Name: 귀 뇌파 검사로 뇌 활동 기록 (동영상) | JoVE Journal
Uploaded: 2023-03-31T13:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 58 s
Description: 배우세요 귀 뇌파 검사(cEEGrid)를 활용한 일상 환경에서의 뇌 활동 기록 방법입니다. 피험자 피부 준비와 전극 배치를 통해 고품질 EEG 데이터를 수집하는 기술을 익히세요.

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이 연구는 Emmy-Noether 프로그램, BL 1591/1-1 - Project ID 411333557에 따라 Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG, German Research Foundation)의 자금 지원을 받았습니다. 비디오 촬영에 도움을 준 Suong Nguyen, Manuela Jäger 및 Maria Stollmann에게 감사드립니다. 비디오 음성 해설에 대해 Joanna Scanlon에게 감사드립니다.

이 프로토콜에 사용 된 일반적인 절차는 올덴 부르크 대학의 윤리위원회의 승인을 받았습니다. 참가자는 참여하기 전에 서면 동의서를 제공했습니다.
알림: c-grid는 손상되지 않은 피부와 사용된 접착제에 알레르기가 없는 참가자에게만 사용해야 합니다. 양면이 있습니다. 외부에 검은색 텍스트가 있습니다. 전극의 전도성 표면은 내부에 있으며 녹음 중에 참가자의 피부를 향합니다. 중요한 것은 이러한 그리드를 주의해서 다루는 것입니다. 전도성 표면을 만지지 말고 그리드를 접거나 과도하게 구부리지 말고 당기지 마십시오.
1. 테스트
알림: 주의해서 취급하면 c-grid를 여러 번 재사용할 수 있습니다. 최적의 기능을 보장하려면 다음 기록 전에 모든 전극이 제대로 작동하는지 확인하십시오. 기록이 시작되기 전에 잠재적인 문제(예: 제조 공정의 문제로 인한)를 식별하기 위해 새 그리드에 대해 동일한 절차를 수행합니다. 문제(예: 전극 파손)를 신속하게 확인할 수 있는 몇 가지 옵션이 있습니다.
<ol><li>옵션 1: 멀티미터.<ol><li>저항을 측정하기 위해 멀티 미터를 설정하십시오.</li>
		<li>멀티 미터의 한 핀을 전극에 연결하고 다른 핀을 커넥터 끝의 해당 접점에 연결합니다.</li>
		<li>각 전극에 대해 낮은 저항(<10kΩ)을 측정할 수 있는지 확인하십시오.</li>
	</ol></li>
	<li>옵션 2: 전극 젤<ol><li>전극 젤을 사용하여 모든 전극을 연결합니다. 전극 사이에 틈이 없는지 확인하십시오.</li>
		<li>그리드를 앰프의 커넥터에 연결합니다. 신호를 보려면 사용되는 커넥터 레이아웃에 따라 기준 전극과 접지 전극이 있는 측면에 그리드를 연결합니다.</li>
		<li>앰프의 임피던스 검사를 사용하십시오. 기준 전극과 8 개의 기록 전극 (접지 및 기준 전극을 뺀 총 10 개의 전극)의 임피던스를 확인하십시오. 모두 낮은 임피던스(<10kΩ)를 가져야 합니다. 그런 다음 젤을 닦아냅니다.</li>
	</ol></li>
	<li>옵션 3: 물 알림: 장비에 물 손상을 일으키지 않도록 이 옵션을 주의해서 사용하십시오.<ol><li>모든 전극을 물 한 컵에 담그되 그리드의 꼬리를 건조하게 유지하십시오. 또는 c- 그리드를 물로 채워진 플레이트에 놓습니다 (전극이 플레이트를 향하도록).</li>
		<li>그리드를 앰프의 커넥터에 부착하십시오.</li>
		<li>앰프의 임피던스 검사를 사용하십시오. 기준 전극과 8 개의 기록 전극 (접지 및 기준 전극을 뺀 총 10 개의 전극)의 임피던스를 확인하십시오. 모두 낮은 임피던스(<10kΩ)를 가져야 합니다. 그런 다음 c-그리드를 티슈로 건조시킵니다.</li>
	</ol></li>
</ol>2. 참가자 준비
참고: 고품질 녹음을 위해 참가자는 깨끗하고 건조한 모발이어야 하며 헤어 제품(예: 스타일링 제품) 또는 스킨 제품을 사용해서는 안 되며 메이크업을 해서는 안 됩니다. 가능하면 참가자는 녹음 직전에 순하고 중성적인 샴푸로 머리카락을 씻고 귀 주변도 씻어야합니다. 참가자들에게 준비 단계 중 불편한 것이 있는지 표시하도록 요청하십시오.
<ol><li>참가자를 준비하기 위해 실험자는 귀 뒤와 주변 영역에 접근해야합니다. 머리가 긴 참가자의 경우 더 쉽게 접근할 수 있도록 머리핀을 사용하십시오.</li>
	<li>참가자의 귀 주위에 c-그리드를 배치하여 어떻게 맞는지 확인합니다. 또한 귀를 만지지 않고 귀 주위에 배치 할 수 있는지 확인하십시오. 잠시 후 불편할 수 있으므로 귀 뒤쪽이나 귓불에 닿지 않도록하십시오. 이 사전 피팅은 또한 덮을 영역을 표시하므로 청소해야 합니다. 알림: 이 그리드는 한 가지 크기로 제공되며 모든 귀 크기에 맞지 않습니다. 큰 귀의 경우 작은 가위로 C 내부의 전극 주변의 플라스틱 일부를 자릅니다. 전극이나 전도성 경로를 절단하지 않도록 각별히 주의하십시오.</li>
