Functionele Mapping met gelijktijdige MEG en EEG
June 14th, 2010
We maken gebruik van magneto (MEG) en elektro-encefalogram (EEG) tot hersengebieden die betrokken zijn bij het verwerken van eenvoudige zintuiglijke prikkels kaart.
Hallo, ik ben Markham van het Martino Center in het Massachusetts General Hospital. Hallo, ik ben Han Liu, ook van het Martino Center. Vandaag laten we u een protocol zien voor het verzamelen en analyseren van MEC- en EC-gegevens met behulp van auditieve somatosensorische signalen.
En dit werd gestimuleerd om de primaire sensorische COI's te lokaliseren. We gebruiken deze procedure in ons lab om zowel gezonde vrijwilligers als AP-epilepsiepatiënten die in aanmerking komen voor een operatie te bestuderen. Dus laten we beginnen.
Begin met het controleren van de afstemming van het MEG-systeem. Zorg ervoor dat alle kanalen goed zijn afgesteld en dat het gemiddelde ruisniveau onder de drie femto Tesla per centimeter op Plano-gradiometerkanalen ligt, en onder de drie femto Tesla op magnetometerkanalen. Verzamel vervolgens een segment van lege ruimtegegevens gedurende vijf minuten om een schatting van de achtergrondruis te verkrijgen.
Stel nu de somatosensorische auditieve en visuele stimuli in die tijdens het experiment aan het proefdier worden gepresenteerd. Dit wordt bereikt met een stimuluscomputer, een projector geïnstalleerd buiten de afgeschermde ruimte en een somatosensorische elektrische stimulator. Om het proefdier voor te bereiden op het experiment, moet u eerst ervoor zorgen dat ze vrij zijn van magnetische materialen en vervolgens ze in een afgeschermde ruimte brengen en enkele MEG-gegevens verzamelen om te controleren of er geen tekenen van magnetische artefacten zijn.
Nu het proefdier vrij is van alle artefacten, plaats de EEG-kap op het hoofd van het proefdier en injecteer geleidende gel in elke elektrode. Zodra de dop op zijn plaats is en klaar is, bevestigt u de EOG-elektroden en de referentie-elektrode en controleert u of de impedanties van EEG en alle andere elektroden onder de 10 kilo zijn. Plaats vervolgens de hoofdpositie-indicator of HPI-spoelen en positioneer ze zodat ze onder het gebied liggen dat wordt bedekt door de MEG-sensorarray en ver van elkaar verwijderd.
Digitaliseer nu de fiduciaire bakens, HPI-spoelen, EEG-elektroden en hoofdvorm. Deze stap wordt buiten de magnetisch afgeschermde ruimte uitgevoerd, met behulp van een 3D-digitalisatieapparaat. Plaats tenslotte het proefdier in de scanner.
Nu de voorbereidingen zijn voltooid, laten we beginnen met het verzamelen van gegevens. Om te beginnen, stelt u de stimulatieprotocollen in op de stimuluscomputer voor somatosensorische mediale zenuwstimulatie. Bevestig de stimulatie-elektroden aan de linker- en rechterpols van het proefdier en verhoog geleidelijk de stimulusintensiteit onder het niveau dat de motorische drempel voor auditieve stimulatie overschrijdt.
Plaats oordopjes op de oren van het proefdier en controleer of het volume geschikt is voor visuele stimulatie. Plaats de achterste projectiescherm voor het proefdier en controleer of de stimulus correct wordt gepresenteerd. Begin nu met het verzamelen van gegevens op het weergavescherm van de ruwe gegevens.
Controleer of alle kanalen correct functioneren en geen artefacten bevatten. Presenteer de stimuli aan het proefdier en sla vervolgens de ruwe gegevens op in online gemiddelden. Bij de gegevensanalyse gebruiken we anatomische MRI-gegevens om de vormen van weefselcompartimenten voor voorwaartse modellering te bepalen en om de M-E-E-G-E-E-G-gegevens te beperken tot het corticale oppervlak.
We gebruiken zowel het huidige dipoolmodel als een verdeelde corticaal beperkte minimumnormoplossing. Lokaliseren van de hersengebieden die reageren op de stimulatie. We hebben u zojuist laten zien hoe u EG- en EG-gegevens kunt verzamelen en analyseren als reactie op visuele, auditieve en enkele andere sensorische ti.
We hebben laten zien hoe deze gegevens kunnen worden geanalyseerd om de primaire sensorische corsis te lokaliseren. Dus dat is het. Bedankt voor het kijken en veel succes met uw experimenten.
View the full transcript and gain access to thousands of scientific videos
Overzicht
Deze studie maakt gebruik van magnetoencefalografie (MEG) en elektro-encefalografie (EEG) om de hersengebieden te onderzoeken die betrokken zijn bij de verwerking van eenvoudige sensorische stimuli. Het onderzoek heeft als doel ons begrip van sensorische verwerking bij zowel gezonde individuen als epilepsiepatiënten te verbeteren.
