Name: 同時fMRIの中の高品質脳波データの取得のための最も良い現在の習慣 (動画) | JoVE Journal
Uploaded: 2013-06-03T08:57:00.000+00:00
Duration: 10 min 35 s
Description: 学ぶ MRI環境での高品質なEEG-fMRI同時計測プロトコル。電極配置、フィルター設定、同期手法を最適化し、ノイズアーティファクトを最小化する。神経イメージング研究における電気生理学的・血流動態学的脳活動の同時モニタリングに応用可能。

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我々はこの仕事の生産に自社の機器、専門知識と援助を提供するために脳の製品GmbH社に感謝したいと思います。また、ビデオの制作を支援にグリンスペンサー、ノッティンガム大学、感謝したいと思います。また、この研究に資金を供給するための工学物理科学研究評議会（EPSRC）、EP/J006823/1とノッティンガム大学に感謝します。

1。実験のセットアップの準備<ol><li>対象者の到着前に、スキャナのオペレータが座ります制御室にEEG機器を設定します。 図1に示すようにEEGハードウェアにラップトップコンピュータを接続注：すべての周辺機器からのトリガとMRスキャナがEEGシステムによって検出される200以上のマイクロ秒の持続時間を持っている必要があります。 </li><li>刺激コンピュータをセットアップし、この研究では、視覚刺激を使用し、マーカーは各刺激期間の最初と最後にブレインビジョンレコーダーに読み込まれます。 </li><li>データを記録するためのワークスペースが利用できる最高の時間分解能と正しいフィルタ設定に設定されていることを確認してください。超低または高周波数神経信号が対象である場合にDC結合以上（1kHz）をローパスフィルタがそれぞれ、必要とされるかもしれない研究の大半を0.016から250 [Hz]のフィルターでAC結合が最適である。 </li><li> Mをチェックスキャナとそれらが正しくEEGシステムによって記録されていることを確認するための刺激提示からarkers。ブレインビジョンレコーダーコントロールパネルを使用してスキャナとEEGクロックの同期をオンにします。同期が成功した場合、次にチェックしてください。セットアップは緑のアイコンとドットが表示されます &quot;で同期&quot;正しいかどうか。 </li><li>従来の方法ではMRスキャナを設定し、ここでは身体送信RFコイルと32チャンネルヘッドがRF受信コイルを使用している。可能な場合、それは脳波キャップとそれに接続しているケーブルの高周波加熱のリスクを最小限に抑えるために、ヘッドサイズの送信コイルを使用するのが最適です。しかしほとんどのスキャナで、頭部​​送信コイルは、fMRIのデータの取得（特にパラレルイメージングスピードアップでは不可能である）のために設定次善につながる多素子受信コイルとの併用はできません。我々は、それが脳波キャップからのケーブルはストレートPに沿って実行することができ、アクセスポートが組み込まれていますので、この特定のヘッドはコイルを受信して​​いるスキャナから出アテローム。 </li><li>実行されるMRシーケンスが設定されていることを確認してください。 fMRIのシーケンスは、EEGクロック周期（200マイクロ秒）の倍数であるスライスTRを使用する必要があります。フィリップスMRシステムを使用している場合はフィリップスタイミング算出部は、可能なスライスTRの組み合わせを決定することができる。 </li><li>予想通りすべての機器が記録しているものの最終チェックを行う。 </li></ol> 2。件名到着<ol><li>きれいな髪と快適な身に着けていること、非金属衣服と到着する件名を頼む。 </li><li>被験者に実験と何が起こるでしょうの目的を説明。 </li><li> MRスキャン用、実験への参加の対象と同意という禁忌がないことを確立するために使用されるフ​​ォームに必要事項を記入するために件名を頼む。先に進む前に、フォームをチェックしてください。本研究では地元の倫理委員会の承認を得て、すべての被験者は、インフォームドコンセントを与えてきた。 </li><li>頭囲を測定しますndは適切なサイズのキャップ（ つまり、頭の大きさより大きい最小の可能なキャップ）を選択します。頭部の前面に開始し、後方に引い頭の上にキャップを置きます。正しくキャップを置き、その結果Czの電極は[後]とイニオン間の半分の方法を土地を選定し、また左右中央に配置されます。 </li><li>によって頭部に電極を接続し、邪魔にならないように髪を移動した後、アルコールAbralyteゲルを適用する。キャップ電極に用いるものと同様の方法を用いて裏のベースにECG電極を取り付けます。この電極は、心拍を測定するために使用される。バックのベースに位置決めがECGトレースに同様に主題の快適さのためのR-ピークのノイズに信号を最大にすることをお勧めします。 </li><li>未満は10kΩ（各電極における内部抵抗の抵抗値を除く）を頭の上に電極のインピーダンスを低減するように連絡先に取り組んでいます。信号が強いとしてECGとEOG抵抗が高くなる可能性がERと良い接続が実現するのは難しいことができますが、50kΩの下に保たれなければならない。 </li><li> EEGデータの品質を視覚的にモニター画面にデータを検査することによって十分であることを確認します。 </li></ol> 3。 MRスキャナの外で記録 （オプション：あなたは内側からとMRスキャナ外EEGデータ品質を比較したい場合にのみ必要） <ol><li>スキャナ（磁場が低い場所にある）外提示装置とEEG機器を設定します。セットアップはMRスキャナ（特に被験者が仰臥位でなければならず、刺激提示の同様のプロセスが使用されるべきである）の内部で使用されているものとできるだけ類似していることを確認してください。 </li><li>実験を行うとスキャナ（セクション4を参照）の内部で使用されるものと同様の方法でデータを記録します。 </li></ol> 4。 MRスキャナの中に被写体を設定する<ol><li>あなたSEながら着座する件名を頼むMRスキャナ室でEEG機器上へt。 </li><li>シールドルームにアンプを取ると、スキャナの背面にテーブルの上に置きます。長い光ファイバケーブルにアンプを接続します。導波路を光ファイバケーブルを渡し、制御室のBrainAmp USBアダプタ（ 図1）に取り付けます。 </li><li> MRスキャナ患者データベースで患者を登録します。 </li><li>部屋に対象を取るとスキャナベッドに横にそれらを求める。 </li><li>主題耳栓、ヘッドフォンと通話ボタンを与え、彼らが快適であることを確認してください。 </li><li>対象者の頭の上にヘッドコイルを置く。 EEGケーブルは最短経路に沿ってヘッドコイルを残しておく必要があります。今パッドは、被験者の頭部ヘッドの移動を最小限に抑えるため。 </li><li>電極FP1とFp2もがz方向にMRスキャナのアイソセンターにあることを確認し、ボアスキャナに対象を移動します。これは通常、uのある光がこれら2つの電極を整列させることによって達成される彼らは穴に入る前に被写体を配置するためにsedは。 </li><li>スキャナの背面にアンプに脳波キャップを取り付けます。ここで我々は片持ち梁を使用し、全く線がEEGリードでループしない（これらはRF加熱につながるとも誘導されることが大きいEEGのアーチファクトを引き起こす可能性がありますように）とケーブルを極力MRスキャナの振動から分離されていることをされていることを確認この分離を達成する。 </li></ol> 5。スキャナ内部記録<ol><li>彼らはスキャナオペレータを聞いてOKでできることを確認するためにコンソール室から被写体までの話。 </li><li>第二の実験者はトレースにうるさい電極のチェックだけでなく、画面の下にあるドットグリーン &quot;で同期&quot;のため、EEG監視を開始します。 </li><li>記録上のクライオポンプの明確な効果は、（ 図2参照） を見ることができる。そのため、メーカーのガイドラインに従って、データ収集時にこれらのポンプのスイッチを切る。 </li><li>目を移動する被写体を頼む少量でEIRヘッド。ヘッドを維持することの重要性は依然としてEEG記録の大きな電圧から分かるように、小さな頭の動きに起因する。 </li><li>彼らの目を開いたり閉じたり、被写体を尋ねることによって神経活動の記録をテストします。後頭部アルファの活動を探してください。これは、むしろノイズより生理学的信号を測定しているかどうかをテストします。アルファ信号が対象（一部の被験者において発生する）で見ることができない場合、それはMRスキャナの実行せずに実験パラダイムの短期を実行することによって、神経活動のためにテストするために、平均誘発電位を探すことが可能です。 </li><li>パルスアーチファクトが明確特に寺院上電極上に（ 図2を参照）、生データで見ることができます。 RecView（または後処理ソフトウェアパッケージ）を使用してリアルタイムでこのアーティファクトを修正するためにECGトレースを使用してください。 </li><li>とすぐに各MRIスキャンが始まると勾配はEEGデータに大きなアーチファクトの原因となります。&lt;/ em&gt;の</li><li> fMRIの実験は、開始する準備ができたら-レディ状態で刺激提示システムと-次に示す手順を実行して、EEGデータの保存を開始します。 </li><li>今刺激提示とMRスキャナからマーカーはブレインビジョンレコーダーで見ることができることを確認し、実験を開始します。ここで刺激された100％のコントラストで、フルフィールドラジアルチェッカーで構成されています。反転率は誘発反応はすべて500ミリとマーカーは、各画像反転でEEGファイルに配置され発生するような2 Hzです。 </li><li> EEGデータの品質が非常に悪いように見えますが、それがオンラインでRecViewや後処理中にどちらか、クリーンアップすることができます。神経信号の記録を損なうことなく動作するように勾配アーチファクト補正のためには、刺激提示はTRにロックされてはならないし、刺激の繰り返しの周波数は、スライス繰り返し周波数に等しくてはなりません。 </li><li>勾配アーチファクト補正メートルUSTは、パルスアーチファクト補正（ 図3および図4を参照）に先立って行われてもよい。データは、多数の技術と刺激提示と分析によるとセグメント化されたかもしれません。そのうち最も簡単な誘発反応の調査のために平均化されます（ 図6を参照）。 </li></ol> 6。ブリーフィング件名<ol><li>スキャンが完了すると、スキャナの件名を取り出し、それらをEEGキャップを脱ぐのに役立ちます。 </li><li>彼らは自分の髪を洗うことができます。 </li><li>彼らは今のままにして自由である。 </li></ol> 7。実験終了時までのクリア<ol><li>あなたの研究室で必要とされるEEG機器をパック。 MRメーカーがそれを必要とする場合、同期のハードウェアは、各セッションの終了時に抜かれ、スキャナの電子回路に接続され残っていないことを確認してください。 </li><li>最後に、EEGキャップを洗浄しなければならない。これを行うには、（通常はグラムAppr用水にキャップを浸すoximately 5分）、または水と消毒剤混合物（消毒、キャップメーカーの関連病原体スペクトルと消毒勧告に従って選択されるべきである。露光時間と消毒剤の濃度は消毒剤メーカーのガイドラインに従う必要があります）。その後、残留ゲルを離れてきれいにする歯ブラシを使用しています。続いて、使用時にキャップの適切な性能を維持するために完全にキャップをきれいにすることが非常に重要である。 </li></ol> 8。分析<ol><li>ここで、即座EEG分析が実証されている、しかし、それはまた可能と後処理EEGデータを正常に望ましい。これは、脳の商品アナライザ2又はEEGLABなどの分析パッケージの数で行うことができる。 </li><li>平均アーティファクト減算18,19（一般に勾配補正に使用され、多くの場合、パルスアーチファクト補正に使用）、独立成分肛門：勾配とパルスアーチファクト補正は、次のような様々な方法を用いて行うことができるysis 20,21または最適な基礎は22（パルスアーチファクト補正用）を設定します。 </li><li>その後、データは誘発反応と進行中の振動活性を見て時間または周波数領域で分析することができる。 </li><li>ここでは、パルスアーチファクト補正に必要な情報を得るために、脳製品システムを用いてECGトレースを記録した。標準的なセットアップではECGトレースは、被験者の背面に配置された個別電極によって記録される。私たちの研究室では、我々はまた、（このソリューションは唯一フ​​ィリップス生理学的監視装置で使用可能です）心臓のトレースを生成するvectrocardiogramを採用し、非標準のソリューションを使用しています。我々は、クリーントレースは、従来の心電図をセットアップ使用して得ることができない場合、これは便利なことができます発見した。 </li></ol>

