Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Medicine
Click here for the English version

Medicine

EEG מו קצב בפיתוח טיפוסי ולא טיפוסי

Published: April 9, 2014 doi: 10.3791/51412
Automatic Translation
1,2, 1,2, 1
1Department of Psychiatry, University of Washington, 2Department of Educational Psychology, University of Washington

Summary

הערכה של קצב mu-EEG מספקת מתודולוגיה ייחודית לבחינת פעילות מוח וכאשר בשילוב עם מבחני מבוססים התנהגותית, יכולה להיות כלי רב עוצמה להבהרת היבטים של קוגניציה חברתית, כגון חיקוי, באוכלוסיות קליניות.

Abstract

Electroencephalography (EEG) הוא שיטה יעילה, יעילה ולא פולשנית של הערכה ורישום פעילות המוח. בהתחשב ברזולוציה של הזמן מצוינת, ה-EEG יכול לשמש כדי לבחון את התגובה העצבית הקשורים להתנהגויות ספציפיות, מדינות, או גירויים חיצוניים. דוגמא לשירות הזה היא ההערכה של מערכת תא מראה (MNS) בבני אדם דרך הבחינה של קצב mu-EEG. קצב mu-EEG, פעילות תנודתית בטווח תדר הרץ 8-12 נרשם מהאלקטרודות במיקום המרכזי, מדוכא, כאשר עוסק בביצוע בודד, או פשוט מציין פעולות, מטרה מכוונת. ככזה, הוא הוצע למשקף פעילות של MNS. זה כבר שיערו כי תפקוד לקוי במערכת תא מראה (MNS) משחק תפקיד תורם בגירעונות החברתיים של הפרעה בספקטרום האוטיסטי (ASD). MNS אז יכול להיות שנבדק noninvasively באוכלוסיות קליניות באמצעות הנחתה קצב mu-EEG כמדד לפעילותה. Prot תארocol מספק שדרת לבחון תפקודים קוגניטיביים חברתיים תיאורטית צמודים לMNS באנשים עם התפתחות טיפוסית ולא טיפוסית, כגון ASD.

Introduction

Electroencephalography (EEG) הוא שיטה יעילה, יעילה ולא פולשנית של הערכה ורישום פעילות המוח. כמו הנוירונים יורים במוח, יכול להיות מוגבר המתח וכתוצאה מכך, נרשם, וצורה גרפית מיוצג. ההחלטה הזמנית של EEG מאפשרת לניתוח אפילו שינויים קצרים בדפוסי התנודה של המוח, כמו גם הניתוח של תגובת המוח לגירויים מסוימים.

למרות היותו טכניקת ההדמיה המוחית העתיקה ביותר, שראשיתה בסוף המאה ה 19, EEG עדיין יש תחולה רחבה היקף. בעוד הדמיה תפקודית בתהודה מגנטית (fMRI) יש רזולוציה מרחבית מעולה, יש לו רזולוציה של זמן עני יחסית. זה מייצג מגבלה העיקרית של הערכת fMRI נתון המהירות המדהימה שבו תהליכים מתרחשים במוח. יש EEG היכולת להעריך את הפעילות מוחית חשמלית ברמה אלפית השנייה, ומספק לי פוטנציאלnsight לשלבים של העיבוד של המוח.

גם טכנולוגיות מתפתחות הרחיבו את תחולתו של ה-EEG. עלייה בצפיפות של מערכות הקלטה אפשרה לפיתוח טכניקות לוקליזציה מקור, מקלים בכמה מהמגבלות של EEG לגבי רזולוציה מרחבית. בנוסף, מערכות מודרניות צמצמו את זמן משתתף ההגדרה באופן משמעותי הבודד, המאפשר להערכה של אוכלוסיות בעבר זמינות, כגון תינוקות ודגימות קליניות 1-3,28-30.

