耳脳波による脳活動の記録
2023年3月31日
ここでは、cグリッド(耳脳波、cEEGridという名前で販売)を使用して、ラボ内外の脳活動を長期間記録する手順を紹介します。このプロトコルでは、これらのアレイを設定する方法と、それらを使用して脳の活動を記録する方法について説明します。
こんにちは、私はオルデンブルク大学の日常生活の神経生理学グループのマーティン・ブライヒナーです。私たちはcEEGridを使用して、ラボを超えた脳プロセスを研究しています。cEEGridの大きな利点は、日常生活の中で脳波を記録できることです。
このプロトコルの目的は、高品質の耳脳波データを取得できるようにすることです。最適な結果を得るためにcEEGridを使用する方法、cEEGridを準備する方法、参加者を準備する方法、および記録を行う方法を示します。cEEGridには2つの側面があります。
外側に黒い文字があります。電極の導電性表面は内側にあり、記録中は参加者の皮膚に面しています。cEEGridsの取り扱いには注意してください。
導電性の表面に触れたり、cEEGridを過度に曲げたり、引っ張ったりしないでください。cEEGridが機能していることを確認するには、記録前にテストすることをお勧めします。すでに使用したcEEGridsは、再度再利用することもできます。
各電極を確認するには、マルチメーターを使用できます。まず、マルチメータを抵抗を測定するように設定し、次にマルチメータの一方のピンをcEEGrid電極に接続し、もう一方のピンをcEEGridの対応する接点に接続します。抵抗を測定しているかどうかを確認します。
あるいは、電極ゲルを使用してすべてのcEEGrid電極をブリッジすることもできます。電極間に隙間がないことを確認してください。電極をブリッジした後、cEEGridをアンプのコネクタに取り付けます。
信号を見るには、コネクタのレイアウトに従って、基準電極と接地電極がある側にcEEGridを取り付ける必要があります。すべての電極で低インピーダンスが見られるかどうかを確認します。8つの記録電極が点灯しているのがわかります。
その後、ゲルを拭き取ります。最適な録音のために、参加者は製品なしで清潔で乾いた髪を持っている必要があります。参加者を準備するには、耳の後ろと周りの領域にアクセスする必要があります。
長い髪の場合は、ヘアクリップを使用してアクセスしやすくします。参加者の耳の周りにcEEGridを配置して、それがどのようにフィットするかを確認します。また、耳に触れずに耳の周りに配置できるか確認してください。
cEEGridは、しばらくすると不快になる可能性があるため、耳の後ろや耳たぶに触れないでください。この再取り付けは、cEEGridによってカバーされ、後でクリーニングする必要がある領域も示します。cEEGridsには1つのサイズがあり、すべての耳のサイズに合うとは限りません。
大きな耳の場合は、Cの内側の電極の周りのプラスチックの一部を小さなハサミで切り取ります。電極や導電経路に切り込まないように特に注意してください。研磨電極ゲルを使用して、少しの圧力で参加者の耳の周りの皮膚をきれいにしますが、参加者にとって快適なままであることを確認してください。
cEEGridで覆われる領域全体を寛大に掃除してください。準備ステップのいずれかが彼らにとって不快になるかどうかを示すように参加者に依頼します。ゲルを塗布した後、耳の後ろの部分をアルコールできれいにします。
その後、清潔なタオルで乾かします。皮膚のクリーニングは、録音の成功と失敗の違いを生む可能性があります。追加のオプションとして、耳の後ろに医療用テープの小さなストライプを配置して、より高いレベルの快適さを実現することもできます。
各電極の周りに両面粘着ステッカーを貼り付けます。ステッカーが電極の接続面を覆っていないことを確認してください。次に、レンズ豆とほぼ同じ大きさの少量の電極ゲルを各電極に置きます。
ゲルを多用すると粘着材にこぼれ、皮膚への付着力が低下する可能性があるため、使用しないでください。ゲルが多すぎると、電極間にブリッジを作成する可能性もあります。粘着ステッカーをはがします。
このステップでゲルが除去された場所にゲルを再塗布します。フィッティングを妨げないように、髪を耳から遠ざけるように参加者に依頼します。ステッカーが肌に直接触れるように、髪の毛をできるだけ邪魔にならないように動かします。
生え際によっては、これは耳の真上の髪で常に可能であるとは限りません。cEEGridを耳の周りに置き、所定の位置にあるときに皮膚に押し込みます。cEEGridを耳に近づけすぎないように注意してください。
cEEGridと耳の裏側の間に1〜2ミリメートルのスペースを残します。また、参加者に電極を押すように依頼します。ヘアクリップをすべて取り外します。
必要に応じて、メガネやフェイシャルマスクのストリップを耳に注意深く配置することもできます。もう一方の耳についてもこの手順を繰り返します。要約すると、まず、研磨ジェルで皮膚をきれいにします。
第二に、アルコールで皮膚をきれいにします。第三に、清潔なタオルでこすって乾かします。一部のcEEGridには、ここに示すように、C字型のステッカーが事前に添付されています。
手順は変わりません。各電極に電極ゲルを小滴加え、C字型のステッカーをはがします。繰り返しになりますが、cEEGridを耳の周りに置き、所定の位置にあるときに皮膚に押し付けます。
cEEGridがうまくくっつかない場合、または信号品質が悪い場合は、cEEGridを取り除き、参加者の耳の周りの残留ゲルを拭き取り、新しいcEEGridを取り付けることをお勧めします。次のステップでは、cEEGridをアンプに接続します。コネクタをモバイルEEGアンプに接続します。
次に、cEEGridsをコネクタに接続します。cEEGridは、適切なコネクタを備えた任意のアンプに接続できます。グランドと参照電極の位置など、コネクタのレイアウトがわかっていることを確認してください。
アンプを所定の位置に保持するには、たとえばヘッドバンドを使用できます。または、ここでは、nEEGlaceと呼ばれるネックスピーカーに組み込まれたアンプを使用します。nEEGlaceは、セットアップをより快適かつ迅速にします。
