Summary
Électroencéphalographie simultanée (EEG) et l'imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf) est un outil de neuroimagerie puissant. Toutefois, à l'intérieur d'un appareil d'IRM forme un environnement difficile pour l'enregistrement et de la sécurité des données EEG doivent être considérés chaque fois que l'équipement d'exploitation à l'intérieur d'un scanner EEG. Ici, nous présentons un protocole d'acquisition de données EEG-IRMf optimisé.
Abstract
Simultané EEG-IRMf permet à l'excellente résolution temporelle de l'EEG à être combiné avec la précision spatiale de l'IRMf. Les données de ces deux modalités peuvent être combinés dans un certain nombre de façons, mais toutes reposent sur l'acquisition de données EEG et IRMf haute qualité. Données EEG acquises au cours de l'IRMf simultanées sont affectées par plusieurs objets, y compris l'artefact de gradient (en raison de l'évolution des gradients de champ magnétique nécessaire pour IRMf), l'artefact impulsion (lié au cycle cardiaque) et les artefacts de mouvement (résultant de mouvements dans le champ magnétique fort domaine du scanner, et l'activité musculaire). Méthodes de post-traitement pour corriger avec succès le gradient et des objets d'impulsions nécessitent un certain nombre de critères auxquels doit satisfaire lors de l'acquisition de données. Minimiser les mouvements de la tête pendant EEG-IRMf est également impératif de limiter la production d'objets.
Les interactions entre la fréquence radio (RF) d'impulsions nécessaires pour l'IRM et ee matériel EEG peut survenir et peut provoquer un échauffement. C'est seulement un risque important si les consignes de sécurité ne sont pas satisfaits. conception du matériel et mise en place, ainsi que la sélection minutieuse des séquences IRM qui sont organisées avec le matériel EEG présente doivent donc être considérées.
Les questions ci-dessus soulignent l'importance du choix du protocole expérimental utilisé lors de l'exécution d'une expérience EEG-IRMf simultanées. Basé sur des recherches antérieures, nous décrivons un dispositif expérimental optimal set-up. Elle fournit des données EEG haute qualité pendant l'IRMf simultanées en utilisant des systèmes EEG et IRMf commerciales, avec des risques de sécurité au sujet minimisé. Nous démontrons ce set-up dans une expérience EEG-IRMf aide d'un simple stimulus visuel. Cependant, les stimuli beaucoup plus complexes peuvent être utilisés. Ici, nous montrons l'EEG-IRMf set-up en utilisant un MRplus, 32 système EEG de canal en conjonction avec un Achieva Philips (Best, Pays-Bas) 3T MR scanner cérébral Products GmbH (Gilching, Allemagne), bien quela plupart des techniques sont transférables à d'autres systèmes.
Introduction
Électroencéphalographie simultanée (EEG) et l'imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf) permet à l'excellente résolution temporelle de l'EEG à être combiné avec la précision spatiale de l'IRMf. Il ya un certain nombre de façons dont les données de ces deux modalités peuvent être combinés 1, mais toutes reposent sur l'acquisition de données EEG et IRMf haute qualité. À ce jour, simultané EEG-IRMf a été utilisée pour étudier la corrélation entre les rythmes oscillants (mesurées avec EEG) et les réactions d'oxygénation du sang (en utilisant le niveau d'oxygénation du sang (BOLD) IRMf), par exemple 2,3. Il a également été utilisée pour étudier si les caractéristiques du signal évoqué peuvent expliquer la variance dans le signal BOLD sur une base essai par essai 4,5. Dans les études cliniques, la principale utilisation de la technique a été d'étudier les foyers de décharges épileptiques intercritiques, qui peuvent aider à la planification chirurgicale et sont actuellement difficiles à localiser de manière non invasive6,7. Pour réaliser la fusion des données de l'EEG et IRMf qui est souhaité, il est essentiel de disposer de données de haute qualité provenant des deux modalités. Toutefois, les données EEG acquises au cours de l'IRMf simultanées sont affectées par plusieurs objets, y compris l'artefact de gradient (en raison des champs magnétiques changeants nécessaires pour IRMf), l'artefact d'impulsion (lié au cycle cardiaque) et les artefacts de mouvement (résultant de mouvements à la forte le champ magnétique du dispositif de balayage, ainsi que l'activité musculaire). Ces artefacts sont nettement plus importants que l'activité neuronale d'intérêt et donc la réduction (à la source) et la correction des artefacts (via le post-traitement) sont tous deux nécessaires pour permettre la mise en œuvre réussie du simultané EEG-IRMf.