	<li>연마 전극 젤을 티슈에 작은 방울 떨어 뜨립니다. 젤을 사용하여 참가자의 귀 주위의 피부를 약간의 압력으로 청소하되 참가자가 편안하게 유지하는지 확인하십시오. 덮을 전체 영역을 넉넉하게 청소하십시오.</li>
	<li>티슈를 알코올에 담그고이 티슈로 귀 뒤를 청소하십시오.</li>
	<li>깨끗한 수건으로 청소 한 부분을 말리십시오.</li>
	<li>더 높은 수준의 편안함을 위해 선택적으로 귀 뒷면에 작은 테이프를 붙입니다.</li>
	<li>다른 귀에 대해 위의 모든 단계 (2.1-2.5 단계)를 반복하십시오.</li>
</ol>3. 그리드 준비 및 피팅
알림: 양면 테이프를 사용하여 c-그리드를 부착하는 방법에는 여러 가지가 있습니다. 여기에는 두 가지 옵션이 있습니다 : 전체 표면을 덮는 C 자형 스티커 (제조업체에서 제공)와 전극 주위에 개별적으로 배치되는 작은 원형 스티커 (예 : 재사용시).
<ol><li>각 전극 주위에 양면 접착 스티커(C자형 또는 개별 스티커)를 부착합니다. 스티커가 전극의 전도성 표면을 덮지 않도록하십시오.</li>
	<li>각 전극에 전극 젤의 작은 방울 (렌즈 콩 크기)을 넣으십시오. 젤을 너무 많이 사용하면 접착 재료에 쏟아져 피부에 대한 접착력이 떨어질 수 있으므로 사용하지 마십시오. 너무 많은 젤은 전극 사이에 다리를 만들 수도 있습니다.</li>
	<li>접착 스티커의 덮개를 제거합니다. 이 단계에서 젤이 제거 된 경우 젤을 다시 바르십시오. 대안적으로, 첫 번째 덮개를 제거하고, 그 다음에 젤을 적용하십시오; 그러나 이것은 젤이 실수로 접착제에 쏟아지지 않도록 매우 안정적인 손이 필요합니다.</li>
	<li>참가자에게 머리카락을 귀에서 멀리 떨어 뜨려 피팅을 방해하지 않도록 요청하십시오. 스티커가 피부에 직접 닿도록 머리카락을 최대한 치우십시오. 헤어 라인에 따라 항상 가능한 것은 아닙니다 (예 : 귀 바로 위에 머리카락이있는 경우).</li>
	<li>귀 주위에 그리드를 놓고 제자리에 있으면 피부에 밀어 넣습니다. 참가자에게 불편할 수 있으므로 귀에 너무 가까이 두지 마십시오. 그리드와 귀 뒷면 사이에 약간의 공간 (1mm-2mm)을 두십시오. 또한 참가자에게 전극을 누르도록 요청하십시오.</li>
	<li>다른 귀에 대해 위의 모든 단계 (3.1-3.5 단계)를 반복하십시오.</li>
	<li>헤어클립을 제거합니다. 필요한 경우 안경이나 안면 마스크 스트립을 귀에 조심스럽게 놓습니다.</li>
</ol>4. 연결
<ol><li>커넥터를 앰프에 연결합니다. 이 단계에서 c-grid를 과도하게 구부리거나 당기지 마십시오.</li>
	<li>접점을 커넥터에 꽂습니다. 접점이 올바른 쪽에 연결되어 있는지 확인하십시오. c-그리드 내부의 노출된 접점이 커넥터의 접점을 향하도록 합니다. 알림: 사용 중인 커넥터의 레이아웃(접지 위치 및 기준 전극 포함)을 아는 것이 중요합니다. 사용 중인 시스템에 따라 레이아웃이 다를 수 있습니다. 커넥터를 빌드하려면 https://uol.de/psychologie/abteilungen/ceegrid 방문하십시오. 올바른 커넥터를 사용하면 c-grid를 모든 증폭기에 연결할 수 있습니다.</li>
	<li>앰프를 제자리에 고정하려면 예를 들어 헤드밴드를 사용하여 헤드에 고정하십시오. 참고: 올덴부르크 연구소는 nEEGlace라는 넥 스피커에 내장된 앰프를 사용합니다. nEEGlace는 설정을보다 편안하고 빠르게 만듭니다.</li>
</ol>5. 임피던스 및 데이터 확인
<ol><li>블루투스를 통해 앰프를 스마트 폰 (선택 사항 : 노트북)에 연결합니다.</li>
	<li>증폭기의 임피던스 체크로 전극의 임피던스를 확인하십시오. 임피던스는 일반적으로 시간이 지남에 따라 (5 분에서 10 분) 개선되며 처음에는 각 전극에 대해 10kΩ 미만일 필요가 없습니다. 임피던스가 높은 전극 아래에 더 많은 젤을 넣지 마십시오.</li>
	<li>뇌파 신호를 확인하십시오. 참가자에게 턱을 움켜 쥐고, 눈을 깜박이고, 눈을 감도록 요청하십시오 (알파 활동). 신호에서 해당 아티팩트 및 알파 활동을 관찰합니다. 모든 전극이 좋은 신호를 제공하는지 확인하십시오. 결과 EEG 신호가 좋지 않으면 그리드를 제거하고 참가자의 귀 주위에 남아있는 젤을 닦아 내고 새 젤을 장착하십시오.</li>
	<li>녹음을 시작합니다.</li>
</ol>6. 제거 및 정리
<ol><li>데이터 녹음이 끝나면 앰프에서 전화 (또는 노트북)를 분리하십시오. 증폭기에서 그리드를 분리하고 참가자에서 증폭기를 제거합니다. 참가자에게서 c-그리드를 부드럽게 제거합니다. c-grid를 너무 많이 구부리거나 참가자의 머리카락을 뽑지 않도록 하십시오. 참가자들이 티슈나 수건으로 몸을 씻을 수 있도록 합니다.</li>
	<li>그리드를 물에 몇 분 동안 담그십시오. 그들은 완전히 잠길 수 있습니다.</li>
	<li>손상을 방지하기 위해 스티커를 조심스럽게 분리하십시오. 남은 젤을 헹굽니다. 그리드를 자연 건조시킵니다. 전극의 전도성 표면을 문지르지 마십시오.</li>
	<li>c-그리드는 어둡고 건조한 곳에 안전하게 보관하십시오.</li>
</ol>

