Methode voor gelijktijdige fMRI/EEG-gegevensverzameling tijdens een gerichte aandachtssuggestie voor differentiële thermische sensatie

Hoi, ik ben Pamela Douglas, postdoctoraal onderzoeker aan het UCLA Semi Institute en gediplomeerd hypnotiseur. In de volgende presentatie demonstreren we onze methode voor de gelijktijdige verzameling van EEG-fMRI-gegevens en een MR-compatibel apparaat voor differentiële thermometrie. We presenteren deze methode aan de hand van een uniek paradigma dat hier het "cold glove"-experiment wordt genoemd, waarbij gegevens worden geregistreerd zowel vóór als na hypnotische inductie.

We verzamelen eerst gelijktijdige E-E-G-F-M-R-I-gegevens en handtemperatuurmetingen terwijl proefpersonen via MRI-compatibele hoofdtelefoons luisteren naar een audioband die hen instrueert zich voor te stellen dat hun linkerhand kouder wordt, ook wel bekend als het cold glove-paradigma. Vervolgens worden EEG-gegevens van een enkele modaliteit geregistreerd tijdens de hypnotische inductie. Gelijktijdige E-E-G-F-M-R-I cold glove-gegevens worden opnieuw geregistreerd na de hypnotische inductie, en handtemperatuurmetingen worden gedurende het gehele experiment geregistreerd met ons MR-compatibele differentiële thermometrieapparaat.

Uiteindelijk kan onze methode voor EEG-fMRI-gegevensverzameling nuttig zijn in een aantal experimentele paradigma's door non-invasief multimodale gegevens met een hoge temporele en spatiale resolutie te leveren. Cruciaal is dat de non-stationaire aspecten van hersensignaalverwerking gelijktijdige opnames zeer voordelig maken ten opzichte van seriële gegevensverzameling. Hallo, ik ben Mark Cohen, de technisch directeur van het Staglin Center for Cognitive Neuroscience aan de UCLA, Semial Institute for Neuroscience and Human Behavior.

In deze video demonstreren we hoe elektroencefalografische of EEG-gegevens, functionele MRI-beelden en handtemperatuurmetingen gelijktijdig kunnen worden geregistreerd, waarbij al deze parameters onder hypnose kwantitatief veranderen. We hebben gespecialiseerde technologieën ontwikkeld en ingezet voor deze metingen, gecombineerd met een hypnotische inductieprocedure die specifiek is ontworpen om aan het experimentele protocol te voldoen. De simultane verzameling van EEG en fMRI is bijzonder lastig omdat beide apparaten artefacten in elkaar veroorzaken.

De effecten van MRI op EEG zijn bijzonder uitdagend, aangezien het RF-gedeelte van het beeldsysteem signalen van maximaal enkele honderden volt gebruikt, terwijl de gradiënten tijdsvariërende magnetische velden opleggen van meer dan 45 Tesla per seconde. Tegelijkertijd is het minuscule EEG-signaal bij de hoofdhuid slechts enkele microvolts. Zelfs het meten van de temperatuur in de MRI kent hindernissen.

Parasitaire radiofrequentiestromen die door elektronische apparatuur lopen, vormen een a-priori veiligheidsrisico, en emissies van een laag niveau van digitale temperatuurregistratieapparaten kunnen de MR-beelden contamineren. De EEG-versterker is speciaal door Electrical Geodesics ontworpen om in zeer nauwe nabijheid van de beeldvormingsmagneet te functioneren. Vrijwel alle ferromagnetische componenten van de AMP zijn verwijderd, waarna deze is geplaatst in het veldisolatie-insluitingssysteem of fix.

U kunt een idee krijgen van de omvang van de behuizing door de grootte te vergelijken met een standaard EEG AMP van hetzelfde bedrijf. Elke EEG-ingang is elektrisch gefilterd om de koppeling van radiofrequente energie in de op batterijen werkende versterker uit te sluiten. Om EEG en fMRI gelijktijdig te verzamelen, moet de timing van beide instrumenten met nanoseconde-precisie worden afgestemd.