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この記事の生産は脳プロダクト社が主催した。ピエルルイジCastelloneは、この記事で使用されるいくつかの機器やソフトウェアを製造して脳プロダクト社の社員です。

すべてのスキャナ室の物理的なレイアウト以来、 一般的なアドバイスは、我々 はあなたが磁石のボア外にあなたの脳波アンプを配置することができない場合があることを認識とは異なります。この場合、適切な妥協点は、できるだけスキャナ振動からそれらを分離するように厚いゴム製のパッドの上にアンプを配置することです。あなたは勾配アーチファクト補正がうまく機能していないことが判明した場合、それはMRコンソールに入力されたTRが正確に生成されているTRではないことを、この場合に可能性があるように、ボリュームまたはスライスマーカー間の時間を確認。このケースでは、それ以上の援助のために、関連するMRスキャナの製造元に連絡する必要があります。 同時fMRIの中のEEGデータ収集の過程で最も重要なステップは、すべての外部ノイズ源が（cyrocoolerポンプおよびEEG機器の振動など ）が最小化されていることを確認するために取られたものである。アロへそれはEEGとMRスキャナクロックが同期していることを確認することが重要であるwの最適な勾配アーチファクト補正、スライスTRは、スキャナクロック周期の倍数であり、被写体が最適に位置決めされる。それは十分に位置するECGリード線でも可能であることを確認するために、最適なパルスアーチファクト補正多くの技術がクリーン心臓のトレースを必要とするR-ピークを検出することができるから、我々は、これが最良VCGを用いて達成され得ることを示唆している。 ECGを使用している場合、それは、これが心臓23に近い位置よりもアクセスしやすく、サイトであることの利点を持つR-ピークの信号対雑音比を最大化するためにバックのベースにこれを配置することを推奨します。このリードからのトレースと同様、勾配アーティファクトが経時的に変化させるに追加されている呼吸によるモーションアーチファクトで胸の結果についてのECGリードを配置。これが原因でテンプレート変動に動作していないトレース飽和および/または勾配アーチファクト補正をもたらすことができしたがって、推奨されません。 EEGの高い時間分解能がfMRIの高空間分解能と組み合わせることができますようにEEG-fMRIの総合討論では 、脳機能を研究するための強力なツールです。今日まで、多くの研究は、脳機能の理解を深めるために、このマルチモーダルアプローチを使用している。 EEG-fMRIの振動リズム（EEGを用いて測定）、および血液酸素応答（fMRIのBOLDを使用して）、例えば 2,3間の相関関係を調査するために、健常ボランティアに適用されている。また、誘発された信号の特性が4,5トライアル·バイ·試験的にBOLD信号の差異を説明することができるかどうかを研究するために使用されている。臨床試験で技術の主な用途は、非侵襲的に6,7をローカライズするために本質的に困難である発作てんかん放電の巣を調査してきました。これらの例では、このマルチモーダルIMAGの力を発揮るツールです。しかしながら、このような現象の研究を可能にするためには、EEGとMRIデータの最良の品質へのアクセスを有することが重要である。 MRスキャナの内部にこれを達成するには、最高の実験的なセットアップし、また最も適切な分析方法を選択することが重要である。補正方法は、アーチファクトの除去に使用するように最適な分析方法は、ある程度、関心のある研究課題に依存するであろう。例えば、記録時に発生した動きの大きさと数は、グラデーションのアーチファクトを除去するためのアルゴリズムの最も効果的な組み合わせを決定する。しかし、EEGとfMRIのハードウェアのセットアップに最適な実験は、特定の研究課題は比較的独立しています。ここで説明するガイドラインは、一般的な価値のゆえであり、我々が使用するものとは異なる脳波とMRスキャナのハードウェアを用いた実験で追跡することができる。 ここでは、shoul取得方法を実証している高品質EEGとfMRIのデータを取得するために従うべきと思います。我々は以前に採用刺激パラダイム24に基づいて視覚刺激を使用していました。しかし、データ取得のための同じ技術は、関心のある脳活動を刺激するために使用パラダイムに関わらず適用することができる。あなたのパラダイムを選択する際には、MR環境内で記録するときに、ユーザー（とここで説明）に、現在利用可能な技術で達成できるEEGデータの品質は、まだ勉強することが脳の活動に、いくつかの制約を置いていることに注意すべきである：ローに脳波を記録中の特定の難しさ（&lt;5 Hz）で、高周波（&gt; 80 Hz）の残留パルスと勾配のアーティファクトが存在する可能性があるバンドがあります。パラダイムを選択する際にタスクに関連する被写体の動きの可能性が最小化されるように、また、注意が必要である。 EEGデータにおけるモーションアーチファクトが頻繁に補正することが困難であり、小さなアーティファクトができるため、これは問題である彼らはまだ神経シグナルを支配するかもしれないが、明確に特定することは困難。これらのモーションアーチファクトは、fMRIのデータ17とスプリアスが、もっともらしい相関を引き起こす可能性があります。 同時EEG-fMRIのための後処理方法は数多くあり、そのような彼らの議論として、この仕事の範囲を超えています。前述のように勾配パルスアーティファクトが平均アーチファクト減算18,19、独立成分分析20,21を含む多数の技法を用いて除去することができ、最適な基礎は、ビームフォーマ22および25を設定する。しばしば、これらの方法の組み合わせが23を採用し及び方法の性能は、このような磁場の強さおよび使用さパラダイムなどの要因に依存することができる。特定の研究のための最適な後処理方法はまた、経口に影響を与える可能性があり、これらは振動リズム又は誘発電位であるかどうか、データから抽出する信号に依存する採用ST-処理方法。 同時EEG-fMRIのための改善されたデータ収集と分析方法をターゲット相当に進行中の研究がある一方で、それはfMRIのと、高空間分解能の組み合わせを必要とする重要な神経科学の質問に答えるために、ここで説明した技術を使用して、すでに可能です。 EEGの優れた時間分解能。