בהתחשב ברזולוציה של הזמן מצוינת, ה-EEG יכול לשמש כדי לבחון את התגובה העצבית הקשורים להתנהגויות ספציפיות, מדינות, או גירויים חיצוניים. דוגמא לשירות הזה היא ההערכה של מערכת תא מראה (MNS) בבני אדם. נוירוני המראה זוהו במקור בקופים באמצעות הקלטת נוירון יחידה 4, המעיד על קבוצהנוירונים שהגיבו לשניהם ביצוע ומעקב של פעולות מוטוריות. שיטת הקלטה ישירה זו של הנחת אלקטרודות במוח מנוצל בבני אדם, ורק במקרים קליניים קשים רק לעתים נדירות. EEG סיפק שיטה להערכת MNS ידי ניטור קצב mu-EEG. דפוס תנודה זו בטווח 8-12 הרץ הוכח להחליש כוח EEG בתגובה להוצאת להורג והתבוננות בפעולות מוטוריות, בדומה לדפוס ההפעלה נצפה בקופים 5-7. בדומה לכך, גירוי של אזורים במוח MNS משוערת באמצעות גירוי המגנטי Transcranial (למשל gyrus הקדמי הנחות) מבטל קצב mu-EEG 8 ודיכוי קצב mu-EEG בקורלציה עם אותות BOLD מfMRI באזורי תא מראה המשוערת בנושאים 9, מתן תמיכה נוספת שהקצב הזה אינדקסים, לפחות בחלקו, פעילות MNS. הערכה של קצב mu-EEG אפשרה להערכה לא פולשנית של מעשה תא המראהivity בבני אדם.

EEG מספק מתודולוגיה ייחודית לבחינת פעילות מוח וכאשר בשילוב עם מבחני מבוססים התנהגותית, זה יכול להיות כלי רב עוצמה להבהרת היבטים של קוגניציה חברתית, כגון חיקוי, באוכלוסיות קליניות. יתר על כן, תחולתו של ה-EEG לשימוש עם אוכלוסיות עם ליקויים קוגניטיביים או שפה מאפשרת לתובנה יכולות של אנשים שעבורם שיטות הדמיה אחרות או פרדיגמות התנהגותיות עשויות להיות פחות בהצלחה לנצל. הפרוטוקול המתואר מספק שדרת לבחון תפקודים קוגניטיביים חברתיים באופן תיאורטי הקשורים במערכת תא המראה באנשים עם התפתחות טיפוסית ולא טיפוסית, כגון הפרעת ספקטרום האוטיזם.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

הפרוטוקול הבא פועל לפי ההנחיות של ועדת הבדיקה המוסדית אוניברסיטת וושינגטון.