<ol><li>Hölle, D., Meekes, J., Bleichner, M. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mobile+ear-EEG+to+study+auditory+attention+in+everyday+life%5BTitle%5D)+AND+%22Behavior+Research+Methods%22%5BJournal%5D)">Mobile ear-EEG to study auditory attention in everyday life.</a> Behavior Research Methods. 53 (5), 2025-2036 (2021).</li>
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<li>Getzmann, S., Reiser, J. E., Karthaus, M., Rudinger, G., Wascher, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Measuring+correlates+of+mental+workload+during+simulated+driving+using+cEEGrid+electrodes%3A+A+test-retest+reliability+analysis%5BTitle%5D)+AND+%22Frontiers+in+Neuroergonomics%22%5BJournal%5D)">Measuring correlates of mental workload during simulated driving using cEEGrid electrodes: A test-retest reliability analysis.</a> Frontiers in Neuroergonomics. 2, 729197(2021).</li>
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</ol>

저자는 이해 상충이 없다고보고합니다.

여기에 c-그리드를 사용한 귀-뇌파 기록을 위한 프로토콜이 제공됩니다. 이 프로토콜의 단계를 따르면 고품질 녹음이 보장됩니다. 다음 단락에서는 cap-EEG와 비교하고 프로토콜의 가장 중요한 단계와 몇 가지 모범 사례 권장 사항에 대해 논의하고 일부 수정 사항에 대해 논의합니다.
c-그리드와 캡 뇌파 및 인이어 뇌파의 비교 c-grid를 사용하면 일상 생활 환경에서 뇌 활동을 눈에 거슬리지 않게 기록할 수 있으며 더 긴 녹음에 적합합니다. 캡 뇌파에 비해 몇 가지 장점이 있습니다. 첫째, 무게, 편안함 및 낮은 가시성으로 인해 일상 활동 참가자를 거의 제한하지 않습니다1. 둘째, 접착 스티커로 밀봉되어 있기 때문에 전극이 떨어지지 않고 1,3,6 시간 이상 장기간 착용 할 수 있습니다 (한 연구에서 11 시간 이상). 단점은 c-그리드가 캡-뇌파 표면의 일부만 덮기 때문에 모든 목적으로 캡-뇌파를 대체할 수 없다는 것입니다. 그러나 가볍고 눈에 거슬리지 않으며 설치가 빠르고 최소한의 제한 솔루션이 필요한 경우(예: 작업장에서) c-grid는 관련 신경 정보를 제공할 수 있습니다.
참가자 간의 결과 비교는 cap-EEG에 비해 c-grids에서 잠재적으로 더 어렵습니다. cap-EEG의 경우 종종 국제 10-20 시스템을 사용하여 연구 간 및 머리 크기가 다른 참가자 간의 결과 비교를 용이하게합니다. 이 시스템에서, 전극은 특정 해부학적 랜드마크(즉, 앞뒤를 위한 나시온 및 이니언, 왼쪽에서 오른쪽을 위한 귀)에 대해 위치된다. 실제로, 상이한 캡 크기가 상이한 헤드 크기를 고려하고 따라서 최적의 전극 위치를 근사화하기 위해 사용된다. c-grid는 두 가지 이유로 해당 시스템에 쉽게 통합될 수 없습니다. 첫째, 이들은 현재 하나의 크기로 제공되므로 헤드 크기에 따라 더 많거나 적은 공간을 커버합니다. 둘째, 귀의 모양은 그리드의 위치에 영향을 미칩니다. 일반적으로 맨 위에 있는 두 개의 전극은 귀 바로 위에 있지만 귀 모양에 따라 앞이나 뒤로 더 기울어질 수 있습니다. 우리는 전극 위치의 이러한 변화가 관련성이 있을 만큼 충분히 큰지 조사한 연구를 알지 못합니다.
귀-뇌파를 측정하는 또 다른 접근법은 전극을 귀 내부, 예를 들어 외이도 또는 콘차(23,24,25)에 배치하는 것이다. 이러한 접근법은 c-그리드보다 훨씬 낮은 가시성을 제공하지만, 전극들(26) 사이의 작은 거리로 인해 더 낮은 진폭을 갖는 신호들을 기록하도록 유도한다.
가장 중요한 단계 일반적으로 EEG, 특히 모바일 귀 중심 EEG는 여전히 어려운 기술로 남아 있습니다. 따라서 참가자의 신중한 준비와 그리드 배치는 시간이 지남에 따라 우수한 데이터 품질을 보장하는 데 필수적입니다. 준비는 참가자의 머리카락과 피부로 시작됩니다. 귀 주위의 머리카락과 피부는 씻고 말려야합니다. 그 외에도 실험자는 연마 젤과 알코올로 귀 주위를 조심스럽게 청소하고 그리드가 접착 스티커로 단단히 부착되어 있는지 확인해야합니다. 이러한 단계는 중요하며 우수한 전극-피부 접착력과 장기간 낮은 임피던스를 보장하기 위해 신중하게 수행해야 합니다. 특히 피부 청소는 성공적인 녹음과 실패한 녹음의 차이를 만들 수 있습니다.