Belangrijke onderdeels van het onderzoek
Wetenschapsgebied
- Neurowetenschappen
- Elektrofysiologie
- Hersenbeeldvorming
Achtergrond
- Magnetoencefalografie (MEG) en elektro-encefalografie (EEG) zijn niet-invasieve technieken.
- Deze methoden maken real-time monitoring van hersenactiviteit mogelijk.
- Het begrijpen van sensorische verwerking is cruciaal voor zowel fundamentele neurowetenschappen als klinische toepassingen.
- Het onderzoek omvat gezonde vrijwilligers en epilepsiepatiënten.
Doel van het onderzoek
- Om hersengebieden die betrokken zijn bij sensorische verwerking in kaart te brengen.
- Om primaire sensorische centra van belang (COIs) te identificeren.
- Om inzichten te bieden in de neurale mechanismen die ten grondslag liggen aan sensorische perceptie.
Gebruikte methoden
- Verzameling van MEG- en EEG-gegevens.
- Auditieve en somatosensorische stimulatieprotocollen.
- Analyse van hersenactiviteit in reactie op sensorische stimuli.
- Vergelijking van gegevens tussen gezonde individuen en epilepsiepatiënten.
Belangrijkste resultaten
- Identificatie van specifieke hersengebieden die worden geactiveerd door sensorische stimuli.
- Verschillen in sensorische verwerking tussen gezonde individuen en epilepsiepatiënten.
- Inzichten in de functionele organisatie van sensorische verwerking in de hersenen.
- Mogelijke implicaties voor chirurgische kandidaten met epilepsie.
Conclusies
- MEG en EEG zijn effectieve hulpmiddelen voor het bestuderen van sensorische verwerking.
- Bevindingen dragen bij aan het begrip van hersenfunctie in gezondheid en ziekte.
- Verder onderzoek kan klinische benaderingen voor epilepsiebehandeling verbeteren.
Veelgestelde vragen
Executive Industry Relevance
Functional brain mapping using combined MEG/EEG enables precise localization of sensory processing networks, supporting target validation in neuropsychiatric drug discovery. This approach provides quantitative, reproducible neural readouts that enhance predictive confidence in early-stage mechanistic de-risking. The method supports translational continuity from basic neuroscience to preclinical models of sensory dysfunction.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Scientific Value: Enables interrogation of therapeutic hypotheses by mapping cortical responses to sensory stimuli.
- Operational Value: Supports biological de-risking through objective, quantifiable neural activation patterns.
- Predictive Value: Clarifies pathway engagement and functional target validation in disease-relevant neural circuits.
Screening & Assay Development
- Scientific Value: Prepares validated neural systems for downstream compound screening by establishing baseline evoked-response profiles.
- Operational Value: Ensures assay standardization and reproducibility through quality-controlled MEG/EEG acquisition protocols.
- Scalability: Facilitates platform reuse across sensory modalities (somatosensory, auditory, visual) for multiplexed target assessment.
Translational & Preclinical Research
- Translational Value: Provides disease-relevant system alignment by mapping sensory cortices in both healthy and epileptic models.
- Mechanistic De-risking: Enables risk-adjusted advancement decisions via cortical source localization using MRI-constrained minimum-norm estimates.
- Predictive Confidence: Supports biomarker alignment through spatiotemporal dynamics of evoked responses to sensory challenges.
Pipeline & Workflow Integration
The method integrates into early discovery workflows by providing functional validation of sensory targets prior to compound screening and lead optimization.
- Discovery Biology: Supports hypothesis testing and pathway clarification through stimulus-evoked cortical activation mapping.
- Screening: Enables assay readiness via standardized evoked-response acquisition and online averaging of MEG/EEG data.
- Analytics: Delivers quantitative neural readouts through equivalent current dipole modeling and cortically-constrained minimum-norm estimation.
- Translational Research: Connects discovery to preclinical continuity by localizing sensory cortices in epilepsy models using anatomical MRI for forward modeling.
- Enterprise Reuse: Establishes a reusable neuroimaging platform for cross-functional teams studying sensory processing disorders.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence in target validation by reducing mechanistic ambiguity in sensory pathways.
- Operational Value: Enhances reproducibility and standardization through strict QA procedures, noise floor monitoring, and electrode impedance controls.
- Strategic Value: Improves go/no-go decisions by providing objective neural biomarkers of target engagement.
- Portfolio Impact: Enables risk-adjusted prioritization of compounds based on dose-responsive modulation of sensory-evoked potentials.
Implementation Considerations
- Requires expertise in neurophysiology, MEG/EEG acquisition, and inverse modeling techniques.
- Depends on magnetically shielded rooms, 3D digitization systems, and MRI-compatible stimulus delivery hardware.
- Necessitates cross-team standardization of stimulus protocols, artifact rejection criteria, and source localization pipelines.
- Involves adaptation considerations across species and disease models when translating from human epilepsy models to preclinical systems.
- Limited by the need for subject cooperation and artifact-free data collection, particularly in clinical populations with movement or cognitive impairments.