Les méthodes de post-traitement actuellement disponibles pour corriger la pente et objets d'impulsions nécessitent un certain nombre de critères pour être satisfaits lors de l'acquisition de données afin de produire des données EEG haute qualité. Au cours de la décennie précédente, l'OPTiMAL expérimental pour l'enregistrement de données de haute qualité a évolué comme notre compréhension des causes des artefacts 8-10 s'est améliorée et nous avons appris comment modifier des méthodes expérimentales afin de réduire les artefacts à la source 11,12 et à améliorer la performances de post-traitement des algorithmes de correction. Ces développements incluent l'amélioration de l'échantillonnage des formes d'onde de gradient à travers la synchronisation des horloges du scanner 13,14 et l'utilisation d'un vectocardiogramme 15,16 pour fournir une trace cardiaque plus propre que l'ECG traditionnel. La trace de vectocardiogramme est dérivé de quatre électrodes placées sur la poitrine avec un filtre passe-bas rigoureuses employées 14-16. En conséquence, la trace est relativement peu affectée par les artefacts de gradient et est insensible à l'artefact d'écoulement de sang qui facilite la détection R-pic. Cependant, la possibilité d'enregistrer un vectocardiogramme n'est pas disponible sur tous les appareils d'IRM et donc ne sera mentionnée brièvement dans ce sTudy. L'importance de la réduction des artefacts et le nettoyage rigoureux des données a été soulignée par la récente démonstration que les artefacts de mouvement enregistrés dans les données de l'EEG peuvent en corrélation avec l'activité BOLD rien à voir avec la mission d'intérêt, produire des résultats erronés si grand soin n'est pas pris toute la processus expérimental 17.
La méthode présentée ici représente l'approche optimale actuel pour obtenir des données EEG et IRMf haute qualité simultanément en utilisant le matériel MR et des séquences d'impulsions qui sont largement disponibles, ainsi que des équipements EEG vendu dans le commerce. La mise en œuvre de la méthode de l'acquisition proposée, en liaison avec l'utilisation de méthodes de post-traitement approprié, sera d'obtenir des données EEG et IRMf qui peuvent être utilisés pour répondre à un certain nombre de questions importantes en neurosciences.
Protocol
1. Préparation de l'installation expérimentale
- Avant l'arrivée de l'objet mis en place l'équipement EEG dans la salle de contrôle où l'opérateur de scanner va s'asseoir. Connectez l'ordinateur portable au matériel EEG comme le montre la figure 1. Note: tous les déclencheurs de périphériques et le scanner IRM doivent avoir des durées de plus de 200 microsecondes pour être détecté par le système EEG.
- Configurer l'ordinateur de relance, dans cette étude, nous utilisons un stimulus visuel; marqueurs sont lus dans l'enregistreur BrainVision au début et à la fin de chaque période de stimulation.
- Assurer l'espace de travail pour l'enregistrement des données est réglé sur la résolution temporelle plus élevée disponible et les paramètres de filtre correctes. Pour la majorité des études couplage AC avec un filtre de 0,016 à 250 Hz est optimal, bien que DC-couplage ou un (1 kHz) Filtre passe-bas élevées peuvent être nécessaires si les signaux ultra basse ou haute fréquence neuronales sont d'un intérêt, respectivement.
