Функциональные карты с одновременным МЭГ и ЭЭГ
June 14th, 2010
Мы используем магнитоэнцефалографии (МЭГ) и электроэнцефалография (ЭЭГ) для отображения областях мозга, связанных с обработкой простых сенсорные стимулы.
Здравствуйте, я Маркхэм из Центра Мартино в Массачусетской больнице общего профиля. Привет, я Хань Лю, тоже из Центра Мартино. Сегодня мы покажем вам протокол сбора и анализа данных MEC и EC с помощью слуховой соматосенсорики.
И это было стимулировано для обнаружения первичных сенсорных COI. Мы используем эту процедуру в нашей лаборатории для изучения как здоровых добровольцев, так и пациентов с эпилепсией AP, которые являются кандидатами на хирургическое вмешательство. Итак, начнем.
Начните с проверки настройки системы MEG. Убедитесь, что все каналы настроены правильно и что средний уровень шума ниже трех фемтотесла на сантиметр на каналах градиентометра Плано и ниже трех фемтотера на каналах магнитометра. Затем соберите сегмент данных о пустой комнате в течение пяти минут, чтобы получить оценку фонового шума.
Теперь настройте соматосенсорные слуховые и визуальные стимулы, которые будут предъявляться испытуемому во время эксперимента. Это достигается с помощью стимульного компьютера, проектора, установленного за пределами комнаты щита, и соматосенсорного электростимулятора. Чтобы подготовить испытуемого к эксперименту, сначала убедитесь, что он свободен от магнитных материалов, а затем перенесите его в экранированную комнату и получите некоторые данные MEG, чтобы убедиться в отсутствии признаков магнитных артефактов.
Теперь, когда субъект свободен от каких-либо артефактов, наденьте ЭЭГ-колпачок на голову субъекта и введите проводящий гель в каждый электрод. Когда колпачок будет на месте и готов, присоедините электроды EOG и электрод сравнения и убедитесь, что импедансы ЭЭГ и всех других электродов меньше 10 кг. Далее расположите индикатор положения головки или катушки HPI, расположите их так, чтобы они находились под зоной, охватываемой массивом датчиков MEG, и далеко друг от друга.
Теперь оцифруйте фидуциарные ориентиры, катушки HPI, электроды ЭЭГ и форму головы. Этот шаг выполняется за пределами магнитно экранированного помещения, содержащего систему MEG, с помощью 3D-дигитайзера. Наконец, поместите объект в сканер.
После завершения подготовки давайте приступим к сбору данных. Для начала настройте протоколы стимуляции на стимульном компьютере для стимуляции соматосенсорного срединного нерва. Прикрепите электроды стимуляции к левому и правому запястью испытуемого и постепенно увеличивайте интенсивность стимула ниже уровня, превышающего двигательный порог для слуховой стимуляции.
Наденьте наушники на уши субъекта и убедитесь, что громкость подходит для визуальной стимуляции. Расположите экран обратной проекции перед объектом и убедитесь, что стимул представлен правильно. Теперь начните сбор данных на дисплее необработанных данных.
Убедитесь, что все каналы функционируют исправно и не содержат никаких артефактов. Предъявите стимулы испытуемому, а затем сохраните исходные данные в онлайн-средних значениях. При анализе данных мы используем данные анатомической МРТ для определения форм тканевых компартментов для прямого моделирования и ограничения данных M-E-E-G-E-E-G поверхностью коры головного мозга.
Мы используем как текущую дипольную модель, так и распределенное решение минимальной нормы с кортикальными ограничениями. Определение местоположения областей мозга, реакция на стимуляцию. Мы только что показали вам, как собирать и анализировать данные EG и EG в ответ на визуальные, слуховые и некоторые другие сенсорные данные.
Мы продемонстрировали, как эти данные могут быть проанализированы для определения местоположения первичного сенсорного корсиса. Вот и все. Спасибо за просмотр и удачи в ваших экспериментах.
View the full transcript and gain access to thousands of scientific videos
Обзор
В этом исследовании используются магнитоэнцефалография (МЭГ) и электроэнцефалография (ЭЭГ) для изучения областей мозга, участвующих в обработке простых сенсорных стимулов. Исследование направлено на улучшение нашего понимания сенсорной обработки как у здоровых людей, так и у пациентов с эпилепсией.
Ключевые компоненты исследования
Область науки
- Нейронаука
- Электрофизиология
- Мозговое исследование
Бакграунд
- Магнитоэнцефалография (МЭГ) и электроэнцефалография (ЭЭГ) являются неинвазивными методами.