1. הערכת אלקטרו

  1. הכנת המושב
    1. הכנת חדר: מקום manipulandum (ראה איור 1), בלוק עץ עם חיישן המצורף, ששולח סמן חותם זמן לרכישת תוכנה כאשר הוא הבין, על השולחן באחיזת ידם של המשתתף. הפעל תוכנת רכישת EEG ולהתחיל "הפעלה חדשה" (איור S1).
    2. הכנת נטו: פתרון חם של מים מזוקקים (1 ליטר), אשלגן כלורי (1 כף), ושמפה לתינוק (1 כפית) ל104 ° F. משרים מערכת EEG צפוף מערך 128 האלקטרודה בתמיסת מלח המחומם.
    3. הכנת משתתף: להבטיח כי המשתתף יושב בנוחות כ 75 סנטימטר מהצג הצגת גירוי ומלא בתצוגה של מצלמת הווידאועידן. מצא וסמן את הקודקוד בראשו של המשתתף עם סמן עור. מדוד את הקודקוד על ידי מציאת הצומת של נקודת האמצע בין nasion וinion ונקודת האמצע בין preauriculars.
    4. יישום נקי: מקם את כובע EEG על ראשו של המשתתף כזה שהאלקטרודה הקודקוד ממוקם ישירות מעל סימן הקודקוד. בדוק עכבות ולהבטיח כי עכבות הן מתחת לסף מתאימות למערכת ה-EEG בשימוש (איור S2).
    5. בגין הפעלת מקליטה וידאו.
  2. הגדרת הקלטה: אות ייחוס לאלקטרודה הקודקוד. מסנן אנלוגי בין 0.1 ו100 הרץ, להגביר את האות, וספרה ב500 דגימות / sec.
  3. הצגת גירוי: משתתף הווה עם 3 תנאים: להתבונן, לבצע ולנוח, שהותאמו מהפרדיגמה שפותחה על ידי Muthukumaraswamy ועמיתים 5.
    1. שים לב למצב: הדרך את המשתתף לשבת בשקט ולצפותוידאו של אדם שהוא תופס את manipulandum. כל ניסוי צריך להימשך 6 שניות. זמן הווידאו המוקלט מראש עבור הניסויים להתבונן דווקא כדי להבטיח את האחיזה שנצפתה מתרחשת ב3 שניות בדיוק. לפקח על תשומת הלב החזותית של המשתתף במהלך המשימה, ולסמן את ניסויים שבמהלכו הם לא לטפל במסך כדי להיות מושלך במהלך שלאחר העיבוד.
    2. ביצוע תנאי: הדרך את המשתתף לשבת בשקט עם יד מנוחה נכונה, ממש מתחת לmanipulandum ו, לשמע אות שמיעתית מוקלטת מראש, לחקות לתפוס manipulandum מסרטון וידאו המצב להתבונן. כל ניסוי צריך להימשך 6 שניות. ודא שהאות השמיעתית מוצגת בשניות בדיוק 3 על ידי prerecording מסלול שמיעתי השומר מתוזמן באופן עקבי לבצע קיו ומרווח בין משפט. לנצל חיישן בmanipulandum כדי להקליט את הזמן שהאחיזה של המשתתף מתרחשת (איור S3) בדיוק.
    3. מצב פנאי: הדרך את המשתתף לשבת Quietly בעיניים פקוחות ופסיביות להתבונן כוונת קטנה על צג הגירוי. EEG הרציף שיא במצב המנוחה במשך 3 דקות.
    4. עבור שניהם להתבונן ולבצע תנאים, בלוקים הווה אקראיים של עשרה ניסיונות, עבור סכום כולל של ארבעים ניסויים לכל מצב. ודא שהתמונה של manipulandum נשארה על מסך לאורך כל הלוקים להתבונן ולבצע, כולל בין ניסויים. לנהל את מצב המנוחה בהשלמת התנאים להתבונן ולבצע.
  4. עיבוד נתונים
    1. בעקבות איסוף נתונים, בדוק מחדש עכבות. הערה כל שינויים לרמות עכבה. בסופו הקלטת תוכנת רכישה.
    2. לאחר עיבוד: אות Rereference EEG לממוצע. נתוני מגזרים רציפים EEG לארבעים ניסויים 6 שניות לכל תנאי (איור S4).
    3. לנהל זיהוי חפץ אוטומטי. משתמש באלגוריתמים אוטומטיים כדי לבדוק את המקטעים לחפצי תנועה על ידי זיהוי אמפליטודות ממוצעת מהירה exceedin200 μV גרם, דיפרנציאלי אמפליטודות ממוצעת עולה 100 μV, ואפס שונות על פני משפט נתון (איור S5).
    4. לנהל זיהוי חפץ ידני על ידי בדיקה ויזואלית נתונים ומאשרים עם ביקורת וידאו של הפגישה כדי להסיר את כל הניסויים בתנאי התצפית מזוהם עם כל חפץ תנועה וכל הניסויים במצב הביצוע מזוהם עם כל חפץ שאינו קשור לתנועת מחווה האחיזה. תכלול ניסויים עם חפץ משמעותי מניתוח. לבטל את כל ניסויים שהיו מסומנים במהלך רכישה שלא השתתפו. לבחון ולציין שיעור של דחיית משפט לכל אחת מקבוצות אבחון תחת ניתוח.
  5. ניתוח נתונים
    1. לMuthukumaraswamy et al. 5, ניסויים ניקו קטע ל 2 תקופות שניות בהיקף של 1 שניות של נתונים לפני האחיזה ו1 ​​שניות אחרי עבור שני התנאים להתבונן (כפי שסומן על ידי התא פוטואלקטרי) ולבצע (כפי שמסומן על ידי חיישן manipulandum). מגזר גנשען 2 תקופות שניות ממצב המנוחה.
    2. Fast Fourier Transform (FFT) כל אחד ממגזרים. בחר מקבץ של שמונה אלקטרודות בכל חצי הכדור שמקיף את העמדות סטנדרטיות C3 ו-C4 עבור ניתוחים סטטיסטיים (להלן Muthukumaraswamy et al. 5 ו רנייר et al. 3) (איור 2). עבור כל תנאי, בממוצע הכוח על פני המחקרים שנכללו לחישוב ספקטרום כוח.
    3. חישוב הנחתה mu על ידי בחינת הכוח הממוצע במהלך או הביצוע או התבוננות בפעולת מנוע, יחסית להספק הממוצע במצב המנוחה, על פני טווח הרץ 8-13. השתמש ביומן של יחס זה, כדי לקבוע מידת הנחתה. הערה: ערך שלילי מייצג הנחתה במהלך ביצוע או תצפית, ואילו ערך חיובי מייצג הגדלת. מתודולוגיה זו לוקחת בחשבון השתנות על פני אנשים, ולא הנורמליות של הערכים באו לידי ביטוי בצורת יחס. <br /> הערה: פרוטוקול זה פותח באמצעות מערכת ה-EEG צפוף מערך 128 אלקטרודה עם נטו תחנת גרסת תוכנה 4.1. בעוד השלבים הבסיסיים דומים על פני מערכות ה-EEG, פרוטוקולי רכישה וניתוח עשויים להשתנות.