- Vérifiez les marqueurs de la smarmite et la présentation du stimulus de confirmer qu'ils sont enregistrés par le système EEG correctement. Tournez sur la synchronisation du scanner et horloges EEG utilisant le panneau de commande de l'enregistreur BrainVision. Ensuite, vérifiez si la synchronisation est réussie, si l'installation est correcte et l'icône verte "Sync On" point apparaît.
- Mettre en place le scanner IRM de façon classique, ici nous utilisons le corps bobine de transmission RF et une tête de canal 32 bobine de réception RF. Lorsque cela est possible, il est préférable d'utiliser une tête de taille transmettre bobine pour minimiser le risque d'échauffement RF du bouchon EEG et les câbles associés. Cependant dans la plupart des scanners, la bobine d'émission de la tête ne peut pas être utilisé en conjonction avec une bobine réceptrice à éléments multiples, ce qui conduit à une sous-optimale mis en place pour l'acquisition de données d'IRM (en particulier parallèlement l'imagerie d'accélération n'est pas possible). Nous utilisons cette tête spécifique bobine de réception car il intègre un port d'accès qui permet aux câbles du bouchon EEG à courir le long d'un chemin tout droit sorti de la scAnner.
- S'assurer que les séquences IRM pour être exécuté sont mis en place. La séquence IRMf doit utiliser un TR de tranche qui est un multiple de la période d'horloge d'EEG (200 microsecondes). Si l'on utilise un système de RM Philips le calculateur de synchronisation Philips peut être utilisé pour déterminer la tranche possible et combinaisons de TR.
- Faire une dernière vérification que tous les équipements enregistre comme prévu.
2. Sujet arrivée
- Demandez au sujet d'arriver avec les cheveux propres et de porter des vêtements confortables et non-métallique.
- Expliquer au sujet du but de l'expérience et ce qui va se passer.
- Demandez au sujet de remplir des formulaires qui sont utilisés pour établir qu'il n'y a pas de contre-indications pour MR balayage et que les consentements Sous réserve de participer à l'expérience. Consultez les formulaires avant de continuer. Dans cette étude, l'approbation du comité d'éthique local a été obtenu et tous les sujets ont donné leur consentement éclairé.
- Mesurer la tête circonférence et sélectionnez l'applicationcap ropriately taille (c'est à dire le plus petit bouchon disponible qui est plus grande que la taille de la tête). Placer le capuchon sur la tête à partir de l'avant de la tête et en le tirant vers l'arrière. Positionner correctement le bouchon, de sorte que l'électrode Cz est située à mi-chemin entre le nasion et inion et également centré gauche-droite.
- Connecter les électrodes sur la tête par: déplacement cheveux hors de la voie, l'application d'alcool et ensuite gel Abralyte. Fixez l'électrode ECG à la base du dos en utilisant une méthode similaire à celle utilisée pour les électrodes de capitalisation. Cette électrode est utilisée pour mesurer le rythme cardiaque. Le positionnement de la base du dos est recommandé pour optimiser le rapport signal sur bruit de la R-pic dans la courbe d'ECG ainsi que pour l'objet de confort.
- Les travaux sur les contacts de façon à réduire les impédances des électrodes sur la tête de moins de 10 kW (à l'exclusion de la valeur des résistances internes à chaque électrode). ECG et la résistance EOG peuvent être plus élevés que les signaux sont plus forts et bien connections peut être difficile à atteindre, mais il doit être maintenu en dessous de 50kΩ.
- Vérifier la qualité des données EEG est satisfaisante en inspectant visuellement les données sur l'écran du moniteur.
3. En dehors de l'enregistrement du MR Scanner
(Facultatif: uniquement nécessaire si vous souhaitez comparer EEG qualité des données à partir de l'intérieur et à l'extérieur du scanner MR)
- Mettre en place le dispositif de présentation et de l'équipement EEG en dehors du scanner (dans un endroit où le champ magnétique est faible). Assurez-vous que la configuration est aussi proche que possible de celle utilisée à l'intérieur du scanner IRM (en particulier le sujet doit être en décubitus dorsal et un processus similaire de la présentation du stimulus doit être utilisé).
