Высокая связанные с событиями Плотность Потенциальные сбора данных в когнитивной неврологии

Потенциалы, связанные с событиями высокой плотности или ERP, позволяют отслеживать быструю временную динамику функционирующего человеческого мозга. Для получения данных ERP высокой плотности электродный колпачок сначала надевается на голову участника, а места расположения электродов оцифровываются с учетом вариативности и формы головы у разных субъектов. Затем импедансы электродов уменьшаются путем впрыскивания геля в каждый электрод.

Данные собираются в то время, когда участнику предъявляются визуальные стимулы. Когда запись закончена, колпачок электрода тщательно очищается. Полученные данные используются для изучения пространственной и временной динамики активности мозга, связанной с данным когнитивным процессом.

Здравствуйте, я Скотт Слотник из лаборатории памяти и восприятия факультета психологии Бостонского колледжа. Сегодня мы покажем вам протокол для сбора потенциальных данных, связанных с событиями высокой плотности. Мы используем эту процедуру в нашей лаборатории для изучения пространственно-временной динамики активности мозга во время памяти на визуальные объекты.

Итак, приступим. Потенциалы, связанные с событиями или ERP, обеспечивают метод захвата пространственно-временной динамики функций человеческого мозга с превосходным временным разрешением. Данные обычно измеряются в экранированном помещении, что сводит к минимуму помехи для нейронного сигнала, улавливаемого электродами.

Каждый электрод подключается к усилителю, который, в свою очередь, подключается к компьютеру сбора данных, расположенному за пределами экранированной комнаты. Для предъявления стимула используется отдельный компьютер из-за возможных помех для нейронного сигнала. Внутри экранированной камеры должны размещаться только основные компоненты питания, такие как дисплей стимулов и ответная клавиатура.

Во время экспериментов участники сидят в удобном кресле с подлокотниками и высотой спины, которая обеспечивает поддержку плеч для минимизации артефактов мышц шеи. Давайте начнем с того, как надеть колпачок электрода. Участвующие электроды встроены в колпачок из спандекса, что значительно сокращает время нанесения колпачка для размещения электрода oz в соответствии с системой десяти пяти электродов при наложении колпачка, гарантируя, что он имеет левую правую симметрию со срединными электродами, расположенными над средней линией головы.

Кроме того, убедитесь, что самые задние нижние электроды находятся выше границы черепа и шеи, чтобы избежать артефактов мышц шеи. Как только шапочка будет на месте, прикрепите боковые ремни с помощью подбородочного ремня или изготовленного на заказ ремня на уровне талии, чтобы улучшить боковой контакт электродов с головой. Наносите электроды рядом с глазами, чтобы обеспечить последующее устранение движений глаз или артефактов моргания для устранения вариабельности в размещении электродов и формы головы у разных субъектов, местоположения электродов измеряются для каждого участника с помощью дигитайзера Polyus Fast Track.

Дигитайзер включает в себя передатчик, три приемника, которые крепятся на колпачке, и стилус для записи местоположения каждого электрода с установленным колпачком и полной оцифровкой электродов. Перейдем к уменьшению импеданса электрода, посадив участника в удобное кресло для записи. Некоторые участники чувствуют себя более комфортно, когда сложенное полотенце для рук слегка заправлено между плечами и спинкой стула.

Теперь подключите многоэлектродный колпачок к усилителям. Затем импеданс каждого электрода должен быть уменьшен таким образом, чтобы он был ниже примерно пяти килоом. Это достигается в нашей лаборатории путем измерения импедансов в режиме реального времени с помощью программного обеспечения для сканирования Neuros Scan, а также с помощью стерильного шприца и иглы с тупым концом для введения проводящего геля в каждое отверстие электрода.

Существует ряд методов, которые могут ускорить процесс снижения импеданса, что является наиболее трудоемким аспектом многоканальной записи. Начиная с заземляющего электрода или электрода сравнения, используйте доминирующую руку, чтобы сделать несколько кругов шприцем, пока он упирается в головку. Чтобы сдвинуть промежуточные волосы, не прижимайте шприц к голове участника.