同時脳波（EEG）と機能的磁気共鳴画像（fMRI）は、EEGの優れた時間分解能は、fMRIの高空間精度と組み合わせることができるようになります。そこにこれら二つのモダリティからのデータを組み合わせることができる方法1の数がありますが、すべてが高品質EEGとfMRIのデータの取得に依存しています。現在までに、EEG-fMRIの同時は振動リズム（脳波で測定）と血液酸素応答との間の相関（血液酸素化レベル依存（BOLD）fMRIのを使用して） 例えば 2,3を研究するために使用されています。また、誘発された信号の特性が4,5トライアル·バイ·試験的にBOLD信号の差異を説明することができるかどうかを研究するために使用されている。臨床試験で技術の主な用途は、手術計画に役立ちます発作てんかん放電の巣を調査するためにされて、現在は非侵襲的に局在することが困難であるた6,7。所望されるEEGとfMRIのデータの融合を達成するためには、両方のモダリティからの高品質なデータを有することが不可欠である。しかし、同時fMRIの中に取得した脳波データが強いの動きに起因する勾配アーチファクト（fMRIのために必要な変化磁場に起因する）、パルスアーチファクト（心周期にリンク）と動きのアーチファクト（含む、いくつかのアーティファクトの影響を受けている磁気スキャナの分野だけでなく、筋活動など）。これらの成果物は、関心のあるニューロンの活動よりもかなり大きいので、縮小（ソースで）とアーチファクトの補正（後処理経由）の両方EEG-fMRIの同時の実装を成功を可能にするために必要とされる。 勾配パルスアーチファクトを補正するための現在利用​​可能な後処理方法は、高品質EEGデータを生成するために、データ収集中に満たすべき基準の数を必要とする。以前の十年間OPTimal高品質なデータを記録するためのセットアップの実験は8-10が改善されているアーティファクトの原因の我々の理解として発展してきたと我々はソース11,12でアーチファクトを低減するように実験方法を変更する方法を学びましたし、改善するために後処理補正アルゴリズムの性能。これらの開発は、スキャナクロック13,14と伝統的なECGよりクリーン心臓トレースを提供するvectocardiogram 15,16の使用の同期を通じて勾配波形のサンプリングを改善しています。 vectocardiogramトレースは14-16を採用厳しいローパスフィルタと胸に置か四つの電極から導出されます。その結果、トレースは勾配のアーティファクトによって相対的に影響を受けず、Rピークの検出が容易に血流アーチファクトに鈍感である。しかし、vectocardiogramを記録する機能は、すべてのMRIスキャナでは利用できませんので、これだけSで簡単に言及されますtudy。アーティファクトとデータの厳しいクリーニングの最小化の重要性は、細心の注意が全体にとられていない場合は偽の成果を、EEGデータに記録されているモーションアーチファクトが目的のタスクに無関係BOLD活性と相関させることができるという最近のデモで強調されている実験のプロセス17。 ここに示された方法は、商業的に供給されたEEG機器とともに、広く入手可能であるMRハードウェアおよびパルスシーケンスを使用して、同時に高品質EEGとfMRIのデータを得るための現在の最適なアプローチを表す。示唆取得方法の実装では、適切な後処理方法の使用に関連して、重要な神経の質問の数に答えるために使用することができるEEGとfMRIのデータが得られます。