2. אפיון לדוגמא

  1. זיהוי אוכלוסיית חולים פוטנציאלי להשתתפות בהפרדיגמה דרך רישומי מחקר, רישומי משתתף קודמים, או הפניות ממרפאות באזור ורופאים.
  2. משתתפים פוטנציאליים מסך לסבירות לעמידה בקריטריונים לאבחון מבנה קליני (הפרעת ספקטרום האוטיזם למשל) ולזהות כל קריטריוני פסילה, כגון נוכחות של פגיעת ראש, גידול, היסטוריה של התקפים, או שימוש בתרופות אנטי convulsant או חומר הרגעה שעלולה לעוות את אות אלקטרו.
  3. לאשר מעמד אבחון של אוכלוסייה מטופלת באמצעות השימוש במכשירי זהב סטנדרטיים לאבחון (לדוגמא: אוטיזם אבחון ראיון מחדשvised (11 ADI-R) ואוטיזם אבחון תצפית לוח-גנרי (ADOS-G, 12) מנוהלים על ידי מטפל המומחה הבא מדריך דיאגנוסטי וסטטיסטי - קריטריוני 5 מהדורת ה (DSM-5) 13.
  4. לזהות מדגם ביקורת מותאם על משתנים רלוונטיים של ריבית, כגון גיל, מין, יכולת קוגניטיבית, וכו '

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

מבוגרים טיפוסיים, ילדים ותינוקות הראו באופן עקבי קצב mu במהלך שני הביצוע והתבוננות במעשים על פני מגוון רחב של פרדיגמות ו5 גירויים, 14-30. הנחתה בתחום תדרים זה היא מקומי באופן עקבי על פני האלקטרודות מרכזית (איור 3) מצביעה על כך שזה לא ירידה של כוח אלפא שנרשם באזורי קרקפת אחרים. כמו כן, הנחתה בתדר זה ​​במהלך התצפית של תנועה מוגבלת להתבוננות בתנועה ודיכוי מבוססים מבחינה ביולוגית לא הושרה פשוט מתנועה עוברת בשדה הראייה, כגון כדורים מקפצים (איור 4). דיכוי מו בתגובה לאירוע, כגון הוצאה לפועל או התבוננות במטרה מכוונת לתפוס פעולה, בא לידי ביטוי בירידה בכוח של רוח רפאים ואחריו חזרה לרמות בסיס (איור 5).

היושמונה מחקרים עצמאיים וניתוח ונקווה אחד קצב mu-EEG וקוגניציה חברתית באוכלוסיית ASD. בעוד שהממצאים של דיכוי mu במהלך שתי התצפיות וביצוע הפעולות נצפו באופן עקבי באנשים בדרך כלל מתפתחים, ממצאים בנוגע לקצב mu בASD היו משתנים. מחקר ראשוני ביום 31 של קצב mu-EEG יחידים לעומת ASD בין גילאי 6-46 שנים לגיל ומין בהתאמה קבוצת ביקורת. קבוצת ASD הפגינה הנחתה mu רק במהלך ביצוע פעולות, ולא בזמן התצפית. אותו דפוס זה חזר על עצמו בזכרים בוגרים עם ASD בהשוואה לקבוצת גיל וIQ מתאים עמיתים טיפוסיים, ובקבוצה זו את מידת הנחתה mu הייתה קשורה באופן משמעותי ליכולת חיקוי 3. באופן דומה, מחקר שלישי לא הצליח למצוא דיכוי mu במהלך הצפייה של פעולות המבוצע על אדם בילדים 5-7 בת עם ASD, אבל עשה בmatc הגיל והמיןעמיתים טיפוסיים הד 32. מחקר שני על ידי אוברמן et al. 33, מצא דיכוי mu טיפוסי במדגם של ילדים 13 8-12 שנה ישנים עם ASD במהלך התצפית של פעולות המוצגות על ידי אנשים מוכרים (אמהות), אך לא בזמן התצפית של פעולות שבוצעו על ידי מוכר אנשים 33. שלושה מחקרים לא הצליחו למצוא הבדלים בין קבוצות בדיכוי mu בין אנשים עם קבוצות ASD ובקרה. במהלך התצפית של פעולות שבוצעו על ידי ידיים אנושיות, לא נמצא הבדלים בהנחתת mu נמצאו בין ילדים 8-13 בת עם ASD וגיל וIQ מתאים בדרך כלל מתפתחים ילדים 34 או בין יחידים 11-26 שנה ישנים עם ASD וגיל, מין, וIQ מתאים עמיתים 35.