Процесс нанесения геля ни в коем случае не должен вызывать у участника дискомфорта. Затем, слегка нажимая на электрод недоминирующей рукой, введите небольшое количество геля в кожу головы, а затем оттяните шприц, продолжая вводить шприц. Создание гелевого моста между кожей головы и электродным гелем, выступающим из отверстия электрода, следует протереть салфеткой и выбросить на этом этапе.

Если импедансы первого набора электродов остаются высокими, гель следует повторно нанести на заземляющие электроды и электроды сравнения, поскольку гель обычно со временем становится более проводящим. Одна из стратегий заключается в том, чтобы вводить гель в электроды в квадранте кожи головы, например, в правой задней части головы, до тех пор, пока все импедансы не начнут уменьшаться. Затем вводите гель в электроды в следующем квадранте, пока все импедансы не начнут уменьшаться, а затем циклически проходите по квадрантам.

Повторное введение геля в электроды с самым высоким импедансом. В некоторых случаях проводящий гель будет соединяться с соседними электродами таким образом, что импедансы будут связаны. Это снижает пространственное разрешение, но обычно не вызывает особых проблем, так как имеется большое количество электродов с уменьшенным импедансом.

Давайте рассмотрим, как записывать данные перед началом сеанса записи. Предложите участнику принять удобную, расслабленную позу и оставаться неподвижным. Это позволит свести к минимуму мышечные и двигательные артефакты.

Как только участник устроится поудобнее, передайте ему ответную клавиатуру и уберите или выключите все несущественное оборудование рядом с участником, такое как освещение, чтобы обеспечить последующий анализ, связанный с событием. Начало каждого стимульного события должно быть сигнализировано или инициировано стимульным компьютером и сохранено вместе с электрофизиологическими данными. Мы отправляем триггерные импульсы при каждом появлении стимула через параллельный порт с помощью программ ePrime, которые включают в себя пользовательскую встроенную инициализацию порта, и скрипты запуска, которые находятся в свободном доступе.

Эти триггеры принимаются и хранятся программным обеспечением для сканирования. При записи электрофизиологических данных используйте стандартный фильтр высоких частот для удаления компонентов очень низких частот, таких как постоянный ток, которые не имеют отношения к переходному нейронному ответу. В средах с очень малыми помехами можно использовать фильтр нижних частот с очень высоким частотным срезом, например 200 Гц, в средах с более высоким уровнем окружающих электромагнитных помех.

Можно использовать фильтр нижних частот со срезом около 80 Гц и режекторный фильтр 60 Гц, поэтому в отклике преобладает нейронный сигнал. Теперь давайте посмотрим, как правильно чистить колпачок. После завершения сеанса мультиэлектродный колпачок необходимо тщательно очистить и продезинфицировать сразу после завершения записи.

Начните с замачивания колпачка в теплой воде на пять-10 минут, а затем промойте каждый электрод струей проточной воды. Чтобы тщательно удалить весь проводящий гель, используйте тупой конец ватной палочки из деревянной палочки, чтобы очистить отверстия в электродах. Затем замочите колпачок на мыльной бане с теплой водой, состоящей из четырех литров воды и одной-двух унций мыла на 30 минут, чтобы убедиться, что весь гель был удален, затем тщательно промойте колпачок водой.

Чтобы избежать перекрестного заражения, шапочку необходимо замочить в последний раз на 1530 минут в воде дезинфицирующей смеси, состоящей из четырех частей, воды на одну часть и язь, а затем снова тщательно прополоскать водой, когда вешаешь шапочку для просушки. Он должен быть размещен симметрично и без натяжения, так как он может сохранить некоторую степень своего положения при сушке, что может уменьшить легкость последующего снижения импеданса. В заключение давайте рассмотрим некоторые репрезентативные результаты.

Теперь мы покажем некоторые репрезентативные результаты сбора и анализа данных ERP. Топография напряжения скальпа слева и справа отражает быструю реактивацию реттинотопических областей зрительной коры во время точной памяти для объектов, ранее представленных в правом и левом поле зрения соответственно. Я только что показал вам, как получить данные ERP высокой плотности при использовании этой процедуры.

Важно помнить, что комфорт участников всегда стоит на первом месте. Вот и все. Спасибо за просмотр и удачи в ваших экспериментах.