接続中は、cEEGridを過度に曲げたり、cEEGridを引っ張ったりしないでください。cEEGridの右側をコネクタに差し込むことに注意してください。スマートフォンまたはラップトップに接続したら、電極のインピーダンスを確認します。
インピーダンスは一般に時間の経過とともに改善され、最初は各電極で10キロオーム未満である必要はありません。次に、脳波信号を簡単に確認します。参加者に、それぞれのEEG信号を見ながら、顎を食いしばり、まばたきし、目を閉じるように依頼します。
ここまですべてがうまくいけば、実験を開始してデータを収集する準備が整います。データ記録が終了したら、cEEGridをアンプから切り離し、アンプを取り外します。参加者からcEEGridをそっと取り外します。
cEEGridを曲げすぎたり、参加者の髪を抜いたりしないように注意してください。cEEGridsをきれいにするには、数分間水に浸してから、粘着ステッカーを慎重に剥がし、残っている電極ゲルを洗い流します。繰り返しになりますが、素材を傷つけないように注意してください。
cEEGridsを乾燥させた後、それらは再び再利用することができる。cEEGridsを使用するときに実験者が犯す可能性のあるいくつかの間違いがあります。ここでは、それらのいくつかの例示的なデータを示します。
ここでは、ゲルを使用しない場合のデータがどのように見えるかを説明します cEEGridsは湿った電極を持っており、ゲルを使用しないと機能しません。使用するゲルが多すぎると、cEEGridの電極がブリッジになる可能性があります。このシナリオのデータを次に示します。
ブリッジ電極はまったく同じ信号を示します。準備とフィッティングを慎重に行うと、ここに表示する高品質のデータが期待できます。最後に、ピアノで演奏された奇妙なタスクを録音し、ある音を頻繁に演奏し、別の音をまれに演奏しました。
参加者は、まれなトーンを数えるように指示されました。この実験のデータを次に示します。ここでは、頻度の低いトーンの P3 コンポーネントなど、予想される ERP 応答を示します。
これらの手順を注意深く実行すると、高品質の耳脳波データが得られます。このプロトコルがあなたの研究を進めるのに役立つことを願っています。
概要
この研究では、ラボ外で長時間にわたる脳活動を記録するためにcEEGrid（耳電脳波検査）を使用する手順を提示しています。このプロトコルは、高品質の耳EEGデータを確保するためのcEEGridアレイのセットアップと記録技術の詳細を説明しています。
主要な研究構成要素
科学の分野
- 神経科学
- 電気生理学
- EEG記録技術
背景
- cEEGridは日常生活の環境でEEG記録を可能にします。
- 長期使用と参加者の快適さのために設計されています。
- 適切なセットアップと参加者の準備は最適な結果を得るために重要です。
- 皮膚の準備と電極の配置は記録の品質に大きく影響します。
研究の目的
- 様々な環境でcEEGridを効果的に使用するための詳細なプロトコルを提供すること。
- 日常活動中に高品質のEEGデータを収集すること。
- 将来の研究者のための準備とセットアップ手順を標準化すること。
使用された方法
- 耳EEGデータを収集するためにcEEGridを使用します。
- 参加者は特定の皮膚清掃と電極配置ルーチンを通じて準備されます。
- 機能を確認するために、記録の前にマルチメーターで電極をテストします。
- 参加者の髪の毛とモバイルアンプとのキャリブレーションも重要なセットアップ要素として扱われます。
主要な結果
- 入念なセットアップと参加者のケアを通じて高品質の記録を確保しました。
- 効果的な電極配置と皮膚準備技術に関する洞察を提供しました。
- データ収集中のcEEGridのテストと参加者の快適さの重要性を強調しました。
- cEEGridセットアップにより、実世界の状況で脳活動の継続的なモニタリングが可能になります。
結論
- このプロトコルは、自然な環境で脳活動を研究する能力を向上させます。
- 慎重な準備により、より信頼性の高いEEG記録が可能であることを示しています。
- この結果は、神経科学研究におけるEEG応用の進歩を支持しています。
よくある質問
Executive Industry Relevance
Ear-electroencephalography (cEEGrid) enables non-invasive, long-duration brain activity monitoring in real-world environments, supporting translational neuroscience and cognitive biomarker discovery. Its unobtrusive design and standardized preparation protocol facilitate high-quality data collection outside traditional lab settings, advancing early-stage target validation and mechanistic de-risking in neuropharma pipelines. This capability enhances predictive confidence for CNS portfolio decisions and supports scalable, reproducible data acquisition across diverse research contexts.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Enables hypothesis-driven interrogation of cognitive and neural processes in naturalistic settings.
- Supports functional target validation by capturing real-world brain activity signatures.
