Rejestrowanie aktywności mózgu za pomocą elektroencefalografii ucha
31 marca 2023
Przedstawiona jest tutaj procedura korzystania z c-grid (elektroencefalografia ucha, sprzedawana pod nazwą cEEGrid) do rejestrowania aktywności mózgu w laboratorium i poza nim przez dłuższy czas. Protokół ten opisuje, jak skonfigurować te tablice i jak rejestrować aktywność mózgu za ich pomocą.
Cześć, nazywam się Martin Bleichner i pracuję w Zespole Neurofizjologii Życia Codziennego na Uniwersytecie w Oldenburgu. Używamy cEEGrid do badania procesów zachodzących w mózgu poza laboratorium. Dużą zaletą cEEGrid jest to, że można rejestrować EEG w życiu codziennym.
Celem tego protokołu jest pomoc w uzyskaniu wysokiej jakości danych EEG ucha. Pokazujemy, jak korzystać z cEEGrid, aby uzyskać optymalne wyniki, jak przygotowuje się cEEGridy, jak przygotowuje się uczestnika i jak można wykonać zapis. cEEGrid ma dwie strony.
Na zewnątrz znajduje się tekst. Przewodzące powierzchnie elektrod znajdują się po wewnętrznej stronie i są skierowane w stronę skóry uczestnika podczas nagrywania. Z cEEGrids należy obchodzić się ostrożnie.
Nie dotykaj powierzchni przewodzących, nie zginaj nadmiernie cEEGridów i nie ciągnij za nie. Aby upewnić się, że Twoje cEEGridy są sprawne, zalecamy przetestowanie ich przed zapisem. Już wykorzystane cEEGridy mogą być również ponownie wykorzystane.
Aby sprawdzić każdą elektrodę, możesz użyć multimetru. Zacznij od ustawienia multimetru do pomiaru rezystancji, a następnie podłącz jeden pin multimetru do elektrody cEEGrid, a drugi pin do odpowiedniego styku na cEEGrid. Sprawdź, czy mierzysz rezystancję.
Alternatywnie można użyć żelu elektrodowego, aby zmostkować wszystkie elektrody cEEGrid. Upewnij się, że między elektrodami nie ma żadnych przerw. Po zmostkowaniu elektrod podłącz cEEGrid do złącza wzmacniacza.
Aby zobaczyć sygnał, musisz przymocować cEEGrid po stronie, po której masz elektrodę referencyjną i uziemiającą, zgodnie z układem złączy. Sprawdź, czy widzisz niską impedancję dla wszystkich elektrod. Powinieneś zobaczyć zapalających się osiem elektrod rejestrujących.
Następnie zetrzyj żel. Aby uzyskać optymalne nagrania, uczestnicy powinni mieć czyste i suche włosy bez żadnego produktu. Aby przygotować uczestnika, potrzebujesz dostępu do obszaru za uchem i wokół niego.
W przypadku dłuższych włosów użyj spinek do włosów, aby uzyskać łatwiejszy dostęp. Umieść cEEGrid wokół ucha uczestnika, aby zobaczyć, jak pasuje. Sprawdź również, czy można go umieścić wokół ucha bez dotykania ucha.
CEEGrid nie powinien dotykać tylnej części ucha ani płatka ucha, ponieważ po pewnym czasie może to być niewygodne. To ponowne dopasowanie daje również wskazówkę co do obszaru, który zostanie pokryty przez cEEGrid, a następnie musi zostać oczyszczony. CEEGridy są dostępne w jednym rozmiarze i mogą nie pasować do wszystkich rozmiarów uszu.
W przypadku większych uszu odetnij trochę plastiku wokół elektrod po wewnętrznej stronie C za pomocą małych nożyczek. Zwróć szczególną uwagę, aby nie wciąć się w elektrody ani ścieżki przewodzące. Użyj ściernego żelu do elektrod, aby oczyścić skórę wokół ucha uczestnika z lekkim naciskiem, ale upewnij się, że pozostaje ona wygodna dla uczestnika.