לבסוף, ברנייר ועמיתים 36 לא נמצאו הבדלים בין ילדים עם ASD, עמידה בקריטריוני זהב סטנדרטיים לאבחון, וגיל ובני גיל מתאים מגדר בהנחתת mu במהלך התצפית של גואהl מופנה מעשים, אבל מצא קשר משמעותי בין קצב mu-EEG ויכולות חיקוי העריכו התנהגותית. הדבר מצביע על כך ההבדלים בהנחתת mu-EEG שנצפו עשויים לשקף הבדלים ביכולת לחקות, במקום להיות תוצאה ישירה של ASD 36.

ניסויים אלה מראים כי בדיקת קצב mu-EEG היא כלי קיימא להבהרת מנגנונים הקשורים לקוגניציה חברתית בשתי אוכלוסיות טיפוסיות וקליניות.

איור 1
איור 1. Manipulandum. על מנת לבחון את התצפית וביצוע של אחיזה מכוונת מטרה באופן מדויק, המשתתפים הורו לבצע זאת אחיזה פשוטה של ​​manipulandum או להתבונן במודל שהוא תופס את manipulandum. כאשר manipulandum הוא תפס, זמןאות נעולה נשלחת למחשב נתונים רכישה למועד מאוחר יותר, פילוח off-line של כל ניסוי.

איור 2
איור 2. צפוף בחירה להוביל כובע האלקטרודה עבור לכידת פעילות קצב mu.

איור 3
איור 3. טופוגרפיה אופיינית להנחתה של קצב mu כפי שהודגם על ידי אדם עם התפתחות טיפוסית (זכר, גיל 9.2 שנים) תוך שמירת מטרה בבימויו אחיזת פעולה. הנחתה קצב מו באה לידי ביטוי בטופוגרפיה הקרקפת כמשרעת מופחתים על פני אלקטרודות במיקום המרכזי.

איור 4 . איור 4 כוח ספקטרלי במהלך התצפית של תנועה ביולוגית ותנועה לא ביולוגית ב11 ילדים (גיל ממוצע 10.8 שנים (טווח = 8-15 שנים;. 3 זכרים, 8 נקבות) כוח של רוח רפאים, בממוצע בתדירות mu (8-13 הרץ) נרשם מן האלקטרודות במיקום מרכזי בתצפית של תנועה ביולוגית (רקדנית אנימציה) הוא נחלש יחסית לתחילת מחקר ואילו כוח mu לא נחלש במהלך התצפית של תנועה לא ביולוגית (כדור אנימציה). היומן להפוך של היחס של כוח (מיקרוולטים 2 ) עבור כל תנאי על בסיס מציין ירידה גדולה יותר של כוח במצב התנועה הביולוגי דרך ערך הכוח השלילי יותר.

איור 5
איור 5. אירוע מחדשהנחתה lated כוח רפאים. כוח מו (8-13 הרץ ממוביל מרכזי) פוחתת ביחס לנקודת ההתחלה במהלך הביצוע (הכוח בממוצע לכל 20 ניסויים אחיזה) והתצפית (בממוצע כוח על 30 להתבונן ניסויים) של פעולות בדרך כלל בפיתוח בן 6 ממין זכר.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

הרכישה, העיבוד והניתוח המוצלח של נתונים אלקטרו הקשורים לקצב mu והיישום לאוכלוסיות קליניות דורש 1) היישום של כלים מתודולוגיים EEG, 2) גילוי חפץ זהיר וצמצום הנתונים, 3) זיהוי מדויק של קצב mu, ו4) אפיון מדויק של האוכלוסייה וזיהוי של קבוצות בקרה המתאימות הקליניות.

המתודולוגיה EEG המתאימה דורשת מתפקד כראוי וציוד משולב, בחירת כובע מתאימה ומיקום, הגברה ועיתוי מדויקות של האות, איתות ברורה, ללא הפרעה, ללא חפץ, אות בהפניה כמו שצריך, מפולח כראוי (אם הקשורים לאירוע) ניסויים, בזהירות מחושב שינויי כוח, תשומת לב לגירויים, וגם, כמובן, הפרדיגמה וגירויים שיעוררו את היכולת הקוגניטיבית תחת חקירה.