- Facilitates mechanistic de-risking through reproducible, high-fidelity electrophysiological data.
- Improves predictive confidence for CNS target selection and triage.
Screening & Assay Development
- Provides validated, portable EEG systems for standardized cognitive and neurophysiological assays.
- Ensures reproducibility and quantitative output through rigorous electrode preparation and signal quality checks.
- Enables scalable screening of cognitive endpoints in both controlled and ambulatory environments.
- Supports reliable evaluation of compound effects on brain activity in translational models.
Translational & Preclinical Research
- Aligns with disease-relevant endpoints by enabling continuous monitoring of neural biomarkers in daily life.
- Bridges discovery and preclinical validation through consistent, real-world data acquisition.
- Reduces translational risk by supporting biomarker continuity from early research to preclinical studies.
- Enhances predictive de-risking for CNS asset advancement.
Pipeline & Workflow Integration
The cEEGrid protocol integrates from early discovery through preclinical research, enabling seamless data flow and hypothesis testing across the CNS R&D continuum.
- Discovery Biology: Supports robust hypothesis testing and pathway clarification via real-world EEG data.
- Screening: Delivers assay-ready, reproducible, and quantitative electrophysiological outputs for compound evaluation.
- Analytics: Provides high-quality, multi-channel EEG signals for comparative and statistical analysis of cognitive endpoints.
- Translational Research: Maintains biomarker alignment and data continuity from discovery to preclinical validation.
- Enterprise Reuse: Offers a reusable, standardized platform for diverse CNS research and development programs.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence and reduces mechanistic ambiguity in CNS target validation.
- Operational Value: Standardizes data collection, enhances reproducibility, and supports scalable deployment in varied environments.
- Strategic Value: Enables informed go/no-go decisions and capital-efficient portfolio management for CNS assets.
- Portfolio Impact: Supports risk-adjusted prioritization and advancement of neuropharma candidates.
Implementation Considerations
- Requires expertise in EEG setup, electrode handling, and participant preparation.
- Needs compatible amplifiers, impedance monitoring, and data acquisition infrastructure.
- Demands cross-team standardization of preparation and signal quality assessment protocols.
- May require adaptation for participants with varying ear sizes or hair types.
- Signal quality is sensitive to electrode placement, gel application, and participant comfort.