- Эти методы позволяют осуществлять мониторинг мозговой активности в реальном времени.
- Понимание сенсорной обработки важно как для фундаментальной нейронауки, так и для клинических приложений.
- Исследование включает здоровых добровольцев и пациентов с эпилепсией.
Цель исследования
- Картирование областей мозга, участвующих в сенсорной обработке.
- Определение основных сенсорных центров, представляющих интерес (COI).
- Получение информации о нейронных механизмах, лежащих в основе сенсорного восприятия.
Используемые методы
- Сбор данных МЭГ и ЭЭГ.
- Протоколы слуховой и соматосенсорной стимуляции.
- Анализ активности мозга в ответ на сенсорные стимулы.
- Сравнение данных между здоровыми людьми и пациентами с эпилепсией.
Основные результаты
- Идентификация специфических областей мозга, активированных сенсорными стимулами.
- Различия в сенсорной обработке между здоровыми людьми и пациентами с эпилепсией.
- Понимание функциональной организации сенсорной обработки в мозге.
- Потенциальные последствия для кандидатов на операцию при эпилепсии.
Выводы
- МЭГ и ЭЭГ являются эффективными инструментами для изучения сенсорной обработки.
- Результаты способствуют пониманию функционирования мозга при здоровье и болезни.
- Дальнейшие исследования могут улучшить клинический подход к лечению эпилепсии.
Часто задаваемые вопросы
Executive Industry Relevance
Functional brain mapping using combined MEG/EEG enables precise localization of sensory processing networks, supporting target validation in neuropsychiatric drug discovery. This approach provides quantitative, reproducible neural readouts that enhance predictive confidence in early-stage mechanistic de-risking. The method supports translational continuity from basic neuroscience to preclinical models of sensory dysfunction.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Scientific Value: Enables interrogation of therapeutic hypotheses by mapping cortical responses to sensory stimuli.
- Operational Value: Supports biological de-risking through objective, quantifiable neural activation patterns.
- Predictive Value: Clarifies pathway engagement and functional target validation in disease-relevant neural circuits.
Screening & Assay Development
- Scientific Value: Prepares validated neural systems for downstream compound screening by establishing baseline evoked-response profiles.
- Operational Value: Ensures assay standardization and reproducibility through quality-controlled MEG/EEG acquisition protocols.
- Scalability: Facilitates platform reuse across sensory modalities (somatosensory, auditory, visual) for multiplexed target assessment.
Translational & Preclinical Research
- Translational Value: Provides disease-relevant system alignment by mapping sensory cortices in both healthy and epileptic models.
- Mechanistic De-risking: Enables risk-adjusted advancement decisions via cortical source localization using MRI-constrained minimum-norm estimates.
- Predictive Confidence: Supports biomarker alignment through spatiotemporal dynamics of evoked responses to sensory challenges.
Pipeline & Workflow Integration
The method integrates into early discovery workflows by providing functional validation of sensory targets prior to compound screening and lead optimization.
- Discovery Biology: Supports hypothesis testing and pathway clarification through stimulus-evoked cortical activation mapping.
- Screening: Enables assay readiness via standardized evoked-response acquisition and online averaging of MEG/EEG data.
- Analytics: Delivers quantitative neural readouts through equivalent current dipole modeling and cortically-constrained minimum-norm estimation.
- Translational Research: Connects discovery to preclinical continuity by localizing sensory cortices in epilepsy models using anatomical MRI for forward modeling.
- Enterprise Reuse: Establishes a reusable neuroimaging platform for cross-functional teams studying sensory processing disorders.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence in target validation by reducing mechanistic ambiguity in sensory pathways.
- Operational Value: Enhances reproducibility and standardization through strict QA procedures, noise floor monitoring, and electrode impedance controls.
- Strategic Value: Improves go/no-go decisions by providing objective neural biomarkers of target engagement.
- Portfolio Impact: Enables risk-adjusted prioritization of compounds based on dose-responsive modulation of sensory-evoked potentials.
Implementation Considerations
- Requires expertise in neurophysiology, MEG/EEG acquisition, and inverse modeling techniques.
- Depends on magnetically shielded rooms, 3D digitization systems, and MRI-compatible stimulus delivery hardware.
- Necessitates cross-team standardization of stimulus protocols, artifact rejection criteria, and source localization pipelines.
- Involves adaptation considerations across species and disease models when translating from human epilepsy models to preclinical systems.
- Limited by the need for subject cooperation and artifact-free data collection, particularly in clinical populations with movement or cognitive impairments.