- Réaliser l'expérience et d'enregistrer les données d'une manière similaire à celle utilisée à l'intérieur du scanner (voir la section 4).
4. Mise en réserve jusqu'à l'intérieur du scanner MR
- Demandez au sujet d'être assis pendant que vous configurez l'equi EEGpement dans la salle de scanner IRM.
- Prenez l'amplificateur dans la chambre blindée et le placer sur une table à l'arrière du scanner. Fixer l'amplificateur à un câble optique à fibres longues. Faites passer le câble à fibre optique à travers le guide d'onde et l'attacher à l'adaptateur USB BrainAmp dans la salle de contrôle (Figure 1).
- Enregistrement du patient dans le module de balayage malade M. base de données.
- Prenez le sujet dans la salle et leur demander de s'allonger sur le lit du scanner.
- Donner les bouchons sujet, un casque et le bouton d'appel, et de s'assurer qu'ils sont à l'aise.
- Placez la bobine de la tête sur la tête du sujet. Les câbles EEG doivent quitter la bobine de la tête le long de la trajectoire la plus courte possible. Maintenant tampon de la tête du sujet pour minimiser le mouvement de la tête.
- Déplacez le sujet dans le scanner alésage, en s'assurant que les électrodes Fp1 et Fp2 sont à l'isocentre du scanner IRM dans la direction z. Ceci est normalement réalisé en alignant les deux électrodes avec la lumière qui est utilisée pour positionner til soumis avant leur entrée dans l'alésage.
- Fixez le bouchon EEG à l'amplificateur à l'arrière du scanner. S'assurer qu'il n'y a pas de boucles de fil dans les dérivations EEG (car ils peuvent conduire à un échauffement RF et aussi causer des grands artefacts EEG à être induits) et que le câblage est isolé de M. vibrations autant que possible de scanner; ici, nous utilisons un faisceau en porte à faux pour atteindre cet isolement.
5. Enregistrement dans le scanner
- Parlez au sujet de la salle de console pour confirmer qu'ils puissent entendre l'opérateur de scanner et sont OK.
- Un deuxième expérimentateur commence la surveillance EEG, la vérification des électrodes bruyants dans les traces, ainsi que pour le vert "Sync On" point en bas de l'écran.
- L'effet net des cryo-pompes sur l'enregistrement peut être considéré (voir la figure 2). Par conséquent, éteindre ces pompes lors de l'acquisition des données, conformément aux directives du fabricant.
- Demandez au sujet de bouger la tête par un small montant. L'importance de garder la tête peut encore être vu à partir des tensions importantes dans l'enregistrement EEG qui résultent de petits mouvements de la tête.
- Testez l'enregistrement de l'activité neuronale en demandant au sujet d'ouvrir et de fermer les yeux. Regardez pour l'activité alpha occipital. Cela permettra de vérifier si vous mesurez signaux physiologiques plutôt que du bruit. Si un signal d'alpha ne peut être vu sur un sujet (qui survient chez certains sujets), il est possible de tester l'activité neuronale en effectuant une course courte du paradigme expérimental sans le scanner fonctionnement MR et de chercher la moyenne des potentiels évoqués.
- L'artefact d'impulsion peut être clairement observé dans les données brutes (voir figure 2), en particulier sur les électrodes sur les tempes. Utilisez le tracé ECG pour corriger cet artefact en temps réel en utilisant RecView (ou dans les logiciels de post-traitement).
- Dès que l'IRM commence les gradients provoquent de grandes artefacts dans les données de l'EEG.
- Whl'expérience en IRMf est prêt à démarrer, - avec le système de présentation du stimulus dans un état prêt - puis commencer à enregistrer les données de l'EEG en suivant les étapes indiquées.
