Rytm EEG Mu w rozwoju typowym i nietypowym

Ogólnym celem poniższego eksperymentu jest wykorzystanie metod EEG do oceny aktywacji systemu neuronów lustrzanych u osób z zaburzeniami ze spektrum autyzmu i bez nich. Osiąga się to poprzez pierwsze zebranie EEG o dużej gęstości podczas obserwacji i wykonywania czynności motorycznej, a także podczas podstawowych warunków spoczynku. W drugim kroku ciągłe dane EEG są przeglądane, dzielone na epiki i usuwane są artefakty ruchowe.

Następnie do mocy danych stosuje się szybką transformację Fouriera, która jest obliczana na podstawie logarytmu stosunku mocy w zakresie od ośmiu do 13 herców dla warunków wykonania i obserwacji odpowiednio w stosunku do podstawowego warunku spoczynku. Wyniki wskazują na aktywację układu neuronu lustrzanego podczas obserwacji i wykonywania czynności motorycznych w oparciu o tłumienie rytmu EEG MU. Główną przewagą EEG nad innymi metodami obrazowania, takimi jak FMRI, jest to, że EEG zapewnia doskonałą rozdzielczość czasową, co pozwala na analizę nawet krótkich zmian we wzorcach oscylacji w mózgu.

EG jest również nieinwazyjny w niezwykle skuteczny sposób do zbierania danych nawet z najtrudniejszych populacji, takich jak niemowlęta czy dzieci z autyzmem. Metoda ta pomoże nam odpowiedzieć na kluczowe pytania z zakresu neurologii klinicznej dotyczące charakteru funkcjonowania systemu neuronów lustrzanych w zaburzeniach ze spektrum autyzmu. Chociaż ta metoda może zapewnić wgląd w system neuronów lustrzanych w autyzmie.

Można go również zastosować do innych populacji i pytań badawczych. Zidentyfikuj pacjentów kwalifikujących się do udziału zgodnie z opisem w protokole tekstowym i zidentyfikuj próbkę kontrolną dopasowaną pod względem odpowiednich zmiennych, takich jak wiek, płeć i zdolności poznawcze. Umieść iand na stole w zasięgu siedzącego uczestnika.

Theand to drewniany klocek z czujnikiem, który wysyła znacznik czasu ze znacznikiem czasu do oprogramowania akwizycyjnego. Kiedy zostanie uchwycony. Aktywuj oprogramowanie do akwizycji EEG i rozpocznij nową sesję, aby przygotować siatkę na ciepło, roztwór wody destylowanej, chlorku potasu i szamponu dla dzieci do 104 stopni Fahrenheita.

Następnie zanurz 128-elektrodowy system EEG o gęstej matrycy w ciepłym roztworze soli fizjologicznej na co najmniej pięć minut. Poproś uczestnika, aby usiadł w odległości 75 centymetrów od monitora prezentacji bodźców i całkowicie w polu widzenia kamery wideo. Znajdź wierzchołek na głowie uczestnika, lokalizując punkt przecięcia punktu środkowego między nasionem a eonem oraz punktu środkowego między małżowiną uszną.

Użyj markera skórnego, aby zaznaczyć wierzchołek w następnej pozycji, czepek EEG na głowie uczestnika, tak aby elektroda wierzchołkowa była umieszczona bezpośrednio nad znakiem wierzchołka. Za pomocą oprogramowania do akwizycji sprawdź impedancje i upewnij się, że są poniżej progu odpowiedniego dla systemu EEG. Ustawienia akwizycji obejmują odniesienie sygnału do elektrody wierzchołkowej i filtra analogowego w zakresie od 0,1 do 100 Hz oraz częstotliwość próbkowania 500 próbek na sekundę.

Po zakończeniu konfiguracji rozpocznij filmowanie sesji. Wyjaśnij uczestnikowi, że będą trzy warunki eksperymentalne. Obserwuj, wykonuj i odpoczywaj.

Dla warunku obserwacji. Poinstruuj uczestnika, aby usiadł cicho i obejrzał film, na którym widać osobę chwytającą manipul andum. Każda próba trwa sześć sekund, a obserwowany chwyt następuje dokładnie po trzech sekundach.

Monitoruj uwagę wzrokową uczestnika podczas zadania i zaznaczaj próby, podczas których uczestnik nie zwraca uwagi na ekran, który ma zostać odrzucony. Podczas przetwarzania końcowego dla warunku wykonania poinstruuj uczestnika, aby siedział cicho z prawą ręką spoczywającą tuż pod manipul andum. I po usłyszeniu sygnału dźwiękowego, aby naśladować manipul andum chwyć z klipu wideo z obserwowaniem warunków.