<table><tbody><tr><td>3T MRスキャナー</td><td></td><td></td><td>ここではPhilips Achievaを使用していますが、どのMRスキャナーでも動作するはずです。</td></tr><tr><td>BrainVision Recorder</td><td>Brain Products GmbH</td><td>BP-00010</td><td>1st ライセンス項目</td></tr><tr><td>BrainVision RecView</td><td>Brain Products GmbH</td><td>BP-00051</td><td>ベーシスモジュール</td></tr><tr><td>BrainAmp MR plus</td><td>Brain Products GmbH</td><td>BP-01840</td><td>シングルアンプ</td></tr><tr><td>BrainAmp USBアダプター</td><td>Brain Products GmbH</td><td>BP-02041</td><td>BUA64</td></tr><tr><td>SyncBox</td><td>Brain Products GmbH</td><td>BP-02675</td><td>SyncBox一式</td></tr><tr><td>光ファイバーケーブルとUSBコネクタ</td><td>Brain Products GmbH</td><td>BP-02300 (FOC5) BP-02310 (FOC20) BP-02042 USB2ケーブル)</td><td>これらは上記の機器に付属しています。</td></tr><tr><td>BrainCap MR</td><td>EASYCAP GmbH</td><td>BP-03000-MR</td><td>MR</td></tr><tr><td>Abralyte 2000 導電性ゲル</td><td>ブレインプロダクツGmbH</td><td>FMS-060219</td><td>頭皮に電極を接続するための導電性および研磨ゲル</td></tr><tr><td>イソプロピルアルコール BP</td><td>ブレインプロダクツGmbH</td><td>FMS-060224</td><td>アブラライトゲルの前に塗布します。イソプロピルアルコール70%(60 ml)-皮膚の脱脂用</td></tr>綿棒綿棒<tr><td></td><td>Brain Products GmbH</td><td>FMS-060234</td><td>Abralyteおよびイソプロピルアルコールの塗布用。綿棒非滅菌、100個</td></tr></tbody></table>

同時fmriの中の高品質脳波データの取得のための最も良い現在の習慣

Best Current Practice for Obtaining High Quality EEG Data During Simultaneous fMRI

同時は、EEG-fMRIのEEGの優れた時間分解能がfMRIの高空間精度と組み合わせることができるようになります。これら二つのモダリティからのデータは、多くの方法で組み合わせが、すべて高品質EEGとfMRIのデータの取得に依存することができる。同時fMRIの中に取得した脳波データは、強力な磁場の変動に起因する勾配アーチファクト（fMRIのために必要な変化磁場勾配に起因する）、パルスアーチファクト（心周期にリンク）と動きのアーチファクト（含むいくつかのアーティファクトの影響を受けているスキャナ、筋活動）の分野。正常勾配パルスアーチファクトを補正するための後処理方法は、データ取得時に満たすべき基準の数を必要とする。 EEG-fMRIの中に頭部の動きを最小限に抑えることも、アーティファクトの生成を制限するために不可欠です。 MRIと目に必要な無線周波数（RF）パルス間の相互作用電子EEGハードウェアが発生し、発熱を引き起こす可能性があります。安全上の注意事項が満たされていない場合はこれが唯一の重要なリスクである。 MRシーケンスは、本EEGハードウェアで実行されるハードウェアの設計とセットアップだけでなく、慎重に選択することは、したがって、考慮する必要があります。 上記の問題は、同時EEG-fMRIの実験を行う際に使用される実験的なプロトコルの選択の重要性を強調する。以前の研究に基づいて、私たちは、最適な実験のセットアップについて説明します。これは最小限に被写体までの安全上のリスクと、商業EEGとfMRIのシステムを使用して同時fMRIの中に高品質脳波データを提供します。我々は、単純な視覚刺激を用いたEEG-fMRIの実験でこのセットアップを示しています。しかし、はるかに複雑な刺激を使用することができる。ここではあるが、フィリップスAchievaで（ベスト、オランダ）3T MRスキャナと一緒に脳製品GmbH（以下Gilchingの、ドイツ）MRplus、32チャネルEEGシステムを使用して、EEG-fMRIのセットアップを示して技術の多くは、他のシステムに転送されています。

