Realização de Eletroencefalografia simultânea e gravações de espectroscopia quase infravermelha funcional com uma tarefa flanker

O objetivo deste estudo foi desenvolver um protocolo de trabalho para revelar o padrão de ativação neurológica, sublinhar a tarefa flanker usando a técnica de imagem neurofísica fundida EEG e fNIRS. As gravações simultâneas de EEG fNIRS permitem a inspeção da relação entre o córtex pré-frontal e diferentes eventos relacionados aos componentes potenciais de todo o cérebro. fNIRS no córtex cerebral que é uma lei muito importante no estudo do processamento cognitivo.

Sabemos que o FNIRS é usado principalmente para inspecionar a atividade neurovascular no lobo frontal. está relacionado com altas funções cognitivas cerebrais. No entanto, a resposta hemodinâmica atendida pelo FNIRS só pode ler as atividades com baixa resolução temporal, mas o EEG pode oferecer a medição temporária e direta das atividades neurológicas.

A combinação de gravações de EEG e fNIRS é capaz de identificar mais recursos e revelar mais informações relacionadas com as funções cerebrais. Neste estudo, foram utilizadas as técnicas de EEG fNIRS para gravações simultâneas de componentes ERP e resposta hemodinâmica com uma tarefa de flanker. É racional assumir que os componentes ERP associados à tarefa flanker podem apresentar correlação significativa com a resposta hemodinâmica.

Para amarrar essa suposição, os fNIRS configurados e a máquina EEG foram integrados em conjunto para revelar o complexo metismo de neurognição correspondente ao evento com a tarefa flanker. Antes do teste de experiência, todos os participantes assinaram documentos de consentimento informados. O estudo foi aprovado pelo comitê de ética da Universidade de Macau.

Número um, configuração de hardware e software para gravações simultâneas de EEG e fNIRS. Construa uma tampa de cabeça viável para gravações simultâneas de EEG e fNIRS. Selecione o tamanho da tampa certa de acordo com a circunferência da cabeça dos participantes.

Neste estudo, é utilizada uma tampa de médio porte, pois é adequada para a maioria dos participantes adolescentes ou adultos. Desenhe o layout de acordo com o desenho do experimento na literatura. Cavar 22 orifícios dentro da tampa EEG para segurar os optodes fNIRS em linha com um córtex frontal especificamente fora.

Coloque 21 ou 71 eletrodos EEG ao longo da superfície da tampa EEG de acordo com o sistema internacional 10-20 e monte as grades para os optodes. Defina a distância entre cada par de detectores de origem como três centímetros e, em seguida, fixar os optodes. Em cada um dos optodes azuis são detectores, enquanto os vermelhos são fontes de laser.

Definindo a porta EEG e fNIRS no software. Defina a porta paralela, exemplo H378 neste estudo para o sistema EEG. Defina as portas seriais, exemplo 600 neste estudo para o sistema fNIRS.

O tipo e o número da porta devem ser modificados em relação a várias configurações de EEG e fNIRS. Entre em contato com os fabricantes para obter mais informações. Preparação antes do experimento.

Aqueça o sistema fNIRS com lasers. Ligue por 30 minutos. Defina todos os permitidores de operação necessários para o sistema de medição fNIRS.

Caso a configuração, incluindo os sistemas de medição EEG e fNIRS, participe. Medir e marcar o ponto CZ de acordo com o sistema internacional 10-20. Identifique a posição do eletrodo de CZ a metade da distância entre a distância entre as recuos interorbitais esquerdo e direito.

Coloque a parte dianteira da tampa ao longo da testa dos participantes primeiro e, em seguida, puxe para baixo a sessão de trás da tampa em direção ao pescoço. Validação das posições. Note que é altamente recomendável que os eletrodos EEG sejam primeiro definidos e, posteriormente, os optodes mais próximos.

Se o gel condutor do EEG cobrir os orifícios para a colocação de optodes mais próximos, deve ser limpo para evitar a contaminação de optodes. Preparação para as gravações do EEG. Encha o gel condutor inserindo uma agulha cega através dos orifícios de grate eletrodo EEG.

Coloque todos os eletrodos na rede de eletrodos EEG de acordo com os níveis. Abra o software EEG e inspecione a qualidade do sinal dos eletrodos. Reajuste dos eletrodos reabastecendo gel condutor se a qualidade do sinal não puder atender aos requisitos.

Preparação para as gravações fNIRS. A cautela não expõe os olhos dos participantes ao raio laser da fonte diretamente. Coloque as fibras ópticas ao longo dos braços do suporte ligados ao sistema de medição fNIRS e ao suporte adicional.

Certifique-se de que as fibras estão limpas e arrumadas. Insira a fonte óptica e os detectores nos orifícios de acordo com o layout. Teste a qualidade do sinal.

Se um canal não tiver uma relação de sinal de alto nível para ruído. Exemplo, se o canal estiver marcado em amarelo troque suavemente os cabelos dos participantes ao redor das sondas ópticas para garantir que nada exista entre a sonda óptica e o crânio. Se a etapa 2.8.3 não puder melhorar a qualidade do sinal, a intensidade do sinal.