= "Jove_content"> מקצב mu יצוין להיות חולף כאשר נבחנו במהלך הקלטת EEG רציפה 14 אם כי יכול להיות באופן ברור ואמין הפגין במהלך אירוע הקשור מנתח 17,37. בהינתן האות הקטנה יחס רעש, חפץ יכול שינויים בקלות לטשטש בכוח רפאים בקצב הזה. כתוצאה מכך, זיהוי חפץ זהיר באמצעות תוכניות אוטומטיות או ידנית על חקירה של נתוני האלקטרודה תורמים הוא הכרחי לזיהוי קצב mu. כל הבדלים בין קבוצות בסך של חפץ שנצפו והוסרו חייב להיות מוקלט כדי להבטיח הבדלים בין קבוצות נצפו הם לא כתוצאה מחפץ נתונים או תהליך הסרת לכלוך. מדגם נתוני ה-EEG הסופי, במקרה של אירוע הקשור מנתח כאמור בפרוטוקול זה, חייב לכלול ניסויים ללא חפץ ומספר מספיק של ניסויים כדי ללכוד את מידת הנחתה מדויקת, או היעדרה, למצב נתון.

= "Jove_content" ים> על מנת לזהות באופן מדויק ומדד קצב mu, ניתוח הטופוגרפיה וdesynchronization הקשור לאירוע הוא חשוב כדי להבטיח את צמצום כוח הרפאים קשור לערוצים במיקום המרכזי המקיפים C3 ו-C4 ערוצים. אם ירידה שנצפתה באשכולות האלקטרודה אחרים, זה מעמיד בסימן שאל לזיהוי מדויק של קצב. בנוסף, צמצום כוח הרפאים קצב mu נצפה צריך להיות מוגבל לביצוע והתבוננות בפעולות בתוך הרפרטואר ההתנהגותי. הפחתה של קצב זה במנוחה או במהלך התצפית של תנועה לא ביולוגית היא רמיזות של חפץ, תנועות עדינות בצופה, או אי דיוק בשיטות ההערכה.

שיקולי פיתוח חשובים לעבודה נוירופיזיולוגיות. הנחתה של קצב mu כבר נרשמה בתגובה לתצפית של פעולות מכוונות מטרה באנשים מ8 חודשים של AGדואר לבגרות 28-29,38. חשוב מכך, בעוד שכיום, מידת הנחתה נצפתה בינקות ובילדות היא קטנה בהרבה מזה שצוין במבוגרים 39-40. דפוס זה מדגיש את החשיבות של התחשבות בהשפעות התפתחותיות על מקצבים עצביים ואוכלוסיות שליטת התאמה לקבוצות ניסוי ברמה התפתחותית.

לבסוף, כדי לנהל את העבודה הזאת באוכלוסיות קליניות, ההערכה זהירה של האוכלוסייה הקלינית היא הכרחית על מנת להבטיח קבוצות מוגדרות במידה מספקת. קריטריוני ההכללה ושל השוויון והדרה של קבוצות הקליניות והשוואה צריכים להיות ברור שתוארו ולשקול בזהירות. לדוגמא, השימוש במכשירי אבחון תקן זהב הוא הכרחי לביסוס אוכלוסיות קליניות. ללא פרוטוקול אבחון ברור, לאוכלוסיות קליניות הטרוגנית, המבנה הקוגניטיבי תחת מחקר עשוי להיות שונה בהרבה בקבוצה קלינית מוגדרת באופן רופף. סיght, הגדרות אבחון להפחית סבירות ש. אם אוכלוסיות מסוימות של מדגם קליני מודרים, שצריך להיות מזוהה כהשפעותיו ההכללה של הממצאים. לדוגמא, בזמן שמסייעת את ההדרה של אנשים עם אפילפסיה ממחקר של ASD לנקות את אות ה-EEG שיכול להיות מוסתרת מהכללה של אנשים עם התקפים נלווים, זה משנה את ההכללה של הממצאים לאור השכיחות הגבוהה של התקפים אצל אנשים עם ASD.

הפרוטוקול שתואר לעיל מספק שדרת לבחון מדד ה-EEG של מערכת תא המראה באוכלוסיות קליניות בצורה לא פולשנית. זה דורש יכולת התקשורתית קטנה ובכך לאפשר ליישום לאנשים לקויים ואינו פולשני, הוחל בקלות, ומספק רזולוציה מצוינת להבין מבנים קוגניטיביים הקשורים ליכולות חברתיות.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

המחברים מצהירים שום אינטרסים כלכליים מתחרים.

Acknowledgments

עבודה זו נתמכה על ידי מענק מקרן סימונס (SFARI # 89,638 לRB).

