Method Article

Mapowanie dynamiki kory mózgowej przy użyciu jednoczesnego MEG/EEG i anatomicznie ograniczonych szacunków minimalnej normy: przykład uwagi słuchowej

DOI:

10.3791/4262

October 24th, 2012

In This Article

Summary

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Używamy magneto- i elektroencefalografii (MEG/EEG), w połączeniu z informacjami anatomicznymi przechwyconymi przez rezonans magnetyczny (MRI), aby zmapować dynamikę sieci korowej związanej z uwagą słuchową.

Abstract

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Magneto- i elektroencefalografia (MEG/EEG) to techniki neuroobrazowania, które zapewniają wysoką rozdzielczość czasową, szczególnie odpowiednie do badania sieci korowych zaangażowanych w dynamiczne zadania percepcyjne i poznawcze, takie jak słuchanie różnych dźwięków na przyjęciu koktajlowym. W wielu wcześniejszych badaniach wykorzystywano dane zarejestrowane wyłącznie na poziomie czujnika, tj. pola magnetycznego lub potencjały elektryczne zarejestrowane na zewnątrz i na skórze głowy, i zwykle koncentrowały się na aktywności, która jest ograniczona czasowo do prezentacji bodźca. Ten rodzaj analizy pola / potencjału związanego ze zdarzeniami jest szczególnie przydatny, gdy istnieje tylko niewielka liczba wyraźnych wzorców dipolarnych, które można wyizolować i zidentyfikować w przestrzeni i czasie. Alternatywnie, wykorzystując informacje anatomiczne, te odrębne wzorce pól mogą być zlokalizowane jako źródła prądu w korze mózgowej. Jednakże, w celu uzyskania bardziej trwałej reakcji, która może nie być ograniczona czasowo do określonego bodźca (np. w ramach przygotowań do słuchania jednej z dwóch jednocześnie prezentowanych cyfr mówionych w oparciu o sygnalizowaną cechę słuchową) lub może być rozłożona w wielu lokalizacjach przestrzennych nieznanych a priori, rekrutacja rozproszonej sieci korowej może nie być odpowiednio uchwycona przy użyciu ograniczonej liczby źródeł ogniskowych.

Tutaj opisujemy procedurę, która wykorzystuje indywidualne dane z anatomicznego rezonansu magnetycznego do ustalenia związku między informacjami z czujnika a aktywacją dipola w korze mózgowej za pomocą oszacowań minimalnej normy (MNE). To podejście do obrazowania odwrotnego zapewnia nam narzędzie do rozproszonej analizy źródłowej. W celach ilustracyjnych opiszemy wszystkie procedury z wykorzystaniem oprogramowania FreeSurfer i MNE, które są dostępne bezpłatnie. Podsumujemy sekwencje MRI i etapy analizy wymagane do stworzenia modelu przyszłościowego, który pozwoli nam powiązać oczekiwany wzorzec pola spowodowany przez dipole rozmieszczone na korze z czujnikami M / EEG. Następnie przejdziemy przez niezbędne procesy, które ułatwią nam odszumianie danych z czujników od zanieczyszczeń środowiskowych i fizjologicznych. Następnie przedstawimy procedurę łączenia i mapowania danych z czujników MEG / EEG w przestrzeni korowej, tworząc w ten sposób rodzinę szeregów czasowych aktywacji dipolów korowych na powierzchni mózgu (lub "filmów mózgowych") związanych z każdym stanem eksperymentalnym. Na koniec podkreślimy kilka technik statystycznych, które umożliwiają nam wnioskowanie naukowe w całej populacji badanej (tj. przeprowadzanie analizy na poziomie grupy) w oparciu o wspólną korową przestrzeń współrzędnych.

Protocol

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

1. Akwizycja i przetwarzanie danych anatomicznych

  1. Uzyskaj jeden skan MRI obiektu z szybkim echem gradientowym (MPRAGE) przygotowany przez magnesowanie. Może to potrwać od 5 do 10 minut, w zależności od używanego protokołu skanowania.
  2. Uzyskaj dwa dodatkowe szybkie skany MRI z użyciem małego kąta (FLASH) (kąty odwrócenia = 5° i 30°), jeśli dane EEG są wykorzystywane do analizy obrazowania odwrotnego, ponieważ sekwencje FLASH zapewniają inny kontrast tkankowy niż standardowe sekwencje MPRAGE 1.
  3. Użyj oprogramowania FreeSurfer (patrz tabela) 2, 3, aby zrekonstruować powierzchnię kory mózgowej i ustawić indywidualną prze....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Discussion

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Aby oszacować aktywację dipola w korze mózgowej na podstawie pozyskanych danych MEG/EEG, musimy rozwiązać problem odwrotny, który nie ma unikalnego stabilnego rozwiązania, chyba że zastosuje się odpowiednie anatomicznie i fizjologicznie zdrowe ograniczenia. Korzystając z ograniczeń anatomicznych nabytych dla poszczególnych osób za pomocą rezonansu magnetycznego i przyjmując minimalną normę jako nasze kryterium oszacowania, możemy uzyskać oszacowanie źródła prądu odwróconego kory mózgowej, które zgadza się z pomiarami czu.......

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Disclosures

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Nie stwierdzono konfliktu interesów.

Acknowledgements

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Autorzy chcieliby podziękować Matti S. Hämäläinen, Lilla Zöllei i trzem anonimowym recenzentom za ich pomocne komentarze. Źródła finansowania: R00DC010196 (AKCL); T32DC000018 (EDL); T32DC005361 (RKM).

....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
306-kanałowy system Vectorview MEGEleka-Neuromag
Avanto MRISiemens Medical Solutions
FreeSurferhttp://freesurfer.net/
MNE softwarehttp://www.nmr.mgh.harvard.edu/martinos/userInfo/data/sofMNE.php
Elektrody EEGProdukty dla mózgu, Easycap GmbH
3Space System FastrakPolhemus
Skrzynka na guziki optyczne (FIU-932)Aktualne projekty
Ltd,1,5-T

References

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Fischl, B. Automatically parcellating the human cerebral cortex. Cerebral Cortex. 14, 11-22 (2004).
  2. Dale, A., Sereno, M. Improved localization of cortical activity by combining EEG and MEG with MRI cortical surfa....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Tags

MEG EEGCortical DynamicsAnatomically constrained MNEMinimum norm EstimatesSource LocalizationAuditory AttentionCortical MappingBrain MoviesGroup level AnalysisSurface based Coordinates

Related Articles