Se houver muito sinal. Exemplo, se o canal estiver marcado em vermelho, abaixe a intensidade do sinal. Executar o experimento.

Inicie o experimento quando os sinais estiverem estáveis com excelente relação sinal/ruído e os participantes estejam familiarizados com as instruções do experimento. Após o experimento, salve e exporte os dados do EEG fNIRS. Remova cuidadosamente os eletrodos EEG e as sondas ópticas fNIRS.

Medição de coordenadas tridimensionais, MNI 3D de optodes fNIRS com digitalizador 3D. Deixe os participantes sentarem em uma cadeira e usarem os óculos com um sensor. Abra o software de digitalização no computador.

Certifique-se de que o sistema digitalizador 3D esteja em conexão com o computador através de uma porta com apropriada. Carregue o layout dos optodes definidos no arquivo. Mova os estilos de digitalização 3D de acordo com as posições-chave.

NZ, LZ, orelha esquerda, orelha direita, CZ ao longo da tela e pressione o botão na caneta. Localize a fonte óptica e os detectores. Exporte o arquivo de coordenadas 3D.

Análise de dados. análise de dados fNIRS. Processe o arquivo de coordenadas 3D MNI usando a opção de registro na fNIRS SPM com a MetLife 2019.

Selecione cadastro especial independente com digitalização 3D. Escolha o anteriormente, salve-o de outros e arquivo de texto de origem. Registo. Pré-processo de sinais fNIRS com software Homer2 de acordo com as seguintes etapas.

A aplicação da correção do artefato de movimento modificado. Em seguida, passe filtrando 0,015 hertz para 0,2 hertz. Normalize uma amplitude de sinal mais dinâmica dividindo os valores médios.

Gere os dados fNIRS para cada canal baseado em informações digitalizadas em 3D. Selecione os canais que têm uma probabilidade de registro de 100% ou mais em SFC de acordo com o cálculo de regressão do fNIRS SPM para análise posterior. Exporte os valores máximos do HbO.

Processamento de dados EEG. Carregue a pasta de dados EEG bruta no laboratório EEG usando os plugins. Escolha o plugin BOC para arquivo BDF neste estudo.

Observe, por favor, escolha o plugin adequado de acordo com o formato de arquivo de dados EEG. Defina as informações de localização do canal para o laboratório EEG. Carregue o arquivo de localização correspondente da tampa.

Nós referenciamos em eletrodos no laboratório ERP que é um plugin do laboratório EEG. Escolha os canais, coloque-o no armazenamento em massa como eletrodos referenciados. Extrair dados de EEG com base nos arquivos de eventos e bin no laboratório ERP.

Filtre o segmento de dados EEG no laboratório ERP usando o filtro IIR. Filtrando as frequências baixas com um corte de 30 Hertz e filtrando as altas frequências com uma curva de 0,1 Hertz. Remova artefatos EEG oculares na análise de componentes bendon no laboratório EEG.

Rejeite o segmento de dados EEG com valores de amplitude superiores à faixa de 100 positivos até os 100 microvolt negativos em qualquer canal no laboratório ERP. o segmento de dados EEG no laboratório ERP. Note que estes são o método de análise de dados geralmente utilizado e o software para pré-processamento de dados EEG e fNIRS.

Existem inúmeros softwares de processamento e métodos disponíveis. Cálculo de correlação. Gerar a relação entre gravações de fNIRS e EEG com análise de correlação de Pearson.

Resultados representativos. configuração de posicionamento do fone de ouvido fNIRS e canais. O layout digitalizado de optodes é convertido no sistema de coordenadas MNI e sobreposto ao longo do córtex cerebral.

Sinal de HbO para todos os canais associados à tarefa flanker. As curvas cor-de-rosa denotam condição congruente, enquanto as verdes indicam a condição congruente. Sinal ERP para eletrodos FZ e FCZ.

As curvas pretas definem a condição incongruente, enquanto as vermelhas denotam a condição congruente. Correlação entre o sinal ERP N200 e fNIRS ao longo do SFC para a condição incongruente. Em resumo, a imagem neurológica EEG e fNIRS foi realizada para mapear a ativação cerebral envolvida ladeada pela gravação dos sinais neurológicos de todo o cérebro e resposta hemodinâmica do córtex pré-frontal.

Adquirimos com sucesso os dados EEG e fNIRS com uma tarefa flanker. Nosso achado mostrou que a resposta hemodinâmica fNIRS e os componentes ERP N200 estão significativamente correlacionados que exibem diferentes perspectivas do mecanismo cognitivo associados à tarefa flanker. Nossos resultados multimodal de imagem neuromádal suportam um papel essencial da técnica EEG e fNIRS em contribuir para o cérebro, o que abre um novo caminho para melhorar a compreensão do mecanismo neurológico de diferentes processamentos cognitivos.