図3はアーチファクト補正が行われていない場合に期待される信号の品質を示している。任意のニューロンの活動が隠されていることは明らかである。勾配アーティファクトは記録の全周波数範囲にまたがる、fMRIのシーケンスのスライス獲得の周波数の高調波である異なる周波数で発生することを図3Cショーは。 図4に示すパルスアーチファクト勾配アーティファクトがアナライザ2（バージョン2.0.2）における平均アーティファクト減算後の処理方法を用いて除去された後、これらは明らかにされる。それを、そこにこのアーティファクトのかなりの空間的な変動があり、そのO1ことは明らかで、この視覚的な実験のために興味のあるチャンネルの一つで、特に大きなパルスアーティファクトが表示されます。このアーティファクトは、勾配アーティファクト（主に10 Hz以下- 図4C）より低い周波数を持っており、心臓活動にリンクされている図5に示しています。<html>勾配とパルスアーチファクト補正後に達成することができEEGデータ品質、ここパルスアーティファクトがアナライザ2に平均アーティファクト減算を用いて補正され、心臓の波形のRピークはECGトレースから検出された。これは、残りの信号の振幅がはるかに小さく、したがって、神経信号は、 図6および7で得られた誘発反応に示されるように、もはや覆い隠されていないことは明らかである。 図6は、全て300の刺激にわたって平均することによって生成される典型的な誘発反応を示している。しかし、ブロックの両端この応答の変動は、 図7に見られるように、それは、同時録画が行われたときに太字およびEEG応答間の相関を調べるために使用され得る神経応答のこの自然かつ予測できない変化であることができる。 s/ftp_upload/50283/50283fig1highres.jpg &quot;SRC =&quot; / files/ftp_upload/50283/50283fig1.jpg &quot;/&gt; EEG機器とハードウェアの間で必要な接続のアップセットの1。概略図図は 、プロトコルに記載されているように。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/50283/50283fig1large.jpg" target="_blank">より大きい数字を表示するには、ここをクリックしてください</a> 。 <img alt="図2" fo:content-width="4.5in" fo:src="/files/ftp_upload/50283/50283fig2highres.jpg" src="/files/ftp_upload/50283/50283fig2.jpg" /> 図2：フーリエ変換に（赤）と、代表チャンネル（P7）がオフ（黒）クライオポンプと依然として横たわっ被写体に収集された信号のフーリエ。 <img alt="図3" fo:content-width="2.5in" fo:src="/files/ftp_upload/50283/50283fig3highres.jpg" src="/files/ftp_upload/50283/50283fig3.jpg" /> <stronG&gt;図3の16の異なるチャネル（）に同時MRI中に記録された生EEGデータの10秒、。オズ（B）からのデータを5秒に焦点を当てた、。関連したフーリエ変換（C）との<a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/50283/50283fig3large.jpg" target="_blank">より大きい数字を表示するにはここをクリック</a> 。 <img alt="図4" fo:content-width="2.5in" fo:src="/files/ftp_upload/50283/50283fig4highres.jpg" src="/files/ftp_upload/50283/50283fig4.jpg" /> 図4に、16の異なるチャネル（）にAASを使用してグラデーションアーチファクト補正後示さ同時MRI中に16の異なるチャンネルに記録された脳波データの10秒、。オズ（B）からのデータを5秒に焦点を当て、関連するフーリエ変換で（C </stroNG&gt;）。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/50283/50283fig4large.jpg" target="_blank">大きい数字を表示するには、ここをクリックしてください</a> 。 <img alt="図5" fo:content-width="2.4in" fo:src="/files/ftp_upload/50283/50283fig5highres.jpg" src="/files/ftp_upload/50283/50283fig5.jpg" /> 図5。テン EEGデータの秒は、 勾配と AAS（A）を用いたパルスアーチファクト補正後に示すように、同時fMRIの中on16異なるチャネルを記録し、オズ（B）からのデータを5秒に焦点を当て、関連するフーリエ変換（C）で。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/50283/50283fig5large.jpg" target="_blank">表示するにはここをクリック大きい数字</a> 。 <p class="jove_content" fo:keep-together.witホアヒン·ページ= &quot;常に&quot;&gt; <img alt="図6" fo:content-width="4.5in" fo:src="/files/ftp_upload/50283/50283fig6highres.jpg" src="/files/ftp_upload/50283/50283fig6.jpg" /> 図6チャネル01および02（ 左 ）とP120（ 右 ）のための関連する地形図の平均EEG誘発反応（300平均）。 <img alt="図7" fo:content-width="4in" fo:src="/files/ftp_upload/50283/50283fig7highres.jpg" src="/files/ftp_upload/50283/50283fig7.jpg" /> 図7。チャンネルO1ためのブロックを越え誘発反応（応答が30秒ブロック内に平均化されています）の変化。

同時脳波（EEG）と機能的磁気共鳴画像（fMRI）は、強力な神経画像ツールです。しかし、MRIスキャナの内部には、スキャナ内部のEEG機器を操作するたびに、EEGデータ記録と安全性を考慮しなければならないため困難な環境を形成している。ここでは、最適化されたEEG-fMRIのデータ収集プロトコルを提示します。

同時fMRIの中の高品質脳波データの取得のための最も良い現在の習慣

Simultaneous  EEG-fMRI allows the excellent temporal resolution of EEG to be combined with the  high spatial accuracy of fMRI. The data  from these two ...

