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

この手順の全体的な目標は、記録されたEEGデータから信頼性の高いERPを抽出することです。FMRIガイド下経頭蓋磁気刺激中。これは、最初に高解像度の機能的MRIスキャンを実行して皮質領域を定義することによって達成されます。

刺激するために、後のステップは、後で記録されたEEGデータから減算してクリーンなERPを取得するTMSアーティファクトテンプレートの抽出を可能にするEEG実験を設計することです。次に、定位ナビゲーションシステムを使用して、T-M-S-E-E-G実験のセットアップを慎重に準備します。FMRIで定義されたターゲットを参加者の頭に配置するための最後のステップは、TMSアプリケーションと同時にEEGデータを記録することであり、最終的には、TMSアーティファクトテンプレートの減算を使用して信頼性の高いERPを取得します。

この手法が同時にG-F-M-R-Iのような既存の方法よりも優れている点は、FMRIで定義された脳領域とEEGで測定される電気生理学的信号について推論できることです。E-E-G-T-M-Sの同時組み合わせの主な課題は、TMSによって生成されたアーティファクトを除去することです。これは、最初に磁気パルス中に収集されたEEGデータをカットし、次にTMSに関連する他の残留アーティファクトを補正することによって達成されますこの手順を実証するのは、ボアズ・アデによってこの手順について訓練を受けたZiv Permanです。

高解像度エコープランナーイメージングシーケンスを使用して機能的MRIタスクを実行し、TMSとして知られる経頭蓋磁気刺激で標的とすべき目的の活性化領域を決定します。次に、T one加重構造スキャンを実行して、神経解剖学的データを取得します。被写体の顔全体が視野に含まれていることを確認してください。

鼻先などの外部マーカーは、後で被験者の頭をスキャンと同時登録するために使用されます。スキャン後。SPM の Mars バー ツールボックスを使用して、実験条件間の対比に基づいて関心のある脳領域を定義します。

たとえば、アクティベーションから顔へのオブジェクトへのアクティベーションを減算して後頭部の顔の領域を定義し、ボディ選択的なボクセルを除外して余分な横紋ボディ領域を定義します。オブジェクトへのアクティベーションをボディへのアクティベーションから減算し、面選択的なボクセルを除外します。すべての刺激条件が提示される実験パラダイムを設計します。

時間とともに、条件ごとに少なくとも 50 回の試行をランダムに使用します。ジッターされたインターラ刺激インターバル。A TMSパルスが投与されているが、視覚刺激が現れない空白の画面状態を使用してください。

これは、TMS アーティファクト テンプレートを生成するために重要です。次に、試用開始後に TMS がトリガーされるレイテンシを設定します。この例では、ダブルパルスTMSが60ミリ秒と100ミリ秒で投与されます。

刺激開始後、構造 T 1 スキャンをニューロ ナビゲーション システム ソフトウェアにフィードし、機能的 MRI コントラストを構造画像に重ね合わせます。ニューロナビゲーションソフトウェアを使用して、目的のターゲット脳領域をマークします。また、鼻の先端、鼻孔、各耳珠など、頭の位置を共登録するために使用される外部マーカーも見つけます。

被験者が到着したら、EEGキャップを頭に取り付け、電極を接続します。インピーダンスを5キロオーム未満に維持するために必要なだけ少ないゲルを使用してください。電極線が互いに交差したりループを形成したりせず、コイルの位置から離れて向きになっていることを確認してください。

また、EEG信号を測定するときは、リファレンスをコイルからできるだけ離して接地電極に配置します。TMS アーティファクトをより適切に表現するには、少なくとも 1 キロヘルツの高いサンプリング レートを使用します。次に、赤外線検出器を被験者の頭部に取り付け、頭部の位置をナビゲーションシステムと同時登録します。

以前に定義したマーカーを使用して、ニューロナビゲーションのポインターツールを頭の表面に対して垂直に保持するナビゲーションソフトウェアでTMSのターゲットを選択します。ターゲットの位置に移動し、電極キャップアップシートに印を付けます。被写体は、あごをあごに乗せて画面の前に快適

あご当てを休めると、被験者が動きを控えるのに役立ちますが、これは清潔で信頼性の高いTMSアーティファクトを測定するために重要です。コイルの中心を目的の脳領域に導き、所定の位置に固定します。ホルダーを使用してコイルを安定させ、セッション中にコイルが動かないようにします。

TMSを希望の強度に設定し、セッションを開始する前に被験者の承認を得るためにテストパルスを投与します。TMSを異なるブロックの各皮質標的領域に投与します。さらに、no TMSブロックを実行して、空白の画面状態を含むすべての刺激がno TMS条件中に提示されます。

偽のコイルを使用するか、コイルをヘッドに当てて垂直に傾けます。各ブロック間でナビゲートされたターゲットの識別を繰り返します。サンプル・イン・ホールド・システムがある場合を除き、パルス・アーチファクトを除去する必要があります。

これは、反復シミュレーションの場合にパルスまたはパルスの周りのタイムウィンドウを切り取ることによって行われます。ほとんどの場合、数ミリ秒のウィンドウで十分です。ここに示す例では、2つの連続したパルスが投与され、1つのピースとして一緒に除去されます。

作成された 2 つの端を接続するには、2 つの方法があります。パルスを削除した後、パルスを直接結合するか、パルス間に線を補間することができます。短いパルス アーティファクトの後に、数百ミリ秒続く長い残留アーティファクトが続くことがあります。

減算手法を使用して、データを失うことなく、この長持ちするアーティファクトを削除します。実験ブロックごとに、空白画面の試行を試行の開始にタイムロックして、平均化されたERPテンプレートを計算します。言い換えれば、実験的な刺激がない場合にERPを計算し、各ブロック内のTMSノイズのみのテンプレートを計算します。

このテンプレートを、他のすべての刺激条件の各試行から差し引きます。クリーンな ERP は、生の ERP から TMS テンプレートを減算することで、ブロックごとに個別に減算を繰り返す結果になります。EEG記録は、被験者が顔または体の刺激を提示されたときに行われました。

刺激を見ながら、ダブルパルスTMSは、刺激開始後60ミリ秒および100ミリ秒後に後頭部顔面領域または余分な線条体領域のいずれかに投与されました。TMSによる刺激提示の記録からTMSのみで行われた記録を差し引くことにより、ERPを取得できます。これには、顔や体を見るときに他の刺激と比較して大きくなる顕著な視覚的に誘発される電位であるN1成分が含まれています。

顔を見るとき。OFAへのTMSは、EBAおよびTMSなしの条件と比較して、Nワン成分の振幅を増加させました。天体を見ると、TMSからEBAへのTMSは、NO TMSまたはOFA条件と比較して、N one成分の振幅が増加しました。

これらの結果は、面選択的ERPと身体選択的ERPの基礎となるニューラルネットワークの間の解離を示しています。このビデオで示されているアーティファクト除去技術の特別な利点は、TMSの使用に関連するアーティファクトを、それが機械的、筋肉的、または皮質的な起源であるかどうかにかかわらず、TMSコイルに近接して横たわっている電極であっても、分析から除外する必要がないようにできることです。このビデオを見た後、信頼性の高いイベント関連の電位を得るためのGTMS実験を同時に設計、実行、および解析する方法について十分に理解しているはずです。