- Maintenant commencer l'expérience, en vérifiant que les marqueurs de la présentation du stimulus et le scanner IRM peut être vu dans BrainVision Recorder. Ici, le stimulus est composé d'un damier radial plein champ à 100% de contraste. Le taux de reprise est de 2 Hz de telle sorte qu'une réponse évoquée se produit toutes les 500 ms et d'un marqueur est placé dans le fichier EEG à chaque inversion de l'image.
- La qualité des données EEG apparaît comme très pauvres, mais il peut être nettoyé en place, que ce soit en ligne dans RecView ou lors du post-traitement. Afin que la correction de l'artefact de gradient de travailler sans compromettre l'enregistrement des signaux neuronaux, la présentation du stimulus ne doit pas être bloqué sur la TR et la fréquence de répétition de stimulation ne doit pas être égale à la fréquence de répétition de la tranche.
- correction des artefacts de gradient doit être effectuée oust avant correction des artefacts impulsion (voir figures 3 et 4). Les données peuvent ensuite être segmentés en fonction de la présentation du stimulus et analysées avec de nombreuses techniques, dont la plus simple est d'étalement pour enquêter sur les réponses évoquées (voir Figure 6).
6. Débriefing du sujet
- Une fois la numérisation terminée, prenez le sujet sur le scanner et les aider à décoller le bouchon EEG.
- Permettez-leur de se laver les cheveux.
- Ils sont maintenant libres de partir.
7. Dégagement à la fin de l'expérience
- Emballez le matériel EEG tel que requis par votre laboratoire. Si le fabricant MR exige, assurez-vous que le matériel de synchronisation est débranché à la fin de chaque séance et de ne pas rester attaché à l'électronique du scanner.
- Enfin, le bouchon EEG doit être nettoyé. Pour ce faire, tremper le bouchon dans l'eau (normalement pendant environ 5 min)ou un mélange d'eau et de désinfectant (le désinfectant doit être choisi selon la recommandation du spectre et désinfectant agent pathogène en cause du fabricant de cap. temps d'exposition et la concentration de désinfectant doivent suivre les directives du fabricant du désinfectant.). Ensuite, utilisez une brosse à dents pour nettoyer l'écart gel résiduel. Il est très important de nettoyer complètement le bouchon pour assurer la bonne exécution du chapeau lorsqu'il est utilisé par la suite.
8. Analyse
- Ici, l'analyse EEG en temps réel a été démontrée, mais il est aussi possible et normalement souhaitable de post-traitement des données de l'EEG. Cela peut être fait dans un certain nombre de logiciels d'analyse tels que le cerveau produits Analyzer 2 ou EEGLAB.
- Dégradé et la correction des artefacts d'impulsion peuvent être effectuées en utilisant une variété de méthodes telles que: artefact moyenne soustraction 18,19 (couramment utilisé pour la correction de pente et souvent utilisé pour la correction des artefacts d'impulsion), analyse en composantes indépendantes 20,21 22 (pour la correction des artefacts impulsion).
- Les données peuvent ensuite être analysées dans le temps ou dans le domaine fréquentiel pour examiner les réponses évoquées et en cours activité oscillatoire.
- Ici, nous avons enregistré le tracé ECG en utilisant le système des produits du cerveau afin d'obtenir les informations nécessaires à la correction des artefacts d'impulsion. Dans la configuration standard du tracé ECG est enregistré au moyen d'une électrode spécifique placé à l'arrière de l'objet. Dans notre laboratoire, nous utilisons également une solution non-standard, qui emploie une vectrocardiogram pour générer la trace cardiaque (cette solution est disponible uniquement avec l'équipement de surveillance physiologique Philips). Nous avons trouvé ce qui peut être utile si une trace propre ne peut être obtenue à l'aide de l'ECG conventionnel mis en place.