그러나 적절한 주의를 기울이더라도 개별 전극의 임피던스는 전극 배치 직후에도 여전히 불량할 수 있습니다. 일반적으로 전극-스킨 계면은 시간이 지남에 따라 안정화되며 임피던스가 5분에서 15분 이내에 감소하는 것을 종종 관찰합니다. 신호 품질이 계속 좋지 않으면 그리드를 완전히 제거하고 참가자의 귀 주위에 남아있는 젤을 닦아 내고 새 젤을 장착하는 것이 좋습니다. 이전에 제거한 그리드를 청소하고 준비하는 것보다 새 그리드를 장착하는 것이 더 빠릅니다. 그리드가 장착된 후 개별 전극에 전극 젤을 추가하는 것은 스티커의 접착력을 손상시킬 수 있고 인접한 전극의 브리징으로 이어질 수 있으므로 권장하지 않습니다.
그리드가 배치되고 전극의 임피던스가 낮 으면 데이터 기록을 시작할 수 있습니다. 더 긴 녹음(>1시간)의 경우 처음에 간단한 데이터 품질 검사를 수행해야 합니다. 예를 들어, 3 분 청각 괴상한 작업이 본 연구에서 예시되며, 이는 우수한 신호 품질을 보장하기 위해 신속하게 수행 및 분석 될 수 있습니다.
어떤 경우에는 그리드가 귀에 비해 너무 작거나(절단 후에도) 헤어라인이 귀에 너무 가까워 그리드가 피부에 달라붙지 않는 경우와 같이 c-grid로 기록하는 것이 전혀 불가능할 수 있습니다. 그리드가 일부 머리카락 위로 "떠 다니면"연구원은 고품질 데이터를 기대할 수 없습니다.
문제 해결 임피던스 및/또는 신호 불량 이러한 문제를 피하려면 피팅하기 전에 피부를 조심스럽게 청소해야합니다. 또한 피팅 전에 각 전극의 기능을 테스트해야 합니다. 예를 들어, 그리드가 커넥터에 올바르게 연결되어 있고 각 전극이 피부에 단단히 닿았는지 확인한 다음 임피던스와 신호가 향상 될 때까지 몇 분 동안 기다려야합니다. 피팅 후 기능을 추가로 확인하려면 개별 전극을 누르고 결과 신호를 확인해야합니다. 각 전극의 해당 신호가 응답을 나타내면 전극은 원칙적으로 기능적입니다. 위의 모든 단계가 도움이되지 않으면 그리드를 제거하고 참가자의 귀 주위에 남아있는 젤을 닦아 내고 새 젤을 장착해야합니다.
신호가 없는 상황 먼저 그리드가 앰프에 제대로 연결되어 있는지 확인하고 그리드 커넥터가 거꾸로 되어 있지 않은지 확인해야 합니다. 접지 전극과 기준 전극이 연결된 경우에만 신호가 있습니다. 접지와 기준이 왼쪽, 오른쪽 또는 양쪽에 있는지 여부는 커넥터에 따라 다릅니다.
녹음 중 신호가 악화됨 이 문제에 대해 해결해야 할 몇 가지 이유가있을 수 있습니다. 첫째, 일부 전극이 피부에서 분리되었을 수 있습니다. 이는 전극 젤의 잔해, 전극 아래의 머리카락 또는 참가자의 간섭(예: 귀 주위 긁힘 또는 안경 조정)으로 인해 접착제가 손상될 때 발생할 수 있습니다. 둘째, 그리드와 증폭기 사이의 연결에 문제가 있을 수 있습니다(즉, 그리드가 증폭기에서 당겨졌거나 위치가 이동했을 수 있음). 마지막으로, 그리드는 사용 중에 손상을 입었을 수 있습니다. 이것은 c- 그리드의 꼬리가 너무 강하게 구부러진 경우에 발생할 수 있습니다.
동일한 신호를 표시하는 채널 이 경우 전극이 브리지됩니다. 그리드를 제거하고 참가자의 귀 주위에 남아있는 젤을 닦아내고 새 젤을 장착해야합니다. 또한 브리징을 피하기 위해 각 전극에 렌즈콩 크기의 전극 젤 방울만 사용해야 합니다.
게재위치가 불편하다고 보고한 참가자 편안함이 감소하는 가장 일반적인 이유는 그리드가 귀 뒤쪽에 너무 가깝게 배치되어 있기 때문입니다. c- 그리드와 귀 뒷면 사이에 1mm에서 2mm를 남겨 두어야합니다. 귀 뒤에 부착 된 작은 테이프 조각은 편안함을 높이는 데 도움이됩니다.
방법의 수정 c-그리드는 한 가지 크기로 제공됩니다. 그러나 크기와 관련하여 약간의 유연성을 허용합니다. 안쪽의 플라스틱을 절단하여 큰 귀에 맞게 크기를 줄일 수 있습니다. 전극이나 전도성 경로를 절단하지 않도록 특별한주의를 기울여야합니다.
사용되는 앰프와 녹음 시나리오에 따라 앰프를 본체에 배치하는 다양한 방법이 있습니다. 그리드 꼬리의 고정 된 길이와 귀에서 수평으로 멀어지는 사실은 증폭기의 커넥터를 배치 할 수있는 위치를 제한합니다. 다른 제조업체는 그리드를 특정 증폭기 (모바일 또는 실험실 기반)에 연결하는 어댑터 케이블을 제공합니다. 증폭기를 배치하기 위해 다양한 솔루션이 제안되었습니다. 일부 연구자는 헤드밴드(3)를 사용하는 반면, 다른 연구자는 이를 베이스캡(27)에 통합한다. 짧은 실험의 경우 헤드 밴드가 적합합니다. 더 긴 실험을 위해 앰프를 옷6 또는 본체2에 테이프로 붙이거나, 맞춤형 스트랩에 보관하거나, 목에 두르는 헤드폰에 테이프로 붙이거나1, 산악 자전거에 일반적으로사용되는 목 보호대에 테이프로 붙일 수 있습니다. 우리는 넥 스피커 (청각 자극을 표현하기 위해)와 모바일 EEG 증폭기 및 c- 그리드에 대한 커넥터를 결합한 프로토 타입을 개발했습니다 (건물 지침은 여기에서 찾을 수 있습니다 : https://github.com/mgbleichner/nEEGlace). 우리는 참가자들이 사무실에서 일하는 동안 4 시간 동안 귀 뇌파를 기록한 최근 연구 (준비 중)에서이 접근법을 성공적으로 사용했습니다.
향후 적용 분야 c-grid는 일상 생활에서 장기 녹음을 위한 유망한 도구입니다. 예를 들어, 일상 생활에서 음향 처리를 조사하는 데 사용할 수 있습니다1. 장기 녹음을 통해인지 및 청각 기능의 일주기 변이도 조사 할 수 있습니다28,29. 진단 목적을 위해, 그리드는 간질 발작2, 수면 스테이징6의 장기 모니터링 또는 청각 장치(7,11)에 대한 주의력 측정에 사용될 수 있다.
결론 이 프로토콜은 연구자들이 실험실 안팎에서 이러한 c-grid를 실험할 수 있도록 포괄적으로 장비를 제공합니다. 연구자들이이 프로토콜을 따르고 피부 세척 및 c- 그리드 피팅과 같은 가장 중요한 단계를 포함하여 신중하게 수행하면 귀-EEG 실험을위한 고품질 데이터를 기대할 수 있습니다.

