Het uitvoeren van gelijktijdige elektro-encefalografie en functionele nabij-infrarood spectroscopie-opnamen met een flanker taak

Het doel van deze studie was om een werkend protocol te ontwikkelen om het neuroactiveringspatroon te onthullen, de flankertaak te onderstrepen met behulp van gefuseerde EEG- en fNIRS-neurobeeldvormingstechniek. De gelijktijdige fNIRS EEG-opnames zorgen voor de inspectie van de relatie tussen de prefrontale cortex en verschillende gebeurtenissen met betrekking tot de potentiële componenten van de hele hersenen. fNIRS in de hersenschors die vrij belangrijk recht in studie van cognitieve verwerking.

We weten dat fNIRS meestal wordt gebruikt voor het inspecteren van de neurovasculaire activiteit in de frontale kwab. is gerelateerd aan hoge cognitieve functies in de hersenen. Maar de hemodynamische reactie van fNIRS kan alleen de activiteiten met een lage temporele resolutie lezen, maar EEG kan tijdelijke vondst en directe meting van neuro-activiteiten bieden.

De combinatie van EEG en fNIRS opnames is in staat om meer functies te identificeren en onthullen meer informatie met betrekking tot de hersenfuncties. In deze studie gebruikt u de EEG fNIRS technieken werden gebruikt voor gelijktijdige opnames van ERP componenten en hemodynamische respons met een flanker taak. Het is rationeel om aan te nemen dat ERP-componenten die associëren met de flankertaak een significante correlatie kunnen vertonen met de hemodynamische respons.

Om deze veronderstelling tether, werden de fNIRS opgezet en de EEG-machine samen geïntegreerd om de complexe neuro cognitie metisme te onthullen die overeenkomt met de gebeurtenis met flankertaak. Voorafgaand aan de experimenttest ondertekenden alle deelnemers documenten voor geïnformeerde toestemming. De studie werd goedgekeurd door de ethische commissie van de Universiteit van Macau.

Nummer één, hardware- en software-instelling voor gelijktijdige EEG- en fNIRS-opnames. Bouw een haalbare hoofdkap voor gelijktijdige EEG- en fNIRS-opnames. Selecteer de juiste cap grootte op basis van de hoofdomtrek van de deelnemers.

In deze studie wordt een middelgrote dop gebruikt omdat het geschikt is voor de meeste adolescente of volwassen deelnemers. Teken de lay-out volgens het experimentontwerp in de literatuur. Graaf 22 gaten in de EEG-dop voor het houden van fNIRS optodes in lijn met een specifiek uit frontale cortex.

Plaats 21 of 71 EEG-elektroden langs het oppervlak van de EEG-dop volgens het 10-20 internationale systeem en monteer de roosters voor de optodes. Stel de afstand tussen elk brondetectorpaar in op drie centimeter en bevestig de optodes. In elk van de blauwe optodes zijn detectoren, terwijl de rode zijn laserbronnen.

Het instellen van de EEG- en fNIRS-poort in de software. Stel de parallelle poort, bijvoorbeeld H378 in deze studie voor het EEG-systeem. Stel de seriële poorten, bijvoorbeeld 600 in deze studie voor het fNIRS-systeem.

Het poorttype en het nummer moeten worden gewijzigd met betrekking tot verschillende EEG- en fNIRS-opstellingen. Neem contact op met de fabrikanten voor meer informatie. Voorbereiding voor het experiment.

Warm het fNIRS-systeem op met lasers. Schakel het 30 minuten in. Stel alle benodigde besturingssysteem voor het fNIRS-meetsysteem in.

Moet de setup, met inbegrip van de EEG en fNIRS meetsystemen aan de deelnemer. Meet en markeer het CZ-punt volgens het internationale 10-20-systeem. Identificeer de elektrodepositie van CZ op de helft van de afstand tussen de en de helft van de afstand tussen de linker- en rechter interorbitale inkepingen.

Plaats het voorste deel van de dop eerst langs het voorhoofd van de deelnemers en trek vervolgens de rugsessie van de dop naar de nek. Validatie van de posities. Let op, het is ten zeerste aan te raden eeg-elektroden eerst in te stellen en vervolgens de dichtstbijzijnde optodes.

Als EEG geleidende gel de gaten bedekt voor de plaatsing van dichtstbijzijnde optodes, moet deze schoon zijn om besmetting van optodes te voorkomen. Voorbereiding op de EEG-opnames. Vul geleidende gel door het inbrengen van een stompe naald door de gaten van EEG elektrode rooster.

Plaats alle elektroden in het EEG-elektrodenrooster volgens de niveaus. Open de EEG-software en inspecteer de signaalkwaliteit van de elektroden. Pas elektroden aan door geleidende gel bij te vullen als de signaalkwaliteit niet aan de eisen kon voldoen.

Voorbereiding op de fNIRS-opnames. Let op stelt de ogen van de deelnemers niet direct bloot aan een laserstraal van de bron. Plaats de optische vezels langs de houderarmen die aan het fNIRS-meetsysteem en de extra houder zijn bevestigd.

Zorg ervoor dat de vezels netjes en netjes zijn. Plaats de optische bron en detectoren in de gaten volgens de lay-out. Test de signaalkwaliteit.

Als een kanaal geen signaal-ruisverhouding op hoog niveau heeft. Bijvoorbeeld, als het kanaal is gemarkeerd in geel voorzichtig swap deelnemer haar rond de optische sondes om ervoor te zorgen dat er niets bestaat tussen de optische sonde en schedel. Als stap 2.8.3 de signaalkwaliteit niet kan verbeteren, zet de signaalintensiteit omhoog.

Als er te veel signaal is. Als het kanaal bijvoorbeeld rood is gemarkeerd, schakelt u de signaalintensiteit lager uit. Voer het experiment uit.

Start het experiment wanneer de signalen stabiel zijn met een uitstekende signaal-ruisverhouding en deelnemers bekend zijn met de experimentinstructies. Sla na het experiment de gegevens op en exporteer ze uit de EEG fNIRS. Verwijder EEG-elektroden en fNIRS optische sondes zorgvuldig.

Meting van driedimensionale, 3D MNI coördinaten van fNIRS optodes met 3D digitizer. Laat de deelnemers in een stoel zitten en draag de bril met een sensor. Open de digitizer software op de computer.

Zorg ervoor dat het 3D-digitizer-systeem in verbinding staat met de computer via een geschikte com-poort. Laad de lay-out van optodes die in het bestand zijn ingesteld. Verplaats de 3D-digitizer stijlen geven de sleutelposities.

NZ, LZ, linkeroor, rechteroor, CZ langs het scherm en druk op de knop op de stylus. Lokaliseer optische bron en detectoren. Exporteer het 3D-coördinatenbestand.

Data-analyse. fNIRS-gegevensanalyse. Verwerk het 3D MNI-coördinatenbestand met behulp van de registratieoptie in fNIRS SPM met MetLife 2019.

Selecteer stand alone speciale registratie met 3D digitaliseren. Kies het eerder, sla het op anderen en oorsprongstekstbestand. Registratie. Pre-process fNIRS signalen met Homer2 software volgens de volgende stappen.

De toepassing van de gewijzigde bewegingsartefactcorrectie. Geef vervolgens 0,015 hertz door naar 0,2 hertz. Normaliseer een meer dynamische signaalamplitude door de gemiddelde waarden te delen.

Genereer de fNIRS-gegevens voor elk kanaal dat gebaseerd is op een gedigitaliseerde 3D-informatie. Selecteer de kanalen met een registratiekans van 100% of meer in SFC volgens de regressieberekening van de FNIRS SPM voor verdere analyse. Exporteer de piekwaarden van HbO.

EEG-gegevensverwerking. Laad de map met ruwe EEG-gegevens in het EEG-lab met behulp van de plug-ins. Kies in dit onderzoek de BOC-plug-in voor BDF-bestand.

Let op, kies geschikte plugin volgens de EEG-gegevensbestandsindeling. Stel de locatiegegevens van het kanaal in voor EEG-lab. Laad het bijbehorende locatiebestand van de dop.

We verwijzen in elektroden in ERP lab dat is een plugin van EEG lab. Kies de kanalen, plaats het in de massaopslag als verwezen elektroden. Haal EEG-gegevens uit op basis van de gebeurtenis- en opslaglocatiebestanden in het ERP-lab.

Filter het EEG-gegevenssegment in het ERP-lab met behulp van het IIR-filter. Door de lage frequenties te filteren met een cutoff van 30 Hertz en door de hoge frequenties te filteren met een curve van 0,1 Hertz. Verwijder oculaire EEG-artefacten in Bendon component analyse in EEG lab.

Afstoten EEG-gegevenssegment met amplitudewaarden die het bereik overschrijden van positieve 100 tot de negatieve 100 microvolt op elk kanaal in ERP-lab. het EEG-datasegment in ERP-lab. Let op, dit zijn de algemeen gebruikte data-analyse methode en de software voor pre-processing EEG en fNIRS gegevens.

Er zijn tal van verwerkingssoftware en -methoden beschikbaar. Correlatieberekening. Genereer de relatie tussen fNIRS- en EEG-opnames met Pearson-correlatieanalyse.

Representatieve resultaten. fNIRS headset plaatsing en kanalen configuratie. De gedigitaliseerde optodes lay-out worden omgezet in de MNI coördinaat systeem en overlapt langs de hersenschors.

HbO signaal voor alle kanalen in verband met de flanker taak. De roze rondingen die congruente voorwaarde aanduiden terwijl de groene de congruente voorwaarde wijzen. ERP-signaal voor FZ- en FCZ-elektroden.

De zwarte krommen definiëren de incongruente toestand, terwijl de rode de congruente toestand aanduiden. Correlatie tussen de ERP N200 en fNIRS signaal langs de SFC voor de incongruente aandoening. Samengevat combineren de EEG en fNIRS neuro imaging werd uitgevoerd om de betrokken hersenen activering geflankeerd door het opnemen van de neuro signalen van de hele hersenen en hemodynamische reactie van de prefrontale cortex in kaart.

We hebben met succes de EEG- en fNIRS-gegevens verworven met een flankertaak. Onze bevinding toonde aan dat de fNIRS hemodynamische respons en ERP N200 componenten zijn aanzienlijk gecorreleerd die verschillende perspectief van cognitieve mechanisme in verband met de flanker taak vertonen. Onze multimodale neuro imaging resultaten ondersteunen een essentiële rol van de gecombineerde EEG en fNIRS techniek bij te dragen aan de hersenen die een nieuwe weg voor het verbeteren van het begrip van neuro mechanisme van verschillende cognitieve verwerking effent.