Upewnij się, że obficie wyczyściłeś cały obszar, który zostanie pokryty cEEGrid. Poproś uczestników, aby wskazali, czy któryś z etapów przygotowawczych staje się dla nich niewygodny. Po nałożeniu żelu oczyść obszar za uszami alkoholem.
Następnie osusz go czystym ręcznikiem. Czyszczenie skóry może zadecydować o udanym lub nieudanym nagraniu. Jako dodatkową opcję możesz również umieścić mały pasek taśmy medycznej za uchem, aby uzyskać wyższy poziom komfortu.
Przyklej dwustronne naklejki samoprzylepne wokół każdej elektrody. Upewnij się, że naklejki nie zakrywają powierzchni łączącej elektrod. Następnie nałóż niewielkie ilości żelu elektrodowego wielkości soczewicy na każdą elektrodę.
Unikaj używania zbyt dużej ilości żelu, ponieważ może to rozlać się na materiał klejący i zmniejszyć przyczepność do skóry. Zbyt duża ilość żelu może również tworzyć mostki między elektrodami. Usuń naklejki samoprzylepne.
Ponownie nałóż żel w miejscach, w których został usunięty na tym etapie. Poproś uczestnika, aby trzymał włosy z dala od uszu, tak aby nie przeszkadzały w dopasowaniu. Odsuń włosy tak bardzo, jak to możliwe, tak aby naklejki dotykały bezpośrednio skóry.
W zależności od linii włosów nie zawsze jest to możliwe w przypadku włosów bezpośrednio nad uchem. Umieść cEEGrid wokół ucha, a gdy jest na miejscu, wciśnij go w skórę. Należy pamiętać, aby nie umieszczać cEEGrid zbyt blisko ucha, ponieważ może to stać się niewygodne dla uczestnika.
Pozostaw trochę miejsca, jeden lub dwa milimetry, między cEEGrid a tylną częścią ucha. Poproś również uczestnika, aby nacisnął na elektrody. Usuń wszystkie spinki do włosów.
Teraz możesz teraz ostrożnie założyć okulary lub paski masek na uszy na uszy, jeśli to konieczne. Powtórz tę procedurę dla drugiego ucha. Podsumowując, najpierw oczyść skórę żelem ściernym.
Po drugie, oczyść skórę alkoholem. Po trzecie, wytrzyj do sucha czystym ręcznikiem. Niektóre cEEGridy są również dostarczane z fabrycznie dołączonymi naklejkami w kształcie litery C, jak pokazano tutaj.
Procedura pozostaje taka sama. Dodaj małe krople żelu elektrodowego do każdej elektrody i usuń naklejkę w kształcie litery C. Ponownie umieść cEEGrid wokół ucha, a gdy znajdzie się na miejscu, dociśnij go do skóry.
Jeśli cEEGrid nie przylega dobrze lub jakość sygnału jest słaba, zalecamy usunięcie cEEGrid, wytarcie resztek żelu wokół ucha uczestnika i założenie nowego cEEGrid. W kolejnym kroku podłączamy cEEGridy do wzmacniacza. Podłącz złącze do mobilnego wzmacniacza EEG.
Następnie podłącz cEEGrids do złącza. cEEGrid można podłączyć do dowolnego wzmacniacza za pomocą odpowiedniego złącza. Upewnij się, że znasz układ złącza, w tym położenie elektrod uziemiających i referencyjnych.
Aby utrzymać wzmacniacz na miejscu, możesz użyć na przykład opaski na głowę. Alternatywnie używamy tutaj wzmacniacza, który jest wbudowany w głośnik na szyję, który nazywamy nEEGlace. nEEGlace sprawia, że konfiguracja jest wygodniejsza i szybsza.
Podczas łączenia należy unikać nadmiernego zginania cEEGridów lub ciągnięcia za cEEGrid. Zwróć uwagę, aby podłączyć prawą stronę cEEGrids do złącza. Po nawiązaniu połączenia ze smartfonem lub laptopem sprawdź impedancję elektrod.