Representative Results
La figure 3 montre la qualité du signal à prévoir si aucune correction des artefacts a été effectuée. Il est clair que toute activité neuronale est obscurcie. Figure 3C montre que l'artefact de gradient se produit à des fréquences distinctes qui sont des harmoniques de la fréquence d'acquisition de la tranche dans la séquence IRMf, couvrant la gamme de fréquence de l'enregistrement. Figure 4 montre l'artefact d'impulsion qui se révèle une fois l'artefact de gradient a été supprimé en utilisant la méthode de post-traitement de moyenne artefact soustraction dans l'analyseur 2 (version 2.0.2). Il est clair qu'il existe une variation spatiale considérable de cet artefact et que O1, l'un des canaux d'intérêt pour cette expérience visuelle, affiche un nombre particulièrement important artefact d'impulsion. Cet artéfact a une fréquence inférieure à l'artefact de gradient (principalement en dessous de 10 Hz - figure 4C) et est liée à l'activité cardiaque figure 5 montre. la qualité des données EEG qui peut être atteint après gradient et la correction des artefacts d'impulsion; ici l'artefact d'impulsion a été corrigée à l'aide moyenne artefact soustraction Analyzer 2 et les pics de R de la forme d'onde cardiaque a été détectée à partir du tracé ECG. Il est clair que l'amplitude des signaux restants sont beaucoup plus faibles et les signaux neuronaux par conséquent, ne sont plus obscurci, comme le montrent les réponses évoquées obtenues dans les figures 6 et 7. Figure 6 montre une réponse évoquée typique produite par une moyenne de l'ensemble des 300 stimuli. Cependant, la variabilité de cette réponse à travers les blocs peut être vu dans la figure 7, et c'est cette variation naturelle et imprévisible dans les réponses neuronales qui peuvent être utilisés pour interroger les corrélations entre les réponses audacieuses et EEG lors des enregistrements simultanés ont été effectués.
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Figure 1. Un diagramme schématique de la mise en place de l'équipement EEG et les connexions nécessaires entre le matériel, tel que décrit dans le protocole. Cliquez ici pour agrandir la figure .
Figure 2. Transformée de Fourier du signal recueilli sur un sujet se trouvant encore aux pompes cryogéniques (en rouge) et off (noir) pour un canal représentant (P7).
Figure 4 Dix secondes de données EEG enregistrées sur 16 canaux différents au cours concurrente IRM présentés après correction des artefacts de gradient utilisant AAS sur 16 canaux différents (A);. Portant sur 5 secondes de données de Oz (B), avec la transformée de Fourier associée (C Cliquez ici pour agrandir la figure .
Figure 5. Dix secondes de données EEG enregistrées ON16 différents canaux pendant l'IRMf simultanées, montré après gradient et la correction d'artefact impulsion utilisant AAS (A); mettant l'accent sur 5 secondes de données de Oz (B), avec la transformée de Fourier associée (C). Cliquez ici pour voir plus grand chiffre .
Figure 6. Moyen de réponse évoquée EEG (300 en moyenne) pour les canaux 01 et 02 (à gauche) et la carte topographique associée pour le P120 (à droite).
Figure 7. Variation de la réponse évoquée à travers les blocs de canal O1 (réponses ont été en moyenne dans les 30 blocs s).
Discussion
Conseils généraux Depuis l'aménagement physique de toutes les chambres du scanner est différent, nous reconnaissons que vous ne pouvez pas être en mesure de positionner vos amplificateurs EEG en dehors de l'alésage de l'aimant. Dans ce cas, un bon compromis consiste à placer les amplificateurs sur un tapis de caoutchouc d'épaisseur de manière à les découpler des vibrations du scanner autant possible. Si vous trouvez que la correction des artefacts de gradient ne fonctionne pas bien, vérifiez les temps entre le volume ou marqueurs de tranche, car il est probable dans ce cas que le TR qui a été saisi à la console MR n'est pas précisément le TR qui est généré . Dans ce cas, vous devrez contacter le fabricant du scanner M. pertinente pour obtenir de l'aide.