Każda próba powinna trwać sześć sekund. Gdy kolejka słuchowa jest prezentowana dokładnie po trzech sekundach, czujnik na manipul andum wysyła sygnał do komputera akwizycyjnego, umieszczając znak w zapisie EEG, aby precyzyjnie zarejestrować czas, w którym następuje chwyt uczestnika. Protokół składa się z losowych bloków warunków obserwacji i wykonywania.

Każdy blok składa się z 10 prób, co daje łącznie 40 prób na warunek. Pokazany tutaj jest blok 10. Próby obserwacyjne zapewniają, że obraz manipul andum pozostaje na ekranie przez cały czas trwania bloków obserwacji i wykonywania, w tym między próbami.

Po jednym bloku przedstaw następny losowy blok, który w tym przykładzie jest blokiem wykonawczym. Po zakończeniu dwóch bloków podawaj warunek odpoczynku przez trzy minuty. W stanie spoczynku uczestnik siedzi cicho z otwartymi oczami i biernie obserwuje mały celownik na monitorze bodźców.

Rejestruj ciągłe EEG podczas trzyminutowego odpoczynku po zebraniu danych, ponownie sprawdź impedancje i zanotuj wszelkie zmiany poziomów impedancji. Następnie zakończ nagrywanie oprogramowania akwizycyjnego w celu przetwarzania końcowego. Ponownie odnieś sygnał EEG do średniego segmentu, ciągłych danych EEG w 40 próbach po sześć sekund każda dla każdego stanu.

Teraz użyj zautomatyzowanych algorytmów i kontroli wizualnej, aby odrzucić próby z artefaktami ruchu, identyfikując segmenty o szybkich średnich amplitudach przekraczających 200 mikrowoltów, średnich różnicach amplitud przekraczających 100 mikrowoltów i zerowej wariancji w danej próbie. Następnie poszukaj dodatkowych artefaktów ruchu, dokonując wizualnej inspekcji danych, potwierdź artefakty ruchu, przeglądając wideo z sesji. Wyklucz z analizy wszystkie próby w obserwowanym stanie, zanieczyszczone jakimkolwiek artefaktem ruchu, oraz wszystkie próby w stanie wykonania zanieczyszczone jakimkolwiek artefaktem ruchowym niezwiązanym z gestem chwytania.

Odrzuć wszystkie badania, które zostały oznaczone podczas pozyskiwania, w których uczestnik nie zwracał uwagi. Zwróć uwagę na wskaźnik odrzucenia badania dla każdej analizowanej grupy diagnostycznej po usunięciu artefaktu. Podziel czyste próby na dwie sekundy epiki składające się z jednej sekundy danych przed uchwyceniem i jednej sekundy po zarówno dla warunków obserwacji, jak i wykonania.

Ponadto segment wyczyścił dwie sekundy epików z warunku spoczynku. Następnie wykonaj szybką transformację Fouriera. W każdym segmencie wybierz klaster ośmiu elektrod na każdej półkuli otaczających standardowe C3 i C cztery pozycje do analizy statystycznej.

Dla każdego warunku uśrednij moc w uwzględnionych próbach. Aby obliczyć widma mocy, należy obliczyć tłumienie mu, badając średnią moc podczas wykonywania lub obserwacji działania motorycznego w stosunku do mocy średniej. W stanie spoczynku w zakresie od 8 do 13 Hz użyj logarytmu tego współczynnika, aby określić stopień tłumienia.

Wartość ujemna oznacza tłumienie podczas wykonywania lub obserwacji. Podczas gdy wartość dodatnia reprezentuje augmentację, pokazano tutaj charakterystyczną topografię tłumienia rytmu mu, zademonstrowaną przez osobę o typowym rozwoju podczas obserwacji działania chwytania ukierunkowanego na cel. Tłumienie rytmu mu znajduje odzwierciedlenie w topografii skóry głowy jako zmniejszona amplituda na centralnie umieszczonych elektrodach.

Uśredniona moc widmowa w częstotliwości mu podczas obserwacji ruchu biologicznego jest osłabiona w stosunku do linii podstawowej. Podczas gdy moc mu nie jest tłumiona podczas obserwacji ruchu niebiologicznego, moc mu słabnie w stosunku do wartości wyjściowej zarówno podczas wykonywania, jak i obserwacji działań. U typowo rozwijającego się 6-letniego samca raz opanowana technika, w tym zbieranie i przetwarzanie danych, może być wykonana w ciągu dwóch godzin na badany, jeśli zostanie wykonana prawidłowo po jej rozwinięciu.

Technika ta utorowała drogę naukowcom zajmującym się neuronauką kliniczną do zbadania niektórych mechanizmów leżących u podstaw zaburzeń ze spektrum autyzmu. Po obejrzeniu tego filmu powinieneś dobrze zrozumieć jedną z metod oceny aktywacji systemu neuronów lustrzanych u ludzi. EEG jest skuteczną nieinwazyjną metodą pozwalającą zrozumieć, w jaki sposób mózg przetwarza informacje społeczne.