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Geodesic EEG System EGI N/A Any EEG system, not only EGI based systems, is applicable for the described study
MATLAB software MATLAB N/A Any mathematical, statistical software that can work with matrices is applicable
Netstation software EGI N/A Any EEG acquisition software is applicable for the described study
Manipulandum custom N/A Any object that is coregistered with data acquisition software to signal a successful grasp

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Kuhl, P. K., Coffey-Corina, S., Padden, D., Dawson, G. Links between social and linguistic processing of speech in preschool children with autism: behavioral and electrophysiological. 8, (2005).
  2. McPartland, J., Dawson, G., Webb, S. J., Panagiotides, H., Carver, L. J. Event-related brain potentials reveal anomalies in temporal processing of faces in autism spectrum disorder. J. Child Psychol. Psychiatry. 45, 1235-1245 (2004).
  3. Bernier, R., Dawson, G., Webb, S., Murias, M. EEG mu rhythm and imitation impairments in individuals with autism spectrum disorder. Brain Cogn. 64, 228-237 Forthcoming.
  4. Rizzolatti, G., Fadiga, L., Gallese, V., Fogassi, L. Premotor cortex and the recognition of motor actions. Brain Res. Cogn. Brain. 3, 131-141 (1996).
  5. Muthukumaraswamy, S. D., Johnson, B. W., McNair, N. A. Mu rhythm modulation during observation of an object-directed grasp. Brain Res. Cogn. Brain Res. 19, 195-201 Forthcoming.
  6. Pineda, J. A. The functional significance of mu rhythms: translating "seeing" and "hearing" into "doing". Brain Res. Brain Res. Rev. 50, 57-68 (2005).
  7. Vanderwert, R. E., Fox, N. A., Ferrari, P. F. The mirror mechanism and mu rhythm in social development. Neurosci. Lett. 540, 15-20 (2013).
  8. Keuken, M. C., et al. The role of the left inferior frontal gyrus in social perception: an rTMS study. Brain Res. , 1383-13196 (2011).
  9. Braadbaart, L., Williams, J. H., Waiter, G. D. Do mirror neuron areas mediate mu rhythm suppression during imitation and action observation. Int. J. Psychophysiol. , 99-105 (2013).
  10. Rogers, S., Cook, I., Greiss-Hess, L. Mature Imitation Task. Unpublished coding manual. , M.I.N.D. Institute, University of California - Davis. Forthcoming.
  11. Lord, C., Rutter, M., Le Couteur, A. Autism Diagnostic Interview-Revised: a revised version of a diagnostic interview for caregivers of individuals with possible pervasive developmental disorders. J. Autism Disord. 24, 659-685 (1994).
  12. Lord, C., et al. The autism diagnostic observation schedule-generic: a standard measure of social and communication deficits associated with the spectrum of autism. J. Autism Dev. Disord. 30, 205-223 (2000).
  13. American Psychiatric Association (APA). Diagnostic and statistical manual of mental. disorders, Edition. , Forthcoming.
  14. Gastaut, H. J., Bert, J. EEG changes during cinematographic presentation; moving picture activation. of the EEG. Electroencephalogr. Clin. Neurophysiol. 6, 433-444 (1954).
  15. Muthukumaraswamy, S. D., Johnson, B. W. Changes in rolandic mu rhythm during observation of a precision grip. Psychophysiology. 41, 152-156 (2004).
  16. Chatrian, G. E., Petersen, M. C., Lazarte, J. A. The blocking of the rolandic wicket rhythm and some central changes related to movement. Electroencephalogr. Clin. Neurophysiol. 11, 497-510 (1959).
  17. Pfurtscheller, G., Neuper, C., Andrew, C., Edlinger, G. Foot and hand area mu rhythms. Int. J. Psychophysiol. 26, 121-135 (1997).
  18. Arroyo, S., et al. Functional significance of the mu rhythm of human cortex: an electrophysiologic study with subdural electrodes. Electroencephalogr. Clin. Neurophysiol. 87, 76-87 (1993).
  19. Babiloni, C., et al. Human cortical electroencephalography (EEG) rhythms during the observation of simple aimless movements: a high-resolution EEG study. Neuroimage. 17, 559-572 (2002).
  20. Babiloni, C., et al. Human movement-related potentials vs desynchronization of EEG alpha rhythm: a high-resolution EEG study. Neuroimage. 10, 658-665 (1999).