모바일 귀 뇌파 검사 (EEG)를 사용하면 일상 생활에서 뇌 활동을 기록 할 수 있으며 실험실 이외의 신경 처리에 대한 새로운 통찰력을 얻을 수 있습니다1. 일상 생활에 적합하려면 모바일 귀-EEG 시스템이 투명하고 눈에 거슬리지 않으며 사용하기 쉽고 움직임에 강하고 몇 시간 동안 착용해도 편안해야합니다2. c자형 귀-EEG 시스템인 c-grid(cEEGrid라는 이름으로 판매)는 자연 행동에 대한 간섭을 최소화하기 위해 이러한 요구 사항을 충족하는 것을 목표로 합니다. 그리드는 플렉스프린트 재료3에 인쇄된 10개의 Ag/AgCl 전극으로 구성됩니다. 소형, 모바일 증폭기 및 데이터 수집용 스마트폰(4,5)과 결합된 이 그리드는8시간 이상 동안 귀-EEG 데이터를 수집하는 데 사용할 수 있습니다1,6.
실험실에서 수행된 여러 연구는 청각 및 기타 인지 과정을 연구하기 위한 c-그리드의 잠재력을 보여주었습니다. C-grid는 기회 수준 7,8,9,10,11 이상의 정확도로 청각 주의 디코딩에 성공적으로 사용되었습니다. Segaert et al.12는 경미한인지 장애 환자의 언어 장애를 정량화하기 위해이 배열을 사용했습니다. Garrett et al.13은 이러한 배열이 뇌간에서 발생하는 청각 뇌 전위를 포착 할 수 있음을 보여주었습니다. 청각 영역에 초점을 맞춘 연구 외에도 Knierim et al.14는 그리드를 사용하여 알파 파워의 변화로 측정 된 흐름 경험 (즉, 작업에 대한 전체 참여의 감각)을 조사했습니다. 마지막으로 Pacharra et al.15는 시각적 작업을 위해 이러한 그리드를 사용했습니다. 이러한 모든 실험실 기반 연구는 이러한 그리드로 캡처할 수 있는 다양한 인지 과정을 보여줍니다.
이 그리드는 여러 연구에서 알 수 있듯이 실험실 외부의 EEG 기록에도 사용할 수 있습니다. 예를 들어, 이들 어레이는 운전 시뮬레이터(16, 17)에서 정신적 부하를 평가하고, 비행 시뮬레이터(18)에서 임계 경보음의 비인식인 부주의한 난청을 연구하는데 사용되어 왔다. 그리드는 간질 발작2 및 수면 병기6의 장기 모니터링과 같은 장기 기록에 특히 유망합니다. Hölle et al.1은 이 그리드를 사용하여 6시간 동안 사무실 하루 동안 청각적 주의력을 측정했습니다. 요컨대, 이러한 모든 연구는 실험실 안팎의 다양한 뇌 과정을 조사 할 수있는 잠재력을 강조합니다.
모든 EEG 기록은 유효한 결과를 얻기 위해 신중한 준비가 필요합니다. 이는 참가자의 이동으로 인해 실험실에서보다 더 많은 아티팩트가 예상될 수 있는 모바일 애플리케이션에 특히 중요합니다. 최적의 결과를 얻으려면 특정 준비 단계가 필요합니다. 그리드를 준비하고, 참가자를 데이터 수집에 준비하고, EEG 기록을 위해 그리드를 피팅 및 연결하는 데 중요한 단계를 설명합니다. 우리는 잠재적 인 실수를 지적하고 첨부 파일이 적절하지 않은 경우 데이터 품질이 좋지 않은 예를 보여줍니다. 마지막으로 피아노로 연주되는 괴짜 작업의 대표 결과가 표시됩니다.