本手順の目的は、高品質なEEGおよびfMRIデータを同時に取得するために、MRIスキャナー内にMRI対応のEEG装置を設置することです。まず、EEGフィルタ、サンプリングレート、および同期設定を正しく行うことでこれを実現します。次のステップでは、EEG電極と被験者の頭皮との間に良好な接続が確保されていることを確認します。第3の手順は、MRIスキャナーの周囲にEEGハードウェアを正しく配置することです。最後のステップは、市販のハードウェアを用いて標準的なEEG-fMRIデータ収集を行うために、被験者をMRスキャナー内に最適に配置することです。この手順により、EEGデータにおけるアーチファクトを最小限に抑え、最適にサンプリングすることが可能となり、後処理手法による最大限のアーチファクト除去が実現します。E-E-G-F-M-I実験においてEEGとFMIのデータ収集を組み合わせる主な利点は、ヒトの脳からの電気信号と血流動態信号を同時にモニタリングできることです。私の研究室の博士課程学生であるGlen Spencerが、この実験のデモンストレーションをサポートします。被験者が到着する前に、スキャナーオペレーターが座るコントロールルームにEEG機器を設置してください。ノートパソコンをEEGに接続してコンピュータの電源を入れ、EEGデータの記録を開始し、Brain Vision Recorderを開きます。データ記録用のワークスペースが、利用可能な最高時間分解能に設定されていることを確認してください。次に、フィルタを設定します。通常、0.016から250 hertzの範囲のフィルター帯域を持つAC結合が最適です。刺激提示用コンピュータをセットアップします。本研究では視覚刺激を使用します。各刺激期間の開始時と終了時に、マーカーがブレインビジョンレコーダーに読み込まれます。ここで、EEGとMRIスキャナーのクロックが同期していることを確認してください。まず、ソフトウェアコントロールパネルを使用して、スキャナーとEEGクロックの同期をオンにします。次に、同期が正しく行われているかを確認します。緑色のドットアイコンと同期マーカーが表示されます。続いて、MRスキャナーのセットアップを行います。本症例では、ボディ送信RFコイルと32チャンネルヘッド受信RFコイルを使用しています。可能であれば、EEGキャップおよび関連ケーブルのRF加熱のリスクを最小限に抑えられるため、ヘッドサイズの送信コイルを使用するのが最適です。ヘッドコイルにあるアクセスポートが有用です。これにより、EEGキャップからのケーブルをスキャナーから直線状に配線することができます。次に、シーケンスを確認してください。fMRIシーケンスでは、スライスTRにEEGのクロック周期である200 µsの倍数を使用する必要があります。最後に、最終確認を行います。背の高い機器が想定通りに記録していることを確認してください。まず、被験者に実験の目的と今後の流れについて説明します。次に、キャップのサイズを決定するために被験者の頭囲を測定します。キャップを頭の前方から合わせ、後方へ引きながら被せます。キャップの位置を正しく調整してください。CZ電極は、鼻根（nasion）と後頭結節（inion）の正中線上に配置し、かつ左右軸の中央に位置させる必要があります。次に、電極を頭部に装着します。まず、髪の毛をどかします。その後、アルコールを塗布し、続いてABRYライトジェルを塗布して、電極と頭部の間の電気的接続を確保します。次に、キャップ電極と同様の方法を用いて、背中の基部にECG電極を取り付けます。この電極は、取り付けられた電極を用いて心拍数を測定します。接触部分を調整し、インピーダンスを10 kΩ未満まで下げてください。これには、各電極の内部抵抗は含まれません。最後に、データを確認し、EEGデータの品質が十分であることを確認してください。MRスキャナー室でEEG装置をセットアップする間、被験者に着席するように伝えてください。次に、アンプをシールドルームに持ち込み、スキャナー後方のテーブルの上に置きます。アンプに長い光ファイバーケーブルを接続します。光ファイバーケーブルを導波管に通し、コントロールルームにあるbrain AMP USBアダプターに接続します。次に、被験者を室内に案内し、スキャナーベッドに座ってもらいます。被験者に耳栓、ヘッドホン、およびコールボタンを渡してください。その後、被験者が十分にリラックスして快適な状態であることを必ず確認してください。次に、頭部の動きを最小限に抑えるために、被験者の頭部にパッドを当てます。被験者の頭部にヘッドコイルを装着してください。EEGケーブルは、最短の経路でヘッドコイルから外に出す必要があります。次に、被験者をスキャナーのボア内に移動させます。電極FP1およびFP2が、MRスキャナーのZ軸においてアイソセンターに位置していることを確認してください。その後、スキャナー後方にあるアンプにEEGキャップを接続します。EEGリードにワイヤーのループがないようにしてください。ここでは、EEGケーブルをMRスキャナーの振動から最大限に隔離する必要があります。これはカンチレバービームを用いて行います。アンプは、ここに示すようにスキャナーボードに直接配置することも可能です。この場合、利用可能な最短のリボンケーブルを使用することが重要です。ケーブルとアンプが振動から絶縁されており、システムが設定軸の中央にあることを確認してください。コンソールルームから被験者に話し掛け、スキャナー操作者の声が聞こえているか、また体調に問題がないかを確認します。別の実験者はEEGをモニタリングし、トレースにノイズの多いチャンネルがないか、および画面下部のグリーンシンクがオンになっているかを確認する必要があります。次に、クライオポンプが記録品質に及ぼす悪影響を防ぐため、クライオポンプの電源を切ります。続いて、被験者に頭をわずかに動かしてもらいます。わずかな頭部の動きによってEEG記録に大きな電圧が生じることから、頭部を静止させておくことの重要性がわかります。次に、被験者に開眼と閉眼を指示し、神経活動の記録を確認します。後頭部のアルファ波活動がノイズフロアより上のレベルで測定されるはずです。脈拍アーチファクトは、特に側頭部の電極において、生データの中で明確に確認できます。rec viewを使用して、ECGトレースを用いてこのアーチファクトをリアルタイムで補正します。データ品質が最適化され、被験者の準備が整い次第、MRIの準備スキャンを開始し、fMRIのスライス位置計画を立ててください。MRIスキャンが開始されるとすぐに、グラジエントによってEEGに大きなアーチファクトが発生します。fMRI実験の準備が整ったら、EEGのデータ保存を開始します。次に、実験を開始してください。刺激提示およびMRスキャナーからのマーカーが、BrainVisionレコーダーで確認できることを確認してください。EEGの品質は非常に低く見えますが、rec viewまたは後処理でクリーンアップすることが可能です。まず、パルスアーチファクトを除去する前に、ここで行っているようにrec viewで勾配アーチファクトを補正します。勾配アーチファクトが除去されると。パルスアーチファクト補正を行います。これは、アーチファクト補正が行われていない場合に予想される信号品質です。神経活動が完全に隠れてしまっていることが分かります。勾配アーチファクトは、記録の全周波数範囲にわたって、fMRIシーケンスにおけるスライス収集周波数の高調波にあたる特定の周波数で発生します。勾配アーチファクトが除去されると、パルスアーチファクトが顕在化します。このアーチファクトにはかなりの空間的変動があり、今回の視覚実験の関心チャネルの一つであるozでは、特に大きなパルスアーチファクトが認められます。このアーティファクトは傾斜磁場アーティファクトよりも周波数が低く、心活動に関連しています。本データでは、アナライザー2での平均アーティファクト減算を用いて脈拍アーティファクトを補正し、ECG波形から心臓波形のR波ピークを検出しました。残存した信号は極めて小さく、神経信号が明らかになります。次に、解析のために刺激提示に合わせてデータをセグメント化します。最も簡単な方法は、各チャネルの平均誘発反応をプロットすることです。チャネルoh oneおよびoh twoのこれらの誘発反応は、それぞれ300回の刺激にわたる平均値です。右側にはP one 20のトポグラフィックマップを示しています。チャネルoh oneから測定された32個のブロックで平均化した誘発反応を調べると、反応に自然的で予測不可能な変動があることがわかります。このバリエーションは、BOLD応答とEEG応答の同時記録間の相関を調査するために使用できます。このビデオを視聴することで、市販のハードウェアを用いて、同時fMRI撮影下で高品質なEEGデータを取得するための現在の最善の手法について十分な理解を得られるはずです。このビデオで説明したセットアップを用いて測定を行った後、EEGおよびfMRIデータにさらなる解析手法を適用することで、ヒト脳からの電気信号および血行動態信号の時空間的特性を特定することが可能です。

