동시 멕 / EEG와 해부학적인 몸의 구조 제약 최소 - 표준 견적을 사용하여 매핑 두피 역학 : 청각주의 예

Summary

우리는 자기 공명 영상 (MRI)에 의해 캡처 해부학 적 정보와 결합 마그네토와 electroencephalography (멕 / EEG)은, 청각주의와 관련된 대뇌 피질의 네트워크의 역학을 매핑 사용합니다.

Abstract

매그니토와 electroencephalography (멕 / EEG)는 같은 칵테일 파티에서 다른 소리에 참석 등의 역동적 지각과인지 작업에 참여 대뇌 피질의 네트워크를 조사 할 특히 적합 높은 시간적 해상도를 제공하는 기술을 neuroimaging 있습니다. 많은 과거의 연구는, 보통 자극 프리젠 테이션 시간 고정 활동에 즉., 자기장 또는 외부와 두피에 기록 된 전기 전위, 그리고 집중 한 센서 수준에서 기록 된 데이터를 고용했습니다. 고립 된 공간과 시간에서 확인하실 수 있습니다 뚜렷한 이극 성 패턴 만 소수가있을 때 이벤트 관련 분야 / 잠재적 인 분석이 유형의 특히 유용합니다. 또는 해부학 적 정보를 이용하여이 서로 다른 필드 패턴은 컴퓨터에 접속 전류 소스로 지역화 할 수 있습니다. 그러나,보다 지속적인 응답을 그 (예., 특정 자극에 시간이 잠겨되지 않을 수 있습니다보이기 청각 기능에 따라 두 가지를 동시에 제시 말한 자리) 중 하나를 듣고 또는 선험적 알 수없는 여러 공간 위치에 걸쳐 분산 될 수 있습니다 준비에 분산 대뇌 피질의 네트워크의 모집은 적절히 제한된 수의를 사용하여 캡처 할 수 없습니다 초점 소스.

여기, 우리는 센서 정보와 최소 - 표준 견적 (MNE)의 사용을 통해 컴퓨터에 접속 쌍극자 활성화 사이의 관계를 확립하기 위해 개인 해부학 MRI 데이터를 고용 절차를 설명합니다. 이 역 이미징 접근 방식은 우리에게 분산 소스 분석을위한 도구를 제공합니다. 설명의 목적을 위해, 우리는 FreeSurfer 및 MNE 소프트웨어를 모두 자유롭게 사용할 수를 사용하는 모든 절차를 설명합니다. 우리는 우리가 EEG / M 센서로 컴퓨터에 접속 배포 dipoles으로 인한 예상 필드 패턴을 연관 할 수있는 앞으로 모델을 생산하는 데 필요한 MRI 시퀀스 및 분석 단계를 요약합니다. Next, 우리는 환경 및 생리 학적 오염 물질의 센서 데이터를 denoising에서 우리를 용이하게 필요한 프로세스를 통해 단계 것이다. 우리는이를 통해 각 실험 조건에 관련된 뇌의 표면 (또는 "뇌 영화")에서 대뇌 피질의 쌍극자 활성화 시간이 일련의 가족을 생산, 대뇌 피질의 공간에 멕 / EEG 센서 데이터를 통합 및 매핑에 대한 절차를 설명합니다. 마지막으로, 우리는 우리가 일반적으로 대뇌 피질의 좌표 공간에 따라 대상 인구 (예., 그룹 수준의 분석을 수행)에서 과학 추론을 할 수 있도록 몇 가지 통계 기법을 강조 표시됩니다.

Protocol

1. 해부학 적 데이터 수집 및 처리

1. 주제 중 하나를 자화 준비된 빠른 기울기 에코 (MPRAGE) MRI 검사를 취득. 이 특정 검사 프로토콜이 사용되는에 따라 5-10 분 걸릴 수 있습니다.
2. FLASH 시퀀스를 표준 MPRAGE 시퀀스 ^1에서 다른 조직 대조을 제공하는 EEG 데이터가 역 이미징 분석에 사용하는 경우 두 개의 빠른 낮은 각도 샷 (FLASH) MRI 스캔을 (플립 각도 = 5 °, 30 °) 취득.
3. 대뇌 피질의 표면을 재구성하고, 각 M / EEG 다이폴 소스 공간을 설정하는 FreeSurfer 소프트웨어 (표 참조) ^{2, 3을} 사용합니다.
   1. 이 소스 공간이 MPRAGE 검사에서 분할 회색 / 흰색 물질 경계에 구속되어 있습니다. 각 반구는 ~ 1mm의 간격을두고 약 100,000 가능성이 정점을 포함하고 있습니다. 쌍극 진폭 견적 (아래 참조), 반구 당 ~ 3,000 dipoles를 얻을 7mm의 격자 간격을 사용합니다.
4. 재건하다피부 바깥 쪽 두개골 및 MNE (표 참조) FreeSurfer를 사용하여 MPRAGE와 FLASH 이미지에서 내부 두개골 표면. 3 층 경계 요소 모델 (뱀)을 생성하려면 다음 표면을 사용합니다. ....

Discussion

획득 멕 / EEG 데이터의 컴퓨터에 접속 쌍극자 활성화를 추정하기 위해, 우리는 적절한 해부학 및 생리 학적 소리 제약이 적용되지 않는 고유 한 안정적인 솔루션이없는 역 문제를 해결해야합니다. MRI를 사용하고 추정 기준으로 최소 - 표준을 채택 개별 과목에 대한 취득 해부학 제약 조건을 사용하여, 우리는 센서 측정에 동의하는 역 대뇌 피질의 전류 소스 추정치에 도착하실 수 있습니다. 이 방법은뿐만 아니라 청각 처리 ^14뿐 아니라 시각적 ¹⁵ 언어 처리 ^16와 같은 다른 도메인의 연구에 도움이 입증되었습니다.

많은 다른 역 가지가 있습니다. 현지화 (예를 들어, 상응하는 현재 다이폴 모델링.) 또는 이미지 (예를 들어, MNE, 기술을 beamforming.) : 그러나이 모든 방법은 두 가지 범주로 요약 할 수 있습니다. 또한, 각 역의 접근 방식은 tra이deoff (에 대한 심도.......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
장비 / 소프트웨어의 이름	회사 / 소스
306-채널 Vectorview 멕 시스템	Eleka - Neuromag 공사,
1.5 T Avanto MRI 스캐너	지멘스 의료 솔루션
FreeSurfer			http://freesurfer.net/
MNE 소프트웨어			http://www.nmr.mgh.harvard.edu/martinos/userInfo/data/sofMNE.php
EEG 전극	뇌 제품, Easycap GmbH의
3Space Fastrak 시스템	Polhemus
광학 버튼 상자 (FIU-932)	현재 디자인