Les étapes les plus importantes dans le processus d'acquisition de données EEG au cours de l'IRMf simultanées sont celles prises pour s'assurer que toutes les sources de bruit externes ont été réduites au minimum (par exemple, les pompes à cyrocooler et les vibrations de l'équipement EEG). Pour allow correction d'artefacts de gradient optimal, il est important de veiller à ce que les horloges de balayage EEG et MR sont synchronisés, le TR de tranche est un multiple de la période d'horloge de balayage et que l'objet est positionné de manière optimale. Pour assurer optimales artefacts correction de nombreuses techniques d'impulsions exigent une trace cardiaque propre à partir duquel R pics peuvent être détectés, nous suggérons que cela peut être mieux réalisé à l'aide d'un VCG, bien qu'il soit également possible avec un ECG bien positionné. Si vous utilisez l'ECG, il est recommandé de placer ce à la base du dos pour maximiser le rapport signal sur bruit de la R-pic avec l'avantage supplémentaire de ce qui est un site facile d'accéder à une position près du cœur 23. Positionnement de l'ECG sur les résultats de la poitrine à artefacts de mouvement en raison de la respiration d'être ajouté à la trace à partir de ce conducteur et de provoquer l'artefact de gradient pour faire varier au cours du temps. Cela peut entraîner la saturation de trace et / ou de correction des artefacts de gradient ne fonctionne pas en raison de la variabilité du modèleet n'est donc pas recommandée.
Discussion générale EEG-IRMf est un outil puissant pour étudier le fonctionnement du cerveau, comme la haute résolution temporelle de l'EEG peut être combiné avec la haute résolution spatiale de l'IRMf. À ce jour, un certain nombre d'études ont utilisé cette approche multi-modale à acquérir une meilleure compréhension du fonctionnement du cerveau. EEG-IRMf a été appliquée à des volontaires sains afin d'étudier la corrélation entre les rythmes oscillants (mesurée par EEG) et les réactions d'oxygénation du sang (IRMf BOLD), par exemple 2,3. Il a également été utilisé pour étudier si les caractéristiques du signal évoqué peuvent expliquer la variance dans le signal BOLD sur une base essai par essai 4,5. Dans les études cliniques, la principale utilisation de la technique a été d'étudier les foyers de décharges épileptiques intercritiques qui sont par nature difficiles à localiser de manière non invasive 6,7. Ces exemples montrent la puissance de cette imagerie multi-modaleING outil. Toutefois, afin de permettre l'étude de ces phénomènes, il est important d'avoir accès à la meilleure qualité possible des données EEG et IRM. Pour atteindre cet objectif à l'intérieur du scanner IRM, il est important d'avoir le meilleur dispositif expérimental et aussi de choisir les méthodes d'analyse les plus appropriées. Les méthodes d'analyse optimales seront dans une certaine mesure dépendra de la question de recherche d'intérêt, tout comme les méthodes de correction utilisé pour l'élimination des artefacts. Par exemple, la taille et le nombre de mouvements qui ont eu lieu lors de l'enregistrement permettra de déterminer la combinaison la plus efficace des algorithmes pour enlever l'artefact de gradient. Cependant, la solution optimale dispositif expérimental du matériel EEG et IRMf est relativement indépendante de certaines questions de recherche. Les lignes directrices présentées ici sont donc de valeur générale et peuvent être suivis dans des expériences à l'aide de matériel EEG et scanner IRM différent de celui que nous avons utilisé.
Ici, nous avons démontré les méthodes d'acquisition qui SHOULd suivre pour acquérir des données EEG et IRMf haute qualité. Nous avons utilisé un stimulus visuel basé sur un paradigme de relance précédemment employé 24. Cependant, les mêmes techniques d'acquisition de données peuvent être appliquées indépendamment du paradigme utilisé pour stimuler l'activité cérébrale d'intérêt. Lors du choix de votre modèle, il convient de noter que la qualité des données de l'EEG qui peuvent être obtenus lors de l'enregistrement à l'intérieur de l'environnement MR avec les techniques actuellement disponibles pour les utilisateurs (et décrite ici) toujours placer certaines limites à l'activité du cerveau qui peut être étudié: il ya des difficultés particulières en enregistrant l'activité EEG en bas (<5 Hz) et à haute fréquence (> 80 Hz) des bandes où impulsion résiduelle et des artefacts de gradient peut résider. En outre, il faut prendre soin lors du choix du paradigme de sorte que la possibilité d'un mouvement de sujet lié à la tâche est minimisé. C'est un problème parce que les artefacts de mouvement dans les données de l'EEG sont souvent difficiles à corriger les artefacts et les petits peuvent êtredifficile d'identifier clairement, mais ils peuvent encore dominer signaux neuronaux. Ces artéfacts de mouvement peuvent provoquer des fausses corrélations mais plausible avec les données IRMf 17.