<table><tbody><tr><td>연마 젤: Abralyt HiCl</td><td>easycap GmbH, 독일</td><td></td><td></td></tr><tr><td>AFEx 앱</td> 모범<td>적인 데이터 기록을 위한</td>독일 <td></td><td>올덴부르크 대학교</td>, 오픈 소스: https://zenodo.org/record/5814670#.Y0AavXZByUk</tr><tr><td>Alcohol</td><td>Carl Roth GmbH + Co. KG, 독일</td><td></td><td>70% 이소프로판올, 30% 증류수</td></tr><tr><td>c-그리드: cEEGrid</td><td>TSMI, Oldenzaal, 네덜란드</td><td></td><td></td></tr><tr><td>cEEGrid 커넥터</td> 독일 <td></td><td>올덴부르크 대학교</td><td>코스텀 빌드</td></tr><tr><td>EEG 수집 앱: Smarting</td><td>mBrainTrain, 세르비아</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Matlab</td> The <td>MathWorks, Inc., 미국</td><td></td><td>데이터 분석 및 그림 생성에 사용</td></tr><tr><td>의료 테이프: Leukosilk</td><td>BSN medical GmbH, 독일</td><td></td><td></td></tr><tr><td>모바일 EEG 증폭기: Smarting MOBI</td><td>mBrainTrain, 세르</td><td></td><td></td>비아</tr><tr><td>멀티미터</td><td>PeakTech Pr&uuml; f- und Messtechnik GmbH, 독일</td><td></td><td>전극</td></tr><tr><td>nEEGlace</td><td>올덴부르크 대학의 기능을</td> 확인하기 위한 선택적 장치, 독일 <td></td> 통합 <td>EEG 증폭기 (Smarting, mBrainTrain, Serbia) 및 cEEGrid 커넥터가 있는 의상을 입힌 넥스피커</td></tr><tr><td>, 종이 닦음&nbsp;</td><td>-</td><td></td><td></td></tr><tr><td>기록 -</td> 우리의 <td>모범적 인 데이터 기록</td>을위한 독일 <td></td><td>올덴부르크 대학교</td> 앱, 오픈 소스 : https://github.com/NeuropsyOL/Pocketable-Labs</tr><tr><td>스마트 폰 : Google Pixel 3a&nbsp;</td><td>Google LLC, 미국</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Yahama Digital Piano P-35</td><td>Hamamatsu, 일본</td><td></td> 모범<td>적인 데이터 기록</td></tr></tbody></table>

귀 뇌파 검사로 뇌 활동 기록

Recording Brain Activity with Ear-Electroencephalography

c-grid(귀 뇌파 검사, cEEGrid라는 이름으로 판매됨)는 귀 주위에 부착한 후 뇌 활동을 조사하는 데 사용할 수 있는 눈에 거슬리지 않고 편안한 전극 어레이입니다. c-grid는 실험실 외부에서, 심지어 하루 종일 장기간 사용하기에 적합합니다. 실험실 이외의 연구를 포함하여 이전 연구에서 볼 수 있듯이 이러한 그리드를 사용하여 다양한인지 과정을 연구 할 수 있습니다. 고품질 귀 뇌파 데이터를 기록하려면 신중한 준비가 필요합니다. 이 프로토콜에서는 성공적인 구현에 필요한 단계를 설명합니다. 먼저, 기록 전에 그리드의 기능을 테스트하는 방법을 보여줍니다. 둘째, 참가자를 준비하는 방법과 고품질 데이터를 기록하는 가장 중요한 단계인 c-grid를 맞추는 방법에 대한 설명이 제공됩니다. 셋째, 그리드를 증폭기에 연결하는 방법과 신호 품질을 확인하는 방법에 대한 개요가 제공됩니다. 이 프로토콜에는 c-grid 녹음을 성공적으로 만드는 모범 사례 권장 사항과 팁이 나열되어 있습니다. 연구원들이 이 프로토콜을 따른다면 실험실 안팎에서 c-그리드를 실험할 수 있는 포괄적인 장비를 갖추게 됩니다.

이 프로토콜을 따를 때 각 전극의 임피던스는 일반적으로 10kΩ 미만이거나 그리드를 배치한 후 몇 분 후에 이 값에 접근하며(그림 1), 이는 전극-피부 접촉이 양호함을 나타냅니다. 참고로, 임피던스는 장착 후 2시간 이내에 여전히 향상될 수 있습니다.
그림 2 는 처리되지 않은 다른 EEG 신호를 보여줍니다. 그림 2A 는 겔을 사용하지 않을 때 데이터가 어떻게 보이는지 보여줍니다. 전도성 젤이 필요하며 젤을 사용하지 않으면 그리드가 제대로 작동하지 않습니다. 너무 많은 젤을 사용하면 전극이 연결될 수 있습니다. 이 시나리오의 데이터는 그림 2B에 나와 있습니다. 브리지 전극은 정확히 동일한 신호를 보여줍니다. 준비 및 피팅을 신중하게 수행하면 그림 2C에 표시된 것처럼 고품질 데이터를 기대할 수 있습니다.
도 3은 하나의 참가자를 갖는 예시적인 이벤트 관련 전위(ERP) 패러다임(oddball task)으로부터의 절차 및 데이터를 도시한다. 도 3A는 패러다임을 도시한다. 특히, 실험자는 피아노에서 두 개의 다른 음표 (중간 C 및 중간 G)의 미리 정의 된 시퀀스를 연주했습니다. 중간 C는 자주 연주되었고 (328 회), 중간 G는 드물게 연주되었습니다 (78 회). 참가자는 드문 메모를 계산해야했습니다. 오픈 소스 AFEx 앱은 모든 톤에 대한 톤 시작, 음량(RMS) 및 스펙트럼 콘텐츠(PSD)를 기록했습니다. Record-A 앱은 음향 기능과 EEG4를 동시에 녹음했습니다. 분석에서, 드물고 빈번한 톤은 파워 스펙트럼 밀도 (PSD; 자세한 내용은 Hölle et al.19 참조)에 따라 구별되었다. EEG 데이터는 0.1Hz에서 고역 통과 필터링되었고 25Hz에서 저역 통과 필터링되었습니다. 공간 필터는 일반화된 고유벡터 분해를 사용하여 계산되었으며, 이는 관심 신호(20)를 최대화한다. 그림 3B, C에서 두 톤 모두에 대한 N1과 계산되어야하는 드문 톤에 대한 P3과 같이 청각 처리의 일반적인 구성 요소가있는 결과 ERP를 관찰 할 수 있습니다. 이러한 결과는 c-그리드 1,3 및 cap-EEG 21,22를 사용한 이전의 괴상한 연구와 일치합니다.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/64897/64897fig01.jpg"> 그림 1: 양호한 임피던스의 예. 모든 값은 킬로옴(kΩ) 단위입니다. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/64897/64897fig01large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/64897/64897fig02.jpg"> 그림 2: 서로 다른 품질을 가진 처리되지 않은 신호의 그림. (A) 전극 젤을 전혀 사용하지 않은 경우 10 초의 데이터 예. (B) 전극이 브릿지 될 때 10 초의 데이터의 예. (C) 실험실에서 획득한 10초의 양호한 데이터의 예. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/64897/64897fig02large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/64897/64897fig03.jpg"> 그림 3: 한 명의 참가자가 있는 이벤트 관련 잠재력(ERP) 패러다임(괴짜 작업)의 결과. (A) 패러다임의 개요. 참가자는 피아노에서 연주되는 일련의 음색을 듣고 드물게 음색을 계산해야했습니다. 스마트 폰은 모든 c- 그리드 채널의 EEG 및 음향 기능 (B) ERP를 동시에 기록했습니다. 약어: REF = 기준 전극; DRL = 접지 전극. (C) 왼쪽 상단 모서리에 표시된 공간 필터를 기반으로 하는 ERP입니다. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/64897/64897fig03large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a>

