電気脳造影法 (EEG)

Behavioral Science

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Summary

脳波は、脳活動を測定できる非侵襲的な手法です。 神経活動は、頭皮上脳波電極によって記録される電気信号を生成します。 個人が認知作業に従事し、脳活動の変化とこれらの変更は、脳波のグラフで記録できます。したがって、認知、認知症患者の改善された処置を工夫して最終的に助けるのさまざまな側面に関連する神経基盤を理解することを目指して認知科学者の強力なツールです。

ここでは、ゼウスは認知研究で脳波とそのアプリケーションの概要を示します。まず、我々 は脳波信号の生成場所と方法について説明します。その後、脳波実験を実行する詳細な手順を追ってプロトコルと共に認知の勉強に脳波の使用を説明します。最後に、ビデオは、機能的磁気共鳴画像 (fMRI) や経頭蓋直流電流刺激 (tDCS) など他の技術との組み合わせで脳波を使用していくつかの特定の認知実験をレビューします。

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JoVE Science Education Database. 行動科学の本質. 電気脳造影法 (EEG). JoVE, Cambridge, MA, (2019).

脳波では、脳波は、一般的認知を調査している研究で使用される電気生理学的手法。脳は絶えず刺激による自発的に、またはとき生じる電気的活動を生成します。脳波は、特に認知研究の役に立つことを検出し、脳の活動の変化を定量化する非侵襲的, ポータブルおよび安価な手法です。このビデオでは脳波信号の生成方法、認知研究に脳波を適用する方法、脳波記録、およびいくつかの特定のアプリケーションの標準的な方法について簡単に説明します。

まず、脳波信号の生成場所と方法を見てみましょう。

脳波信号は電気的活動を頭皮上の電極を使用して脳の表面から記録です。最も外側の層は大脳皮質を中心に生成される-活性化の錐体細胞が、皮質の主出力ニューロン。これらのニューロンを受け取り、脳の他の部分からのシナプス入力の統合し、集団活動は、情報の処理を反映しています。

特に、励起移動電荷の相馬の現在の「ソース」周りの外側の動きによって中和樹状の地域で"イオンの荷電膜とニューロンは、電流を作成する"シンクこれは「双極子」状態に、電位を生成し、樹状突起と相馬間現在フローを作成するニューロンをもたらします。電極は、電位多数これら「ニューラル双極子」同期的に演技のプロデュースの合計をキャプチャします。

脳波信号の背後にある生理学に精通しているなら、彼らが認知機能について教えて私たちを見ていきましょう。

正常脳波を表わす自発振動。このリズミカルな活動は、数学的な変換は、フーリエ変換などでマスクすることができますいくつかの重複するサブのリズムで構成されます。この手法を使用すると、脳波の時系列はそのコンポーネントのサブ リズムに分解され、「パワー スペクトル」としてプロットその「集中」や信号の脳波記録によるとその頻度に基づいて、それぞれのサブ リズムがプロットされます。

脳リズムの周波数: 4 Hz 未満で最も遅いであるデルタ波4-7 Hz のシータ波8-12 Hz のアルファ波13-30 Hz をベータ波ガンマ波、30 Hz 以上で最速。それぞれのリズムも行動状態と相関している: デルタ波とシータ波が観察される睡眠状態で目を覚まし、リラックスした状態で α 波が発生して能動的認知の中にベータ、ガンマ波が発生します。

脳波活動の変化は、認知課題における刺激に対する脳の反応を調査するために使用されます。たとえば、コンピューター画面に顔を表示し、それらの間で区別する、認知実験中に件名を求め場合があります。テストを繰り返す回数。その後の脳波の反応、視覚刺激の発症に時間ロック、平均;これはバック グラウンド ノイズの上の信号レベルを発生させます。特定の刺激により誘発される脳波の平均は、事象関連電位と呼ばれます。または ERP。

ERP グラフのピークは、調整された神経活動に対応しています。ここでは、以前のピークは、視覚系の直接の応答に関連します。その後、同期の神経活動の後ピークは刺激の認知処理に関連します。

今では脳波を使用して認知を検討する方法を学んできた、脳波実験を実施する方法を見てみましょう。

脳波実験実際の電位は非常に小さいためのみ意味のある信号を収集していることが必要です。それらの信号をキャプチャするには、脳波電極は、標準化された 10-20 配置システムによるとキャップで整理される銀と銀塩化物などの高導電性材料から成っています。このシステムは、ので、時間と科目間で再現可能な実験には、電極の一貫した位置決めを保証します。電極は識別された皮質と半球場所に応じて指定され、頭蓋骨の 10% または 20% 合計前に後ろの内に分離または右から左の距離で、体系的に。

伝導率の向上に電極と電解質ゲルを使用します。参照電極を基準にしてアクティブな信号が増幅され、ノイズを低減するシステムが接地されています。さらに、信号は脳波周波数範囲内で該当するものだけを収集するためにフィルター処理されます。瞬目などの身体動作からの人工物は通常監視し、データから減算します。

実験前に参加者に解説の書面による同意を得た。被写体の頭囲を測定すると、適切な電極キャップのサイズが選択されます。キャップを配置するためのランドマークは、マークされ、10-20 配置システムによると続きます。次に、導電性ゲルの注入各電極ホルダー、頭皮に対するゲルのスタック内隣接電極間の干渉を避けるために十分なだけ。アクティブ電極は、ホルダーに固定されています。件名、実験用として位置付けられるよう、不要な動きを抑えることを思い出した。最後に、脳波の表示をオンにして、すべてが正しく実行されていることを確認。

脳波実験を実行しての基礎を学んできた、今、認知の研究でこの技術のいくつかの特定のアプリケーションを調べてみましょう。

脳波は、大人と幼児における社会的認知の研究に使用されます。ここでは、実験にはテスト即時リコールと模倣の対象乳児と対面人形デモが含まれます。頭皮全体から収集されたデータは、様々 な実験的時点で脳波の違いを表示します。

機能的磁気共鳴イメージング、または fMRI, は、脳の活動を測定する別の非侵襲的手法です。活性化の場所に fMRI の感度は、活性化のタイミングに脳波の感度と組み合わせることができます。一緒に、これらのテクニックは、睡眠、意識、感情、学習、およびメモリとしてこのような認知のプロセスを理解するレベルの機能マッピングを有効にします。

最後に、脳波は、経頭蓋直流電流刺激、または Tdc、ニューロンの興奮性を調節する脳の刺激を可能にする技術と組み合わせることができます。tDCS 認知能力に影響を与える神経学的疾患の治療の可能性を持つし、脳波を使用して監視し、直接の刺激の効果を最適化します。自動高速フーリエ変換を実行するソフトウェア プログラムは、リアルタイムで脳波パワー スペクトルの変化を観察するため使われます。

脳波にゼウスのビデオを見てきただけ。このビデオは、脳波信号の生成方法について説明このテクニックを使用して認知、脳波実験、そして認知研究でいくつかの特定のアプリケーションを導電性の基本を理解する方法。いつも見てくれてありがとう!

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