Impedancja generalnie poprawia się z czasem i na początku nie musi być niższa niż 10 kiloomów dla każdej elektrody. Następnie krótko sprawdź sygnał EEG. Poproś uczestnika, aby zacisnął szczęki, mrugnął i zamknął oczy podczas oglądania odpowiednich sygnałów EEG.
Jeśli wszystko działało do tego momentu, możesz rozpocząć eksperyment i zebrać dane. Po zakończeniu zapisu danych odłącz cEEGrids od amplifier i wyjmij amplifier. Delikatnie usuń cEEGridy od uczestnika.
Upewnij się, że nie zginasz zbyt mocno cEEGrid ani nie wyrywasz włosów uczestnikowi. Aby wyczyścić cEEGrids, namocz je w wodzie na kilka minut, a następnie ostrożnie odklej naklejki samoprzylepne i spłucz pozostały żel elektrodowy. Ponownie uważaj, aby nie zarysować materiału.
Po wysuszeniu cEEGrids można je ponownie wykorzystać. Istnieje kilka błędów, które eksperymentatorzy mogą popełnić podczas korzystania z cEEGrids. Poniżej przedstawiamy kilka przykładowych danych na ich temat.
Tutaj ilustrujemy, jak wyglądają dane, gdy nie stosuje się żelu cEEGrids ma mokre elektrody i nie działa bez użycia żelu. Jeśli użyjesz zbyt dużej ilości żelu, elektrody cEEGrid mogą ulec zmostkowaniu. Dane dla tego scenariusza są pokazane tutaj.
Zmostkowane elektrody pokazują dokładnie ten sam sygnał. Gdy przygotowanie i dopasowanie zostanie przeprowadzone starannie, możesz spodziewać się wysokiej jakości danych, które tutaj wyświetlamy. Na koniec nagraliśmy utwór z pianinem, w którym często graliśmy jeden ton, a rzadko inny.
Uczestnik został poinstruowany, aby policzyć rzadkie tony. Dane z tego eksperymentu przedstawiono tutaj. Tutaj widzimy oczekiwane odpowiedzi ERP, takie jak komponent P3 dla rzadkiego tonu.
Jeśli dokładnie wykonasz te kroki, uzyskasz wysokiej jakości dane EEG ucha. Mamy nadzieję, że ten protokół pomoże Ci posunąć naprzód Twoje badania.
Przegląd
To badanie przedstawia procedurę stosowania cEEGrid (uszy-elektroencefalografia) do rejestrowania aktywności mózgu poza środowiskiem laboratoryjnym przez dłuższy czas. Protokół szczegółowo opisuje konfigurację tablic cEEGrid i techniki rejestracji, aby zapewnić wysokiej jakości dane EEG z uszu.
Kluczowe elementy badania
Dziedzina nauki
- Neuronauki
- Elektrofizjologia
- Techniki rejestracji EEG
Tło
- cEEGrid umożliwia rejestrowanie EEG w codziennych warunkach życia.
- Jest przeznaczony do długotrwałego użytku i komfortu uczestnika.
- Właściwa konfiguracja i przygotowanie uczestnika są kluczowe dla optymalnych wyników.
- Przygotowanie skóry i umiejscowienie elektrod znacząco wpływają na jakość rejestracji.
Cel badania
- Dostarczyć szczegółowy protokół do efektywnego stosowania cEEGrid w różnych środowiskach.
- Zapewnić zbieranie wysokiej jakości danych EEG podczas codziennych czynności.
- Ustandaryzowanie procedur przygotowawczych i konfiguracyjnych dla przyszłych badaczy.
Zastosowane metody
- Wykorzystuje cEEGrid do zbierania danych EEG z uszu.
- Uczestnicy są przygotowywani poprzez specyficzną rutynę czyszczenia skóry i umiejscawiania elektrod.
