Method Article

Wykorzystanie systemu nawigacyjnego TMS do precyzyjnej cyfryzacji lokalizacji czujników w celu poprawy lokalizacji źródeł

DOI:

10.3791/69508

January 23rd, 2026

In This Article

Summary

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

Przedstawiamy powtarzalną metodę digitalizacji lokalizacji czujników elektroencefalografii wysokiej gęstości (EEG) przy użyciu instrumentów systemu Nawigated Brain Stimulation (NBS). To podejście nie wymaga dodatkowych rozszerzeń programowych, a jedynie standardowych narzędzi NBS. Zintegrowane z potokami MNE-Python, to podejście poprawia dokładność lokalizacji źródła bez konieczności dodatkowego sprzętu.

Abstract

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

Lokalizacja źródeł to technika służąca do oszacowania źródeł aktywności mózgu na podstawie sygnałów rejestrowanych ze skóry głowy. Dokładna lokalizacja źródeł w kluczowym stopniu zależy od precyzyjnej przestrzennej cyfryzacji lokalizacji czujników. W tym protokole przedstawiamy praktyczną i wiarygodną metodę digitalizacji lokalizacji czujników za pomocą systemu Navigated Brain Stimulation (NBS). NBS jest komponentem sprzętu do stymulacji magnetycznej przezczaszkowej (TMS), powszechnie dostępnego w laboratoriach TMS, lecz rzadko wykorzystywanego do digitalizacji sensorów systemów elektroencefalografii (EEG) lub funkcjonalnej spektroskopii bliskiej podczerwieni (fNIRS). Takie podejście pozwala badaczom wykorzystać istniejącą infrastrukturę do znacznej poprawy dokładności przestrzennej modelowania źródłowego, bez konieczności inwestowania w dedykowany sprzęt do cyfryzacji.

Przeprowadzamy widzów przez cały proces pracy: (1) digitalizacja lokalizacji elektrod EEG przy użyciu domyślnych narzędzi systemu Nexstim NBS; (2) eksport danych współrzędnych w kompatybilnych formatach; (3) integrację tych danych z pipeline'ami do wstępnego przetwarzania EEG i lokalizacji źródeł za pomocą pakietu MNE-Python. Protokół zawiera również wskazówki dotyczące dopasowania zdigitalizowanych danych z obrazami MRI oraz optymalizacji dokładności współrejestracji. Aby zilustrować praktyczną użyteczność metody, stosujemy ją do analizy danych z eksperymentu stymulacji dotykowej.

Dostępne są niestandardowe skrypty Pythona do przetwarzania współrzędnych i współrejestracji, aby zapewnić powtarzalność i łatwość wdrożenia. Wyniki pokazują, że włączenie zdigitalizowanych pozycji elektrod znacząco poprawia dokładność anatomiczną i interpretowalność szacunków źródeł korowych w porównaniu z domyślnymi montażami elektrod.

Introduction

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

Elektroencefalografia (EEG) mierzy aktywność elektryczną mózgu na skórze głowy, ale surowe nagrania mieszają sygnały z wielu źródeł mózgowych i niemózgowych. Lokalizacja źródła odnosi się do obliczeniowego oszacowania, skąd w mózgu pochodzą zmierzone sygnały EEG, skutecznie "mapując" napięcia na skórze głowy z powrotem do obszarów korowych1. Metody te pozwalają naukowcom łączyć aktywność oscylacyjną EEG lub odpowiedzi związane z wydarzeniami z konkretnymi obszarami mózgu, znacznie poprawiając interpretowalność EEG. Osiągnięcie dokładnej lokalizacji źródła zależy od dokładnej znajomości, gdzie każda elektroda znajduje się na głowie względem anat....

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

Protocol

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

Wszystkie procedury z udziałem uczestników ludzkich były przeprowadzane zgodnie z wytycznymi instytucjonalnymi i zatwierdzone przez odpowiednią komisję etyki. Uczestnicy wyrazili świadomą zgodę przed rozpoczęciem eksperymentu.

1. Przygotowanie uczestnika i sprzętu

UWAGA: Ten protokół wykorzystywał system Nexstim NBS.

  1. Włącz i skalibruj system NBS
    1. Włącz główną jednostkę NBS i optyczną kamerę śledzącą. Sprawdź, czy system zakończył samokalibrację pomyślnie i powtórz kalibrację, jeśli oprogramowanie wskaże jakiekolwiek błędy.
  2. Załaduj rezonans magnetyczny uczestnika do sys....

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

Results

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

Dokładna lokalizacja źródeł w krytycznym stopniu zależy od prawidłowego umieszczenia elektrod oraz niezawodnej wspólnej rejestracji z modelami anatomicznych głów. W praktyce jednak kondensatory EEG są często nieprecyzyjnie ustawione z powodu indywidualnych zmian kształtu głowicy lub błędów ręcznego umieszczania. Aby zilustrować, jak te czynniki wpływają na wyniki analizy, porównaliśmy wyniki z pozycji zdigitalizowanych elektrod za pomocą urządzenia NBS z wynikami uzyskanymi ze standardowych układów elektrod opartych na s.......

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

Discussion

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

Dokładna lokalizacja źródeł wymaga zarówno precyzyjnej cyfryzacji elektrod, jak i niezawodnej współpracy z anatomicznymi modelami głow. Nasze wyniki (Rysunek 1, Rysunek 2 i Rysunek 3) pokazują, jak odchylenia w pozycjonowaniu elektrod lub poleganie na montażach opartych na szablonach mogą prowadzić do znacznych błędów w wyrównaniu przestrzennym i rekonstrukcji źródeł. W szczególności wykazaliśmy, że zdigitalizowane elektrody uzyskan.......

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

Disclosures

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

Autorzy nie mają konkurujących interesów finansowych ani innych konfliktów interesów wynikających z tej pracy.

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
Nawigowana stymulacja mózgu (NBS)  SystemNexstim https://www.nexstim.com/healthcare-professionals/nbs-systemNBS is  Przezczaszkowa stymulacja magnetyczna połączona z systemem neuronawigacji

References

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Michel, C. M., He, B. EEG source localization. Handb Clin Neurol. 160, 85-101 (2019).
  2. Holmes, C. J., Hoge, R., Collins, L., Woods, R., Toga, A. W., Evans, A. C. Enhancement of MR images using registration for signal averaging. J Comput Assist Tomogr. 22 (2), 324-333 (1998).
  3. F....

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

Source LocalizationSensor DigitizationTMS NavigationEEG Electrode LocationsNavigated Brain StimulationSpatial AccuracyCoregistration AccuracyMNE PythonMRI AlignmentCortical Source Estimates

Related Articles