Méthodes de post-traitement pour une utilisation simultanée EEG-IRMf sont nombreuses et en tant que tels leur discussion dépasse le cadre de ce travail. Comme mentionné précédemment, le gradient et artefact d'impulsion peut être enlevé en utilisant un certain nombre de techniques qui comprennent moyenne artefact soustraction 18,19, analyse en composantes indépendantes 20,21, base optimale fixe 22 et 25 formateurs de voie. Souvent, une combinaison de ces méthodes peut être utilisée 23 et le rendement des procédés est dépendant de facteurs tels que l'intensité du champ magnétique et le paradigme utilisé. Les méthodes de post-traitement optimaux pour une étude spécifique dépendront également les signaux d'extraire des données, qu'il s'agisse des rythmes oscillants ou potentiels évoqués peuvent avoir une influence sur le Pôméthodes st-traitement employées.
Bien qu'il y ait beaucoup de recherches en cours visant à améliorer l'acquisition et l'analyse des méthodes de données pour une utilisation simultanée EEG-IRMf, il est déjà possible, en utilisant les techniques décrites ici, pour répondre à des questions importantes en neurosciences qui nécessitent la combinaison de la haute résolution spatiale de l'IRMf et l' excellente résolution temporelle de l'EEG.
Disclosures
La production de cet article a été parrainé par Brain Products GmbH. Pierluigi Castellone est un employé de Brain Products GmbH, qui fabrique des instruments et des logiciels utilisés dans le présent article.
Acknowledgments
Nous tenons à remercier le cerveau Products GmbH pour fournir leur équipement, d'expertise et aider à la réalisation de ce travail. Nous tenons également à remercier Glyn Spencer, de l'Université de Nottingham, dans l'aide à la production de la vidéo. Nous remercions également l'ingénierie et physique Conseil de recherche en sciences (EPSRC), EP/J006823/1 et de l'Université de Nottingham pour financer cette recherche.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| 3T MR scanner | Here we use a Philips Achieva but any MR scanner should work. | ||
| BrainVision Recorder | Brain Products GmbH | BP-00010 | 1st License item |
| BrainVision RecView | Brain Products GmbH | BP-00051 | basis module |
| BrainAmp MR plus | Brain Products GmbH | BP-01840 | single amplifier |
| BrainAmp USB Adapter | Brain Products GmbH | BP-02041 | BUA64 |
| SyncBox | Brain Products GmbH | BP-02675 | SyncBox complete |
| Fibre Optic cables and USB connectors | Brain Products GmbH | BP-02300 (FOC5) BP-02310 (FOC20) BP-02042 USB2 Cable) | These come with the above listed equipment. |
| BrainCap MR | EASYCAP GmbH | BP-03000-MR | 32 channel EEG cap for use in MR |
| Abralyte 2000 conductive Gel | Brain Products GmbH | FMS-060219 | Conductive and abrasive gel to connect electrodes to scalp |
| Isopropyl Alcohol BP | Brain Products GmbH | FMS-060224 | To be applied before Abralyte Gel. Isopropylalcohol 70% (60 ml)-for degreasing the skin |
| Cotton tipped swab | Brain Products GmbH | FMS-060234 | For application of Abralyte and Isopropyl Alcohol. Cotton Swabs Non-sterile, 100 pieces |
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