Methode voor gelijktijdige fMRI/EEG-gegevensverzameling tijdens een gerichte aandachtssuggestie voor differentiële thermische sensatie
January 5th, 2014
We presenteren een protocol voor gelijktijdige verzameling van EEG/fMRI-gegevens en gesynchroniseerde MR-kloksignaalregistratie. We demonstreren deze methode met behulp van een uniek paradigma waarbij proefpersonen 'cold glove'-instructies krijgen tijdens het scannen, en EEG/ fMRI-gegevens worden geregistreerd, samen met handtemperatuurmetingen zowel voor als na hypnotische inductie.
Hallo, ik ben Pamela Douglas, postdoctoraal onderzoeker bij het UCLA Semi Institute en erkend hypnotiseur. In de volgende presentatie demonstreren we onze methode voor gelijktijdige verzameling van E-E-G-F-M-R-I gegevens en een MR-compatibel apparaat voor differentiële thermometrie. We presenteren deze methode met behulp van een uniek paradigma dat hier wordt aangeduid als het cold glove experiment en registreren gegevens, zowel voor als na hypnotische inductie.
We verzamelen eerst gelijktijdige E-E-G-F-M-R-I gegevens en handtemperatuurmetingen terwijl proefpersonen luisteren naar een audioband via MRI-compatibele koptelefoons die hen instrueren om zich voor te stellen dat hun linkerhand kouder wordt, ook bekend als het cold glove paradigma. Enkelvoudige modaliteit EEG-gegevens worden vervolgens geregistreerd tijdens hypnotische inductie. Gelijktijdige E-E-G-F-M-R-I cold glove gegevens worden opnieuw geregistreerd na hypnotische inductie en handtemperatuurmetingen worden gedurende het experiment geregistreerd met behulp van ons MR-compatibel differentiële thermometrieapparaat.
Uiteindelijk kan onze methode voor E-E-G-F-M-R-I gegevensverzameling nuttig zijn in een aantal experimentele paradigma's door multimodale gegevens met hoge temporele en ruimtelijke resolutie niet-invasief te verschaffen. Belangrijk is dat de niet-stationaire aspecten van hersensignaalverwerking gelijktijdige opnamen zeer voordelig maken ten opzichte van seriële gegevensverzameling. Hallo, ik ben Mark Cohen, de technisch directeur van het Staglin Center for Cognitive Neuroscience bij de UCLA, Semial Institute for Neuroscience and Human Behavior.
In deze video zullen we demonstreren hoe we gelijktijdig ELECTROENCEFALOGRAFISCHE of EEG gegevens, functionele magnetische resonantiebeelden en handtemperatuurmetingen kunnen registreren, die allemaal kwantitativ veranderen onder hypnose. We hebben gespecialiseerde technologieën ontwikkeld en gebruikt voor deze metingen, gekoppeld aan een hypnotische inductieprocedure die speciaal is ontworpen om het experimentele protocol te accommoderen. De gelijktijdige verzameling van EEG en FMRI is bijzonder moeilijk omdat elk van de apparaten artefacten creëert in de ander.
De MRI-effecten op EEG zijn bijzonder uitdagend omdat het RF-gedeelte van het beeldvormingssysteem signalen gebruikt tot wel enkele honderden volt, terwijl de opgelegde gradiënten tijdvarierende magnetische velden creëren van meer dan 45 Tesla per seconde. Tegelijkertijd is het kleine EEG-signaal op de schedel slechts enkele microvolts. Zelfs het meten van temperatuur in de MRI heeft obstakels.
De parasitaire radiofrequentiestromen die door elektronische apparatuur reizen, zijn een a priori veiligheidsprobleem en lage emissieniveaus van de digitale temperatuurmeetapparaten kunnen de MR-beelden vervuilen. De EEG-versterker is speciaal ontworpen door electrical geodesics om in zeer nauwe nabijheid van de beeldvormingsmagneet te werken. Vrijwel alle ferromagnetische componenten van de AMP zijn verwijderd en vervolgens in het veldisolatiecontainersysteem of fix besloten.
Je kunt een idee krijgen van de fix-behuizing door de grootte ervan te vergelijken met een standaard EEG AMP van hetzelfde bedrijf. Elk van de EEG-ingangen is elektrisch gefilterd om de koppeling van radiofrequentie-energie in de batterijgevoede versterker uit te sluiten. Om EEG en FMRI samen te verzamelen, moet de timing van beide instrumenten met nanoseconde precisie worden gealigneerd.