  21. Babiloni, C., et al. Transient human cortical responses during the observation of simple finger movements: a high-resolution EEG study. Hum. Brain. 20, 148-157 (2003).
  22. Cochin, S., Barthelemy, C., Lejeune, B., Roux, S., Martineau, J. Perception of motion and qEEG activity in human adults. Electroencephalogr. Clin. Neurophysiol. 107, 287-295 (1998).
  23. Cochin, S., Barthelemy, C., Roux, S., Martineau, J. Observation and execution of movement: similarities demonstrated by quantified electroencephalography. Eur. J. Neurosci. 11, 1839-1842 (1999).
  24. Cochin, S., Barthelemy, C., Roux, S., Martineau, J. Electroencephalographic activity during perception of motion in childhood. Eur. J. Neurosci. 13, 1791-1796 (2001).
  25. Martineau, J., Cochin, S. Visual perception in children: human, animal and virtual movement activates different cortical areas. Int. J. Psychophysiol. 51, 37-44 (2003).
  26. Lepage, J. F., Theoret, H. EEG evidence for the presence of an action observation-execution matching system in children. Eur. J. Neurosci. 23, 2505-2510 (2006).
  27. Marshall, P. J., Bar-Haim, Y., Fox, N. A. Development of the EEG from 5 months to 4 years of age. Clin. Neurophysiol. 113, 1199-1208 (2002).
  28. Southgate, V., Johnson, M. H., El Karoui, I., Csibra, G. Motor system activation reveals infants' on-line prediction of others' goals. Psychol. Sci. 21, 355-359 (2010).
  29. Nystrom, P., Ljunghammar, T., Rosander, K., von Hofsten, C. Using mu rhythm desynchronization to measure mirror neuron activity in infants. Dev. Sci. 14, 327-335 (2011).
  30. Southgate, V., Johnson, M. H., Osborne, T., Csibra, G. Predictive motor activation during action observation in human infants. Biol. , 769-772 (2009).
  31. Oberman, L. M., et al. EEG evidence for mirror neuron dysfunction in autism spectrum disorders. Brain Res. Cogn. Brain Res. 24, 190-198 (2005).
  32. Martineau, J., Cochin, S., Magne, R., Barthelemy, C. Impaired cortical activation in autistic children: is the mirror neuron system involved. Int. J. Psychophysiol. 68, 35-40 (2008).
  33. Oberman, L. M., Ramachandran, V. S., Pineda, J. A. Modulation of mu suppression in children with autism spectrum disorders in response to familiar or unfamiliar stimuli: the mirror neuron hypothesis. Neuropsychologia. 46, 1558-1565 (2008).
  34. Raymaekers, R., Wiersema, J. R., Roeyers, H. EEG Study of the Mirror Neuron System in Children with High Functioning Autism. Brain Res. , 113-121 (2009).
  35. Fan, Y. T., Decety, J., Yang, C. Y., Liu, J. L., Cheng, Y. Unbroken mirror neurons in autism spectrum disorders. J. Child Psychol. Psychiatry. 51, 981-988 (2010).
  36. Bernier, R., Aaronson, B., McPartland, J. The role of imitation in the observed heterogeneity in EEG mu rhythm in autism and typical development. Brain Cogn. 82, 69-75 (2013).
  37. Pfurtscheller, G., Lopesda Silva,, H, F. Event-related EEG/MEG synchronization and desynchronization: basic principles. Clin. Neurophysiol. 110, 1842-1857 (1999).
  38. Marshall, P. J., Young, T., Meltzoff, A. N. Neural correlates of action observation and execution in 14‐month‐old infants: An event‐related EEG desynchronization study. Dev. Sci. , 474-480 (2011).
  39. Marshall, P. J., Meltzoff, A. N. Neural mirroring systems: Exploring the EEG mu rhythm in human infancy. Dev. Cogn. Neurosci. , 110-123 (2011).
  40. Oberman, L., McCleery, J., Hubbard, E., Bernier, R., Pineda, J. Developmental changes in mu suppression to observed actions in individuals with autism spectrum disorders. Soc. Cogn. Affective Neurosci. 8, 300-304 Forthcoming.

Tags

רפואה, Electroencephalography (EEG) מערכת של קצב mu חיקוי הפרעת ספקטרום האוטיזם קוגניציה חברתית תא מראה גיליון 86
EEG מו קצב בפיתוח טיפוסי ולא טיפוסי
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Bernier, R., Aaronson, B., Kresse,… More

Bernier, R., Aaronson, B., Kresse, A. EEG Mu Rhythm in Typical and Atypical Development. J. Vis. Exp. (86), e51412, doi:10.3791/51412 (2014).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter