Mapowanie funkcjonalne z jednoczesnym MEG i EEG

Summary

Używamy magnetoencefalografii (MEG) i elektroencefalografii (EEG) do mapowania obszarów mózgu zaangażowanych w przetwarzanie prostych bodźców sensorycznych.

Abstract

Wykorzystujemy magnetoencefalografię (MEG) i elektroencefalografię (EEG) do lokalizacji i określenia ewolucji czasowej w obszarach mózgu zaangażowanych w przetwarzanie prostych bodźców czuciowych. Użyjemy bodźców somatosensorycznych do zlokalizowania obszarów somatosensorycznych dłoni, bodźców słuchowych do zlokalizowania kory słuchowej, bodźców wzrokowych w czterech ćwiartkach pola widzenia, aby zlokalizować wczesne obszary wzrokowe. Tego typu eksperymenty są wykorzystywane do mapowania funkcjonalnego u pacjentów z padaczką i guzami mózgu w celu zlokalizowania elokwentnej kory mózgowej. W podstawowej neuronauce podobne protokoły eksperymentalne są stosowane do badania orkiestracji aktywności kory mózgowej. Protokół akwizycji obejmuje procedury zapewnienia jakości, przygotowanie pacjenta do połączonego badania MEG/EEG oraz pozyskiwanie danych dotyczących odpowiedzi wywołanej za pomocą bodźców somatosensorycznych, słuchowych i wzrokowych. Pokazujemy również analizę danych przy użyciu równoważnego modelu dipola prądu i oszacowań minimalnej normy ograniczonej korowo korowo. Dane anatomiczne MRI są wykorzystywane w analizie w celu wizualizacji i wyznaczenia granic granic tkanek do modelowania do przodu oraz ograniczeń lokalizacji i orientacji kory mózgowej dla oszacowań minimalnej normy.

Protocol

1. Sprawdź strojenie systemu i jakość danych

1. Sprawdź strojenie systemu MEG. Użyj oprogramowania do strojenia i pomiaru hałasu dostarczonego z systemem MEG, aby sprawdzić, czy wszystkie kanały są prawidłowo dostrojone i czy średni poziom szumów jest poniżej 3 fT/cm lub 3 fT odpowiednio na kanałach gradiometru planarnego i magnetometru MEG.
2. Zbierz segment danych o pustym pomieszczeniu. Zbieraj dane w osłoniętym pomieszczeniu bez obiektu przez 5 minut w celu zapewnienia jakości i oszacowania hałasu.

2. Ustaw bodźce i parametry akwizycji danych.

1. Ustaw bodźce somatosensoryczne, słuchowe i wzrokowe za pomocą komputera stymulacyjnego, projektora zainstalowanego na zewnątrz pomieszczenia z tarczą i somatosensorycznego stymulatora elektrycznego (model trawy S88).

3. Przygotowanie przedmiotu

1. Przed badaniem MEG/EEG każdy uczestnik musi wypełnić kilka formularzy dotyczących bezpieczeństwa i zgody.
2. Sprawdź, czy obiekt jest wolny od materiałów magnetycznych. Wprowadź badany do osłoniętego pomieszczenia i rozpocznij akwizycję danych MEG, aby sprawdzić, czy dane nie zawierają śladów artefaktów magnetycznych. W razie potrzeby użyj demagnetyzera, aby zredukować artefakty z obiektów magnetycznych w ciele, takich jak praca dentystyczna.
3. Załóż czepek EEG, wstrzyknij żel przewodzący i sprawdź impedancje. Impedancje powinny być poniżej 10 kOhm.
4. Załóż elektrody EOG i elektrodę odniesienia.
5. Załóż cewki wskaźnika położenia głowy (HPI). Ustaw cztery cewki HPI tak, aby znajdowały się pod obszarem pokrytym przez matrycę czujników MEG i daleko od siebie.
6. Digitalizuj punkty orientacyjne, cewki HPI, elektrody EEG i kształt głowy.
7. Przenieś obiekt do skanera.

4. Akwizycja danych dla każdej modalności sensorycznej

1. Skonfiguruj protokoły stymulacji na komputerze bodźca. W celu somatosensorycznej stymulacji nerwu pośrodkowego należy przymocować elektrody na lewym i prawym nadgarstku i stopniowo zwiększać intensywność bodźca, tak aby poziom bodźca przekroczył próg motoryczny. W celu stymulacji słuchowej włóż słuchawki i sprawdź, czy poziom bodźca jest odpowiedni. W celu stymulacji wizualnej umieść ekran projekcji tylnej przed obiektem i sprawdź, czy bodziec jest prawidłowo prezentowany.
2. Rozpocznij akwizycję danych i sprawdź ich jakość. Na wyświetlaczu surowych danych sprawdź, czy wszystkie kanały działają prawidłowo i nie zawierają żadnych artefaktów.
3. Zmierz pozycję głowy. Wywołaj pomiar pozycji głowy z konsoli akwizycji i sprawdź, czy wyniki są zgodne ze specyfikacją narzuconą przez oprogramowanie.
4. Zacznij zapisywać surowe dane i uśredniać on-line.
5. Rozpocznij dostarczanie bodźców
6. Po przedstawieniu wszystkich bodźców zapisz surowe dane i średnie on-line.

5. Analiza danych

W analizie danych użyjemy danych z anatomicznego rezonansu magnetycznego do wizualizacji wyników, do określenia kształtów przedziałów tkankowych do modelowania do przodu oraz do ograniczenia danych lMEG/EEG do powierzchni kory mózgowej. W analizie wykorzystujemy zarówno obecny model dipolowy, jak i rozwiązanie rozproszonej korowo ograniczonej normy minimalnej. Proces roboczy rozproszonej analizy źródłowej przedstawiono na rysunku 1.

Rysunek 1. Ogólny przepływ pracy do analizy MEG/EEG przy użyciu oszacowań minimalnej normy ograniczonej korowo mózgowo.

Discussion

Magnetoencefalografia (MEG) i elektroencefalografia (EEG) są jedynymi nieinwazyjnymi metodami rejestrowania aktywności mózgu z dokładną rozdzielczością czasową. MEG szczególnie dobrze nadaje się do badania aktywności kory mózgowej. W artykule przedstawiono połączone pozyskiwanie i analizę danych MEG/EEG w celu określenia aktywności mózgu związanej z przetwarzaniem prostych bodźców sensorycznych. Tego typu eksperymenty są wykorzystywane zarówno w podstawowej neurobiologii, jak i badaniach klinicznych. Jeśli aktywacja mózg...