Om echter de afscherming te behouden, mogen bekabelde elektrische signalen niet in of uit de scanruimte worden gedragen. Om dit te waarborgen, hebben de ingenieurs van electrical geodesics ons gelijktijdige E-E-G-F-M-R-I systeem geconstrueerd, zodat zowel de timingsignalen als de gedigitaliseerde gegevens via optische vezels door deze poorten worden gevoerd. Hypnotische inductie begint met een kort interview door de hypnotherapeut.
Een idiomotorische suggestie, bekend als de armheftechniek, wordt vervolgens gebruikt voor het hypnotische inductieproces. EEG-gegevens worden geregistreerd met behulp van een 2 56 kanaals MRI-compatibel. GEODESIC sensornetwerk. Impedantieniveaus in elektroden moeten gedurende het experiment ongeveer om de 20 minuten worden gecontroleerd.
Hypnotische vatbaarheid wordt vervolgens beoordeeld via de 12-punts Stanford-schaal voor hypnotische vatbaarheid form C. De proefpersoon betreedt vervolgens de MRI-scanruimte voor gelijktijdige E-E-G-F-M-R-I gegevensverzameling. Na hypnotische inductie hebben we een apparaat ontwikkeld om differentiële handtemperatuurmetingen te verzamelen tijdens gelijktijdige E-E-G-F-M-R-I na de hypnotische cold glove suggestie. Het apparaat bestaat uit twee L 34 temperatuursensoren die zijn aangesloten op een versterker en een digitaal display.
Twee negenvoltbatterijen leveren stroom aan de interne elektronica. We kozen voor de LN 34 sensoren vanwege hun lineaire temperatuurrespons binnen fysiologische bereiken. We voerden een kalibratiestap uit om eventuele fouten in de componenten aan te pakken.
Net voor het experiment bepaalden we het nulpunt van het apparaat door beide temperatuursensoren in een waterbad onder te dompelen. Tijdens het experiment gaf elke afwijking van het nulpunt een verschil aan tussen de temperaturen van de handen van de proefpersoon. Dit geregistreerde temperatuurverschil stelde ons in staat om de effecten van de cold glove suggestie te kwantificeren. En ik wil dat je visualiseert en je voorstelt dat je vanaf je vingertoppen in je vingers, in je hand, in je pols ziet dat het volledig ondergedompeld is.
Onder je linkerhand is volledig ondergedompeld in het ijswater. Terwijl je blijft visualiseren, stel je je voor om deze geweldige sensatie te creëren dat je linkerhand helemaal koud en gevoelloos is, gevoelloos en koud, er is geen gevoel in de hand, helemaal niet. Hoe meer je probeert het te voelen, hoe minder sensaties je zult hebben, en de rechterhand wordt steeds warmer.
Naarmate de linkerhand ijskouder wordt, ijskouder, is het bijna alsof je handen blauw worden. Je kunt zelfs geloven dat het mogelijk is, maar het gebeurt van de vingertoppen naar de vingers naar de pols. We hebben een methode gepresenteerd voor multimodale registratie om elektrofysiologische, motorische en neurovasculaire associaties van een
Overzicht
Dit artikel presenteert een nieuw protocol voor de gelijktijdige verzameling van EEG en fMRI gegevens, samen met gesynchroniseerde MR kloksignaal opname. De methode wordt gedemonstreerd door middel van een uniek paradigma bekend als het koude handschoen experiment, waarbij proefpersonen temperatuurveranderingen in hun handen ervaren tijdens hypnotische inductie.
Belangrijke Studie Componenten
Wetenschapsgebied
- Neurowetenschappen
- Elektrofysiologie
- Functionele Beeldvorming
Achtergrond
- Gelijketijdige EEG en fMRI gegevensverzameling is uitdagend vanwege apparaat artefacten.
- Hypnose kan fysiologische reacties veranderen, waardoor het een waardevol experimenteel paradigma is.
- Differentiële thermometrie kan inzichten geven in cognitieve processen.
- Bestaande methoden isoleren typisch EEG of fMRI, wat de multimodale gegevensanalyse beperkt.
Doel van het Onderzoek
- Om een methode te ontwikkelen voor gelijktijdige EEG en fMRI gegevensverzameling.