여기에 제시된 것은 장기간 실험실 안팎에서 뇌 활동을 기록하기 위해 c-grid(귀 뇌파 검사, cEEGrid라는 이름으로 판매됨)를 사용하는 절차입니다. 이 프로토콜은 이러한 배열을 설정하는 방법과 이를 사용하여 뇌 활동을 기록하는 방법을 설명합니다.

The c-grid (ear-electroencephalography, sold under the name cEEGrid) is an unobtrusive and comfortable electrode array that can be used for investigating ...

안녕하세요, 저는 올덴부르크 대학의 일상 생활 신경 생리학 그룹의 Martin Bleichner입니다. 우리는 cEEGrid를 사용하여 실험실 밖에서 뇌 과정을 연구합니다. cEEGrid의 가장 큰 장점은 일상 생활에서 뇌파를 기록 할 수 있다는 것입니다.이 프로토콜의 목표는 고품질 귀-EEG 데이터를 얻는 데 도움이 되는 것입니다. cEEGrid를 사용하여 최적의 결과를 얻는 방법, cEEGrid를 준비하는 방법, 참가자를 준비하는 방법 및 녹음을 수행하는 방법을 보여줍니다. cEEGrid에는 양면이 있습니다.외부에 검은색 텍스트가 있습니다. 전극의 전도성 표면은 내부에 있으며 녹음 중에 참가자의 피부를 향합니다. cEEGrids를 조심스럽게 다루십시오.전도성 표면을 만지지 말고 cEEGrid를 과도하게 구부리지 말고 당기지 마십시오. cEEGrid가 작동하는지 확인하려면 녹화 전에 테스트하는 것이 좋습니다. 이미 사용 된 cEEGrids는 다시 재사용 할 수도 있습니다.각 전극을 확인하려면 멀티 미터를 사용할 수 있습니다. 저항을 측정하기 위해 멀티 미터를 설정 한 다음 멀티 미터의 한 핀을 cEEGrid 전극에 연결하고 다른 핀을 cEEGrid의 해당 접점에 연결합니다. 저항을 측정하는지 확인하십시오.또는 전극 젤을 사용하여 모든 cEEGrid 전극을 연결할 수 있습니다. 전극 사이에 틈이 없는지 확인하십시오. 전극을 연결한 후 cEEGrid를 증폭기의 커넥터에 연결합니다.신호를 보려면 커넥터 레이아웃에 따라 기준 및 접지 전극이 있는 쪽에 cEEGrid를 연결해야 합니다. 모든 전극에 대해 낮은 임피던스가 보이는지 확인하십시오. 8개의 녹음 전극이 켜지는 것을 볼 수 있습니다.그런 다음 젤을 닦아냅니다. 최적의 녹음을 위해 참가자는 제품 없이 깨끗하고 건조한 모발을 가져야 합니다. 참가자를 준비하려면 귀 뒤와 주변 영역에 접근해야합니다.긴 머리카락의 경우 쉽게 접근할 수 있도록 헤어클립을 사용하십시오. 참가자의 귀 주위에 cEEGrid를 배치하여 어떻게 맞는지 확인합니다. 또한 귀에 닿지 않고 귀 주위에 위치 할 수 있는지 확인하십시오.cEEGrid는 귀 뒤쪽이나 귓불을 만져서는 안되며, 이는 잠시 후 불편할 수 있습니다. 이 재 피팅은 또한 cEEGrid가 덮을 영역을 나타내며 나중에 청소해야합니다. cEEGrids는 한 가지 크기로 제공되며 모든 귀 크기에 맞지 않을 수 있습니다.큰 귀의 경우 작은 가위로 C 내부의 전극 주변의 플라스틱 일부를 자릅니다. 전극이나 전도성 경로를 절단하지 않도록 특별한주의를 기울이십시오. 연마 전극 젤을 사용하여 약간의 압력으로 참가자의 귀 주위의 피부를 청소하되 참가자가 편안하게 유지하는지 확인하십시오.cEEGrid로 덮일 전체 영역을 넉넉하게 청소하십시오. 참가자들에게 준비 단계 중 불편한 점이 있는지 표시하도록 요청하십시오. 젤을 바른 후 알코올로 귀 뒤를 청소하십시오.그런 다음 깨끗한 수건으로 말리십시오. 피부 청소는 성공적인 녹음과 실패한 녹음의 차이를 만들 수 있습니다. 추가 옵션으로 귀 뒤에 작은 의료용 테이프 줄무늬를 배치하여 더 높은 수준의 편안함을 얻을 수도 있습니다.각 전극 주위에 양면 접착 스티커를 부착합니다. 스티커가 전극의 결합 표면을 덮지 않도록하십시오. 그런 다음 각 전극에 렌즈 콩 크기의 소량의 전극 젤을 넣으십시오.젤을 너무 많이 사용하면 접착 물질에 쏟아져 피부에 대한 접착력이 떨어질 수 있으므로 사용하지 마십시오. 너무 많은 젤은 전극 사이에 다리를 만들 수도 있습니다. 접착 스티커를 제거합니다.이 단계에서 젤이 제거 된 곳에 젤을 다시 바르십시오. 참가자에게 머리카락을 귀에서 멀리 떨어 뜨려 피팅을 방해하지 않도록 요청하십시오. 스티커가 피부에 직접 닿도록 머리카락을 최대한 치우십시오.헤어 라인에 따라 귀 바로 위의 머리카락에 항상 가능한 것은 아닙니다. 