調べるために使用されます。

こんにちは、ボストンカレッジ心理学科の記憶知覚研究室のスコット・スロットニックです。今日は、高密度イベント関連のポテンシャルデータ取得のためのプロトコルをご紹介します。私たちの研究室では、この手順を用いて、視覚アイテムの記憶における脳活動の時空間ダイナミクスを研究しています。

それでは始めましょう。イベント関連電位(ERP)は、優れた時間分解能で人間の脳機能の空間的時間ダイナミクスを捉える方法を提供します。データは通常、電極が拾う神経信号との干渉を最小限に抑えて、シールドされた部屋で測定されます。

各電極はアンプに接続され、アンプはシールドルームの外にあるデータ収集コンピュータに接続します。神経信号との干渉の可能性があるため、刺激の提示には別のコンピューターが使用されます。シールドチャンバー内には、刺激ディスプレイや応答キーボードなど、必要な電源コンポーネントのみを収納する必要があります。

実験中、参加者はアームレスト付きの快適な椅子に座り、首の筋肉のアーチファクトを最小限に抑えるために肩をサポートする背もたれの高さになります。まず、電極キャップの取り付け方法を見てみましょう。参加者の電極はスパンデックスキャップに埋め込まれており、キャップをテンファイブ電極システムに従って配置するアプリケーション時間を大幅に短縮し、キャップを適用しながら電極を配置、頭の正中線上に配置された正中線電極と左右対称であることを確認します。

また、首の筋肉のアーチファクトを避けるために、最も後方の下電極が頭蓋骨の首の境界よりも優れていることを確認してください。キャップを所定の位置に取り付けたら、サイドストラップをあごひもまたはカスタムメイドのベルトでウエストレベルに取り付けて、頭との横方向の電極接触を改善します。眼球運動やまばたきのアーチファクトを後で除去できるように、目に隣接した電極を適用します 被験者間の電極配置と頭の形状のばらつきに対処します 電極の位置は、ポリアス ファスト トラック デジタイザーを使用して各参加者について測定されます。

デジタイザーには、送信機、キャップに取り付けられる3つの受信機、およびキャップを所定の位置に設置して電極のデジタル化を完了するための各電極位置を記録するためのスタイラスが含まれています。電極インピーダンスの座席を減らし、参加者が録音椅子に快適に座ることに移りましょう。一部の参加者は、折りたたんだハンドタオルを肩と椅子の背もたれの間に軽く挟むと、より快適だと感じます。

次に、マルチ電極キャップをアンプに差し込みます。次に、各電極のインピーダンスを約5キロオーム未満になるように下げる必要があります。これは、私たちの研究室では、滅菌注射器と鈍い先端針を使用して各電極開口部に導電性ゲルを注入しながら、ニューロスキャンスキャンソフトウェアでリアルタイムのインピーダンスを測定することで実現されています。

マルチチャンネル録音の最も時間のかかる側面であるインピーダンス低減プロセスを高速化できる手法は数多くあります。地面または参照電極から始めて、利き手を使用して、シリンジを頭に当てながらシリンジでいくつかの円を作ります。介在する髪を動かすには、注射器を参加者の頭に押し付けないように注意してください。

ゲル塗布プロセスは、参加者に不快感を与えてはなりません。次に、利き手ではない手で電極を軽く押さえながら、頭皮に少量のジェルを注入した後、注入を続けながらシリンジを引き離します。頭皮と電極開口部から突き出た電極ゲルとの間にゲルブリッジを作るものは、ティッシュで拭き取り、この時点で廃棄する必要があります。

電極インピーダンスの最初のセットがすべて高いままである場合は、ゲルは通常、時間の経過とともに導電性が高くなるため、ゲルを接地電極と参照電極に再塗布する必要があります。1つの戦略は、すべてのインピーダンスが減少し始めるまで、右後頭皮などの頭皮象限内の電極にゲルを注入することです。次に、すべてのインピーダンスが減少し始めるまで、次の象限内の電極にゲルを注入し、次に象限を循環します。

ゲルを高インピーダンスの電極に再注入します。場合によっては、導電性ゲルが隣接する電極に接続され、インピーダンスがリンクされます。これにより空間分解能が低下しますが、インピーダンスが低下した電極の数が多いため、通常はあまり問題になりません。

録音セッションを開始する前に、データを記録する方法を見てみましょう。参加者に、快適でリラックスした姿勢を取り、じっとしているように促します。これにより、筋肉や動きのアーチファクトを最小限に抑えることができます。

参加者が慣れたら、応答キーボードを渡し、参加者の近くにある照明などの重要でない機器をすべて取り外すか電源を切り、その後のイベント関連の分析を可能にします。各刺激イベントの開始は、刺激コンピュータによって信号またはトリガされ、電気生理学的データとともに保存されなければならない。各刺激の開始時に、カスタム・インライン・ポート初期化を含むePrimeプログラムと、自由に利用できるトリガー・スクリプトを介して、パラレル・ポートを介してトリガー・パルスを送信します。

これらのトリガーは、スキャンソフトウェアによって受信され、保存されます。電気生理学的データを記録するときは、標準的なハイパスフィルターを使用して、過渡的な神経応答に関係のないDCなどの非常に低い周波数成分を除去します。干渉がほとんどない環境では、200ヘルツなどの非常に高い周波数カットオフを持つローパスフィルターを、高レベルの周囲電磁干渉のある環境で使用できます。

カットオフが80ヘルツ前後のローパスフィルターと60ヘルツのノッチフィルターを使用できるため、応答は神経信号によって支配されます。それでは、キャップの掃除方法を見てみましょう。セッションが終了したら、録音が完了したらすぐにマルチ電極キャップを徹底的に洗浄および消毒する必要があります。

まず、キャップを温水に5〜10分間浸し、次に流水の流れで各電極をすすぎます。導電性ゲルをすべて完全に除去するには、木製のスティック綿棒の鈍い端を使用して電極の穴を空けます。次に、キャップを4クォートの水と1〜2オンスのダイヤルソープからなる石鹸の温水浴に30分間浸して、すべてのゲルが取り除かれたことを確認してから、キャップを水で完全にすすいでください。

クロスパーティシパントコンタミネーションを避けるために、キャップは4つの部分、1つの部分とイデに水などの水消毒剤混合物に1530分間最後に浸し、キャップを吊るして乾かすときに水で再度十分にすすいでください。それは、その後のインピーダンス低減の容易さを低下させる可能性がある乾燥位置をある程度保持する可能性があるため、対称的に張力をかけずに配置する必要があります。代表的な結果を見て締めくくりましょう。

次に、ERPデータの取得と分析後の代表的な結果を示します。左右の頭皮電圧トポグラフィーは、左右の視野にそれぞれ以前に提示されたアイテムの正確な記憶中に、視覚皮質領域の急速なレッティノトピックの再活性化を反映しています。この手順を使用して高密度ERPデータを取得する方法を示しました。

参加者の快適さが常に最優先されることを覚えておくことが重要です。というわけで、これだけです。ご覧いただきありがとうございます、そしてあなたの実験に頑張ってください。