Funktionell kartläggning med samtidig MEG och EEG

Summary

Vi använder magnetencefalografi (MEG) och elektroencefalografi (EEG) för att kartlägga områden i hjärnan inblandade i behandling av enkla sensoriska stimuli.

Abstract

Vi använder magnetencefalografi (MEG) och elektroencefalografi (EEG) för att lokalisera och bestämma tidsmässiga utvecklingen i områden i hjärnan inblandade i behandling av enkla sensoriska stimuli. Vi kommer att använda somatosensoriska stimuli för att lokalisera områden handen somatosensoriska, auditiva stimuli för att hitta auditiva cortex, visuella stimuli i fyra kvadranter av synfältet för att hitta tidiga visuella områdena. Denna typ av experiment används för funktionell kartläggning med epilepsi och hjärntumörer patienter att hitta vältaliga cortex. I grundläggande neurovetenskap liknande experimentella protokoll används för att studera orkestrering av kortikal aktivitet. Förvärvet Protokollet inkluderar kvalitetssäkring förfaranden, med förbehåll förberedelse för den kombinerade MEG / EEG studie och förvärv av frammanade-respons-data med somatosensorisk, auditiva och visuella stimuli. Vi visar också analys av data med motsvarande nuvarande dipol modell och cortically med begränsat lägsta-normen uppskattningar. Anatomiska MR uppgifter är anställda i analysen för visualisering och för att härleda gränser vävnad gränser för vidare modellering och kortikal plats och begränsningar orientering för minsta-norm uppskattningar.

Protocol

1. Kontrollera systemet tuning och datakvalitet

1. Kontrollera inställning av MEG-system. Använd inställning och bullermätningen programvara som följer med MEG-system för att kontrollera att alla kanaler är rätt inställda och att den genomsnittliga ljudnivån under 3 ft / cm 3 fot på plana Gradiometer och magnetometer MEG-kanaler, respektive.
2. Samla en del av tomt rum uppgifter. Få uppgifter med skärmade rummet tomt på föremål i 5 minuter för kvalitetssäkring och buller uppskattning.

2. Ställ in stimuli och data parametrar förvärv.

1. Ställ in somatosensoriska, auditiva och visuella stimuli med hjälp av en sporre dator, projektor installeras utanför skölden rummet, och en somatosensoriska elektrisk stimulator (Grass modell S88).

3. Ämne förberedelse

1. Innan en MEG / EEG studien måste varje ämne fylla i flera olika former när det gäller säkerhet och samtycke.
2. Kontrollera att motivet är fritt från magnetiska material. Ta motivet till den avskärmade rummet och börja MEG datainsamling för att kontrollera att uppgifterna inte innehåller tecken på magnetiska artefakter. Om det behövs, använd en degausser att minska artefakter från magnetiska föremål i kroppen, såsom tandvård.
3. Sätt på EEG mössa, injicera ledande gel, och kontrollera impedanser. Den impedans bör vara lägre än 10 kohm.
4. Sätt på EOG elektroder och referenselektrod.
5. Sätt på huvud-lägesindikering (HPI) spolar. Placera fyra HPI spolar så att de kommer att vara under det område som omfattas av MEG-sensorer och långt ifrån varandra.
6. Digitalisera referenspunkternas landmärken, HPI spolar, EEG elektroder och huvudform.
7. Flytta föremål i scannern.

4. Datainsamling för varje sensorisk modalitet

1. Ställ in stimuleringsprotokoll på stimulans datorn. För den somatosensoriska median-nervstimulering, fäst elektroderna på höger och vänster handlederna och gradvis öka stimulusintensitet så att stimulansen överskrider motorns tröskeln. För auditiv stimulering, sätt i hörlurar och kontrollera att den stimulans nivån är lämplig. För visuell stimulans, placera back-filmduk framför motivet och kontrollera att stimulans är korrekt presenteras.
2. Starta datainsamling och kontrollera uppgifternas kvalitet. På rådata skärmen, kontrollera att alla kanaler fungerar korrekt och inte innehåller några artefakter.
3. Mät huvudets position. Åberopa mätningen huvudets position från förvärvet konsolen och kontrollera att resultatet uppfyller de specifikationer som följer av programvaran.
4. Börja spara rådata och on-line genomsnitt.
5. Starta stimulans leverans
6. När alla stimuli har presenterats, spara rådata och on-line genomsnitt.

5. Dataanalys

I analys av data kommer vi att använda anatomisk MRI data för visualisering av resultaten, för att bestämma de former av vävnad fack för vidare modellering, och begränsar lMEG / EEG-data till den kortikala ytan. Vi använder både den nuvarande dipol modell och en distribuerad cortically begränsad minsta-norm-lösning i analysen. Arbetsflödet för distribuerade källan analysen visas i figur 1.

Figur 1. Generellt arbetsflöde för analys av MEG / EEG med cortically med begränsat lägsta-normen uppskattningar.

Discussion

Magnetencefalografi (MEG) och elektroencefalografi (EEG) är de enda icke-invasiva metoder för att registrera hjärnaktivitet med en fin temporal upplösning. MEG är särskilt väl lämpad för att studera kortikal aktivitet. Denna artikel visar kombinerad MEG / EEG datainsamling och analys bestäms hjärnaktivitet i samband med behandlingen av enkla sensoriska stimuli. Denna typ av experiment används både i grundläggande neurovetenskap och kliniska studier. Om hjärnan aktiveringen fokus, gäller den aktuella dipol modell och placering av verksamheten kan bestämmas med en noggrannhet på ca 5 mm. I mer komplexa situationer kan cortically med begränsad källa uppskattningar användas för att avslöja Spatiotemporal mönster av aktivering. Dessa modeller använder anatomisk MRI data för visualisering, som fastställer geometrin för teoretiska vävnader för vidare modellering och för kortikala plats och begränsningar läggning.