귀 주위에 cEEGrid를 배치하고 제자리에 있으면 피부에 밀어 넣습니다. 참가자에게 불편할 수 있으므로 cEEGrid를 귀에 너무 가까이 두지 마십시오.cEEGrid와 귀 뒤쪽 사이에 1-2mm의 공간을 남겨 두십시오. 또한 참가자에게 전극을 누르도록 요청하십시오. 헤어클립을 제거합니다.이제 필요한 경우 안경이나 안면 마스크 스트립을 귀에 조심스럽게 놓을 수도 있습니다. 다른 귀에 대해이 절차를 반복하십시오. 요약하면, 먼저 연마 젤로 피부를 닦으십시오.둘째, 알코올로 피부를 닦으십시오. 셋째, 깨끗한 수건으로 문지릅니다. 일부 cEEGrids에는 여기에 표시된 것처럼 미리 부착된 C자형 스티커도 함께 제공됩니다.절차는 동일하게 유지됩니다. 각 전극에 전극 젤을 소량 떨어 뜨리고 C 자형 스티커를 제거하십시오. 다시 cEEGrid를 귀 주위에 놓고 제자리에 있으면 피부에 누르십시오.cEEGrid가 잘 붙지 않거나 신호 품질이 좋지 않은 경우 cEEGrid를 제거하고 참가자의 귀 주위에 남아 있는 젤을 닦아내고 새 cEEGrid를 장착하는 것이 좋습니다. 다음 단계에서는 cEEGrid를 증폭기에 연결합니다. 커넥터를 모바일 EEG 앰프에 연결하십시오.그런 다음 cEEGrid를 커넥터에 연결합니다. cEEGrid는 올바른 커넥터가있는 모든 앰프에 연결할 수 있습니다. 접지 및 기준 전극의 위치를 포함하여 커넥터의 레이아웃을 알고 있는지 확인하십시오.앰프를 제자리에 고정하려면 예를 들어 헤드 밴드를 사용할 수 있습니다. 또는 여기서는 넥 스피커에 내장 된 앰프를 사용하여 nEEGlace라고합니다. nEEGlace는 설정을보다 편안하고 빠르게 만듭니다.연결하는 동안 cEEGrid를 과도하게 구부리거나 cEEGrid를 당기지 마십시오. cEEGrids의 오른쪽을 커넥터에 꽂는 데 주의하십시오. 스마트 폰이나 노트북에 연결되면 전극의 임피던스를 확인하십시오.임피던스는 일반적으로 시간이 지남에 따라 개선되며 처음에는 각 전극에 대해 10킬로옴 미만일 필요가 없습니다. 다음으로 EEG 신호를 간단히 확인하십시오. 참가자에게 턱을 움켜 쥐고 눈을 깜박이고 눈을 감고 각각의 EEG 신호를 보도록 요청하십시오.이 시점까지 모든 것이 작동하면 실험을 시작하고 데이터를 수집할 준비가 된 것입니다. 데이터 기록이 끝나면 앰프에서 cEEGrid를 분리하고 앰프를 제거합니다. 참가자에게서 cEEGrids를 부드럽게 제거합니다.cEEGrid를 너무 많이 구부리거나 참가자의 머리카락을 뽑지 않도록하십시오. cEEGrids를 청소하려면 몇 분 동안 물에 담근 다음 접착 스티커를 조심스럽게 분리하고 남아 있는 전극 젤을 헹굽니다. 다시 말하지만, 재료가 긁히지 않도록주의하십시오.cEEGrids가 건조 된 후 다시 재사용 할 수 있습니다. 실험자가 cEEGrids를 사용할 때 저지를 수있는 몇 가지 실수가 있습니다. 여기서 우리는 그것들의 몇 가지 모범적 인 데이터를 보여줍니다.여기서 우리는 젤을 사용하지 않을 때 데이터가 어떻게 보이는지 보여줍니다 cEEGrids는 젖은 전극을 가지고 있으며 젤을 사용하지 않으면 작동하지 않습니다. 너무 많은 젤을 사용하면 cEEGrid의 전극이 연결될 수 있습니다. 이 시나리오에 대한 데이터는 다음과 같습니다.브리지 전극은 정확히 동일한 신호를 보여줍니다. 준비와 피팅을 신중하게 수행하면 여기에 표시되는 고품질 데이터를 기대할 수 있습니다. 마지막으로, 우리는 피아노 연주 괴짜 작업을 녹음했는데, 한 음색을 자주 연주하고 다른 음색을 자주 연주하지 않았습니다.참가자는 드문 톤을 세도록 지시 받았다. 이 실험의 데이터는 다음과 같습니다. 여기서는 드문 신호음에 대한 P3 구성 요소와 같은 예상되는 ERP 응답을 볼 수 있습니다.이 단계를주의 깊게 따르면 고품질의 귀 뇌파 데이터를 얻을 수 있습니다. 이 프로토콜이 연구를 발전시키는 데 도움이되기를 바랍니다.

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Research

연구

JoVE Journal

Neuroscience

신경과학

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배우세요 귀 뇌파 검사(cEEGrid)를 활용한 일상 환경에서의 뇌 활동 기록 방법입니다. 피험자 피부 준비와 전극 배치를 통해 고품질 EEG 데이터를 수집하는 기술을 익히세요.

귀 뇌파 검사로 뇌 활동 기록

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