- Om de effecten van hypnotische inductie op de temperatuurperceptie van de hand te verkennen.
- Om het begrip van cognitieve processen door middel van multimodale gegevens te verbeteren.
Gebruikte Methoden
- Gelijktijdige EEG en fMRI gegevensverzameling met behulp van gespecialiseerde apparatuur.
- Implementatie van een koud handschoen paradigma tijdens hypnotische inductie.
- Gebruik van MR-compatibele differentiële thermometrie voor temperatuurmeting.
- Calibratie van temperatuursensoren om nauwkeurige metingen te garanderen.
Belangrijkste Resultaten
- Succesvolle verzameling van multimodale gegevens die hersen- en fysiologische reacties onthullen.
- De haalbaarheid van gelijktijdige EEG en fMRI opnames is aangetoond.
- De effecten van hypnotische suggesties op de handtemperatuur zijn gekwantificeerd.
- Er is aangetoond dat de methode verbanden kan onthullen tussen cognitieve processen en fysiologische veranderingen.
Conclusies
- De ontwikkelde methode maakt hoge resolutie, niet-invasieve gegevensverzameling mogelijk.
- Gelijketijdige opnames bieden voordelen ten opzichte van traditionele seriële gegevensverzameling.
- Deze benadering kan worden toegepast op verschillende experimentele paradigma's in de neurowetenschappen.
Veelgestelde Vragen
Executive Industry Relevance
Concurrent EEG/fMRI data collection enables high-resolution, non-invasive assessment of brain activity and physiological responses, supporting mechanistic de-risking in target validation. The method provides predictive confidence by linking cognitive processes to measurable neurovascular and electrophysiological changes. This approach enhances translational continuity from discovery through preclinical research by capturing multimodal outputs under controlled experimental conditions.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Scientific Value: Interrogates therapeutic hypotheses by measuring EEG power spectrum changes during hypnotic induction.
- Operational Value: Enables biological de-risking through simultaneous detection of hand temperature differentials and neural activity.
- Predictive Value: Supports portfolio triage by quantifying physiological responses to cognitive manipulations.
Screening & Assay Development
- Scientific Value: Prepares validated biological systems for downstream workflows via MR-compatible differential thermometry.
- Operational Value: Ensures assay standardization and reproducibility through synchronized EEG/fMRI data collection.
- Scalability: Highlights platform reuse potential with ultra-high density 256-channel EEG and optical fiber signal transmission.
Translational & Preclinical Research
- Scientific Value: Discusses disease relevance through cognitive process modeling via the cold glove paradigm.
- Operational Value: Describes continuity from discovery through preclinical validation by capturing linked electrophysiological and motoric responses.
- Risk-Adjusted Advancement: Addresses mechanistic de-risking by exposing linkages between brain signals and physiological changes.
Pipeline & Workflow Integration
The method positions itself within the discovery continuum from hypothesis testing to lead identification by enabling multimodal data capture under controlled cognitive states.
- Discovery Biology: Supports hypothesis testing and pathway clarification through concurrent EEG/fMRI and temperature measurements.
- Screening: Describes assay readiness and quantitative outputs via MR-compatible differential thermometry and synchronized data acquisition.
- Analytics: Highlights measurements and statistical outputs that help teams compare pre- and post-hypnotic induction states.
- Translational Research: Connects the method to preclinical continuity by linking cognitive suggestions to measurable physiological responses.
- Enterprise Reuse: Frames the method as a reusable capability through field isolation containment systems and optical fiber-based signal transmission.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Predictive confidence, target validation, reduction of mechanistic ambiguity.
- Operational Value: Standardization, reproducibility, and scalability.
- Strategic Value: Better go/no-go decisions, capital efficiency, and reduced late-stage biological risk.
- Portfolio Impact: Risk-adjusted prioritization and advancement decisions.
Implementation Considerations
- Requires expertise in EEG/fMRI synchronization and hypnotic induction protocols.
- Needs instrumentation including high-density 256-channel EEG, field isolation containment system, and MR-compatible differential thermometry.
- Demands cross-team standardization for optical fiber signal transmission and nanosecond timing alignment.
- Involves adaptation considerations across model systems due to subject-specific hypnotic susceptibility.
- Practical limitations include managing RF artifacts and gradient-induced EEG noise during simultaneous acquisition.