best-current-practice-for-obtaining-high-quality-eeg-data-during

Research

JoVE Journal

Behavior

行動

我々は、神経活動と血中酸素レベル依存（BOLD）MRI信号との関係の調査のためのプラットフォームを提供し、齧歯類の脳における同時機能的磁気共鳴イメージングと電気生理学的記録法を開発した。...

齧歯類の脳における同時fMRIと電気生理学

本稿では、機能的磁気共鳴画像法（fMRI）を用いて明らかにした活性化によって案内同時経頭蓋磁気刺激（TMS）中に（EEG）データを収集し、脳波を分析するための方法が記載されている。事象関連電位のTMSアーチファクト除去や抽出のための方法は、パラダイムの設計と実験で説明しただけでなく、配慮されている。...

fMRIのガイド下経頭蓋磁気刺激中に記録された脳波データからの視覚誘発電位を抽出する

このプロトコルは、齧歯類における同時機能的磁気共鳴画像法及び深部脳刺激のための標準的な方法を記載している。これらの実験のツールを併用することは事実上すべての脳のターゲットに電気的刺激に反応して世界的な下流の活動の探査が可能になります。...

げっ歯類での同時のfMRIと脳深部刺激

私たちは、fNIRSを使用して自然主義的なタスク中に記録された機能的な脳活動とfMRI中に記録された活動を比較する方法を提示します。...

自然主義タスク中fNIRS計測のfMRIの検証

イメージング法、イメージング法、時空間的な fMRI に制約のある脳波ソースとして知られている脳波 fMRI マルチ モーダルを次に紹介します。提案手法では、条件付きでアクティブな fMRI...

同時脳波と機能的 MRI 皮質活動の動的イメージングのための統合解析

本稿では、容易に入手可能な医療製品を利用して、脳波と機能的磁気共鳴画像の同時利用時に、良質の脳波(EEG)データを取得するための簡単なプロトコルを提供します。...

同時脳波と機能MRIにおける脳波データの確実な取得

この記事では、臨床と研究の両方の設定で使用できる脳波と機能的磁気共鳴画像(EEG-fMRI)の同時記録手順について詳しく説明します。臨床レビューのために画像アーチファクトを除去するためのEEG処理手順も含まれています。本研究は,間期におけるてんかんの例に着目した。...

てんかんの臨床レビューのための脳波と機能的磁気共鳴画像の同時診断のための機器のセットアップとアーチファクト除去

本稿では、全頭fNIRSカバレッジで同一被験者からfMRI信号とfNIRS信号を同時に収集する方法を提示する。このプロトコルは、3人の若年成人でテストされており、発達研究や臨床集団のデータ収集に適応させることができます。...

全頭部オプトードアレイと短距離チャンネルを用いたfMRIとfNIRSの同時測定データ収集

EEG/fMRIデータの同時収集と同期されたMRクロック信号記録のためのプロトコルを提示します。スキャン中に被験者が「コールドグローブ」命令を受け、催眠誘導の前後の両方でEEG/fMRIデータを手の温度測定と共に記録する独自のパラダイムを用いて、この方法を実証します。...

差動熱感覚に対する注目の注意提案時における同時fMRI/EEGデータ収集の方法

頭蓋直流電流刺激（TDCは）は、いくつかの神経学的状態における初期の治療効果を示している非侵襲的脳刺激技術である。これらの治療効果の基礎となる主な機構は、皮質興奮性の調節である。したがって、皮質興奮性のオンライン監視は、ガイド刺激パラメータを助け、その治療効果を最適化するであろう。現在の記事では、リアルタイムで同時TDCはと脳波モニタリングを組み合わせた新たなデバイスの使用を確認します。...

経頭蓋直流刺激中同時脳波モニタリング

学ぶ MRI環境での高品質なEEG-fMRI同時計測プロトコル。電極配置、フィルター設定、同期手法を最適化し、ノイズアーティファクトを最小化する。神経イメージング研究における電気生理学的・血流動態学的脳活動の同時モニタリングに応用可能。

同時fMRIの中の高品質脳波データの取得のための最も良い現在の習慣

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