- Testowanie elektrod multimetrem poprzedza rejestrację, aby zapewnić ich funkcjonalność.
- Włosy uczestników i kalibracja z mobilnym wzmacniaczem są również uwzględnione jako krytyczne elementy konfiguracji.
Główne wyniki
- Zapewniono wysokiej jakości rejestracji poprzez szczegółową konfigurację i opiekę nad uczestnikami.
- Dostarczono wglądu w efektywne techniki umiejscawiania elektrod i przygotowywania skóry.
- Podkreślono znaczenie testowania cEEGridów i komfortu uczestników podczas zbierania danych.
- Konfiguracja cEEGrid umożliwia ciągłe monitorowanie aktywności mózgu w realnych sytuacjach.
Wnioski
- Ten protokół zwiększa zdolność do badania aktywności mózgu w naturalnych warunkach.
- Pokazano, że staranna przygotowanie może prowadzić do bardziej wiarygodnych rejestracji EEG.
- Wyniki wspierają rozwój zastosowań EEG w badaniach neuronaukowych.
Często zadawane pytania
Executive Industry Relevance
Ear-electroencephalography (cEEGrid) enables non-invasive, long-duration brain activity monitoring in real-world environments, supporting translational neuroscience and cognitive biomarker discovery. Its unobtrusive design and standardized preparation protocol facilitate high-quality data collection outside traditional lab settings, advancing early-stage target validation and mechanistic de-risking in neuropharma pipelines. This capability enhances predictive confidence for CNS portfolio decisions and supports scalable, reproducible data acquisition across diverse research contexts.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Enables hypothesis-driven interrogation of cognitive and neural processes in naturalistic settings.
- Supports functional target validation by capturing real-world brain activity signatures.
- Facilitates mechanistic de-risking through reproducible, high-fidelity electrophysiological data.
- Improves predictive confidence for CNS target selection and triage.
Screening & Assay Development
- Provides validated, portable EEG systems for standardized cognitive and neurophysiological assays.
- Ensures reproducibility and quantitative output through rigorous electrode preparation and signal quality checks.
- Enables scalable screening of cognitive endpoints in both controlled and ambulatory environments.
- Supports reliable evaluation of compound effects on brain activity in translational models.
Translational & Preclinical Research
- Aligns with disease-relevant endpoints by enabling continuous monitoring of neural biomarkers in daily life.
- Bridges discovery and preclinical validation through consistent, real-world data acquisition.
- Reduces translational risk by supporting biomarker continuity from early research to preclinical studies.
- Enhances predictive de-risking for CNS asset advancement.
Pipeline & Workflow Integration
The cEEGrid protocol integrates from early discovery through preclinical research, enabling seamless data flow and hypothesis testing across the CNS R&D continuum.
- Discovery Biology: Supports robust hypothesis testing and pathway clarification via real-world EEG data.
- Screening: Delivers assay-ready, reproducible, and quantitative electrophysiological outputs for compound evaluation.
- Analytics: Provides high-quality, multi-channel EEG signals for comparative and statistical analysis of cognitive endpoints.
- Translational Research: Maintains biomarker alignment and data continuity from discovery to preclinical validation.
- Enterprise Reuse: Offers a reusable, standardized platform for diverse CNS research and development programs.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence and reduces mechanistic ambiguity in CNS target validation.
- Operational Value: Standardizes data collection, enhances reproducibility, and supports scalable deployment in varied environments.
- Strategic Value: Enables informed go/no-go decisions and capital-efficient portfolio management for CNS assets.
- Portfolio Impact: Supports risk-adjusted prioritization and advancement of neuropharma candidates.
Implementation Considerations
- Requires expertise in EEG setup, electrode handling, and participant preparation.
- Needs compatible amplifiers, impedance monitoring, and data acquisition infrastructure.
- Demands cross-team standardization of preparation and signal quality assessment protocols.
- May require adaptation for participants with varying ear sizes or hair types.
- Signal quality is sensitive to electrode placement, gel application, and participant comfort.