Om de afscherming echter te behouden, mogen bedrade elektrische signalen de scanruimte niet in- of uitgaan. Om dit te waarborgen, hebben de ingenieurs van Electrical Geodesics ons simultane E-E-G-F-M-R-I-systeem zo geconstrueerd dat zowel de timingsignalen als de gedigitaliseerde gegevens via optische vezels door deze poorten worden getransporteerd. De hypnotische inductie begint met een kort interview door de hypnotherapeut.

Vervolgens wordt een idiomotorische suggestie, bekend als de arm-opheftechniek, gebruikt voor het hypnotische inductieproces. EEG-gegevens worden geregistreerd met een 256-kanaals MRI-compatibel GEODESIC sensornet; de impedantieniveaus in de elektroden moeten gedurende het experiment met intervallen van ongeveer 20 minuten worden gecontroleerd.

De hypnotische vatbaarheid wordt vervolgens beoordeeld via de 12-punts Stanford-schaal voor hypnotische vatbaarheid, vorm C. De proefpersoon gaat daarna de MRI-scanruimte binnen voor gelijktijdige E-E-G-F-M-R-I-gegevensverzameling. Na de hypnotische inductie hebben wij een apparaat ontwikkeld om differentiële handtemperatuurmetingen te verzamelen tijdens gelijktijdige E-E-G-F-M-R-I na de hypnotische suggestie van de koude handschoen. Het apparaat bestaat uit twee L 34 temperatuursensoren die zijn verbonden met een versterker en een digitaal display.

Twee batterijen van negen volt voeden de interne elektronica. We hebben gekozen voor de LN 34-sensoren vanwege hun lineaire temperatuurrespons binnen fysiologische bereiken. We hebben een kalibratiestap uitgevoerd om eventuele afwijkingen in de componenten te corrigeren.

Vlak voor het experiment hebben we het nulpunt van het apparaat bepaald door beide temperatuursensoren in een waterbad te dompelen. Tijdens het experiment wees elke afwijking van het nulpunt op een verschil tussen de temperaturen van de handen van de proefpersoon. Dit geregistreerde temperatuurverschil stelde ons in staat om de effecten van de suggestie van de koude handschoen te kwantificeren: "En ik wil dat je visualiseert en je voorstelt dat je ziet hoe vanaf je vingertoppen tot in je vingers, in je hand en in je pols alles volledig is ondergedompeld."

Je linkerhand is volledig ondergedompeld in het ijswater. Terwijl je blijft visualiseren, stel je voor en creëer je de geweldige sensatie dat je linkerhand volledig koud en gevoelloos is, gevoelloos en koud, dat er totaal geen gevoel meer in de hand is. Hoe meer je probeert het te voelen, hoe minder sensaties je zult ervaren, terwijl de rechterhand steeds warmer blijft worden.

Terwijl de linkerhand steeds ijskoud wordt, ijskoud, is het bijna alsof je handen blauw worden. Je kunt nauwelijks geloven dat het mogelijk is, maar het gebeurt van de vingertoppen naar de vingers en naar de pols. Wij hebben een methode van multimodale registratie gepresenteerd om elektrofysiologische, motorische en neurovasculaire correlaten van een anders onzichtbaar cognitief proces te onthullen.

In tegenstelling tot de gevestigde methoden voor het verzamelen van fMRI of EEG en isolatie, kan de gecombineerde methode verbanden blootleggen tussen de twee hersensignalen, waarbij Quint wordt gekoppeld aan ultra-high-density 256-kanaals EEG. Het is mogelijk om de signalen te colocaliseren en redelijke conclusies te trekken over elektrische bronnen die zich manifesteren als regio's met een veranderde bloedstroom in magnetische resonantieonderzoeken.