EEG Mu Rhythm in Typisk og atypisk utvikling

Summary

Vurdering av EEG mu rytme gir en unik metode for å undersøke hjernens aktivitet og når det kombineres med atferdsmessig baserte analyser, kan være et kraftig verktøy for å belyse sider ved sosial kognisjon, som imitasjon, i kliniske populasjoner.

Abstract

Elektroencefalografi (EEG) er en effektiv, effektiv og ikke-invasiv metode for å vurdere og opptak hjerneaktivitet. Gitt den utmerkede tidsmessig oppløsning, kan EEG brukes til å undersøke nevrale respons relatert til bestemte atferd, stater eller eksterne stimuli. Et eksempel på dette verktøyet er vurderingen av speilet nervecellen systemet (MNS) hos mennesker gjennom undersøkelse av EEG mu rytme. EEG mu rytme, oscillasjon aktivitet i 8-12 frekvens Hz frekvensområdet som er observert fra sentralt plasserte elektroder, undertrykkes når en person utfører, eller bare observerer, mål rettet handlinger. Som sådan har det vært foreslått å reflektere aktivitet av MNS. Det har blitt teoretisert at dysfunksjon i speilet nervecellen systemet (MNS) spiller en medvirkende rolle i de sosiale underskudd av autisme spektrum lidelse (ASD). De MNS kan da bli invasivt undersøkt i kliniske populasjoner ved hjelp av EEG mu rytme demping som en indeks for sin aktivitet. Den beskrevne protocol gir en vei å undersøke sosiale kognitive funksjoner teoretisk knyttet til MNS i personer med typisk og atypisk utvikling, som for eksempel ASD.

Introduction

Elektroencefalografi (EEG) er en effektiv, effektiv og ikke-invasiv metode for å vurdere og opptak hjerneaktivitet. Som neuroner brann i hjernen, kan det resulterende spenning forsterkes, registreres, og grafisk vist. Den tidsmessig oppløsning av EEG muliggjør analysen av selv kortvarige forandringer i de oscilla-mønstre av hjernen, samt analyse av hjernens respons på spesielle stimuli.

Til tross for at den eldste hjerneavbildningsteknikk, og kan dateres tilbake til slutten av ^19-tallet, har EEG fortsatt bred anvendelse. Mens funksjonell magnetisk resonans imaging (fMRI) har utmerket romlig oppløsning, har det relativt dårlig tidsmessig oppløsning. Dette representerer en stor begrensning av fMRI vurdering gitt den utrolige hastigheten som prosesser foregår i hjernen. EEG har evnen til å vurdere elektrisk hjerneaktivitet i millisekund-nivå, og gir potensial insight inn i faser av hjernens prosessering.

Utvikling teknologier har også utvidet anvendelse av EEG. En økning i tettheten av registreringssystemer har gjort det mulig for utvikling av kildelokaliserings-teknikker, dempe noen av EEG begrensninger vedrørende romlig oppløsning. I tillegg har moderne systemer redusert den enkelte deltaker set-up tid betraktelig, noe som åpner for vurdering av tidligere utilgjengelige populasjoner, for eksempel spedbarn og kliniske prøver ^1-3,28-30.

Gitt den utmerkede tidsmessig oppløsning, kan EEG brukes til å undersøke nevrale respons relatert til bestemte atferd, stater eller eksterne stimuli. Et eksempel på dette verktøyet, er bedømmelsen av speilet neuron-systemet (MNS) hos mennesker. Speilnevroner ble opprinnelig identifisert hos aper ved hjelp av enkelt nevron opptak ^4, som viser at en gruppe avnevroner som svarte til både gjennomføring og observasjon av motoriske handlinger. Denne direkte opptak metode for å plassere elektrodene i hjernen blir sjelden benyttet i mennesker, og bare i alvorlige kliniske tilfeller. EEG har tilveiebrakt en fremgangsmåte for vurdering av MNS ved å overvåke EEG mu rytme. Denne svingning mønster i 8-12 Hz området har vist seg å dempe EEG kraft som reaksjon på utførelsen, og observasjon av motor handlinger, i likhet med aktiveringsmønsteret observert hos aper ^5-7. Tilsvarende stimulering av antatte MNS hjerneregioner gjennom transkranial magnetisk stimulering (f.eks inferior frontal gyrus) opphever EEG mu rytme ⁸ og EEG mu rytme undertrykkelse korrelerer med BOLD signaler fra fMRI i antatte speil nevroner regioner innen fagene ^9, som gir ekstra støtte at denne rytmen indekser, i det minste delvis, MNS-aktivitet. Vurdering av EEG mu rytme har åpnet for en ikke-invasiv vurdering av speil nevron handlingivity hos mennesker.

EEG gir en unik metode for å undersøke hjernens aktivitet og når det kombineres med atferdsmessig baserte analyser, kan det være et kraftig verktøy for å belyse sider ved sosial kognisjon, som imitasjon, i kliniske populasjoner. Videre anvendelsen av EEG for bruk med populasjoner med kognitive eller språkvansker åpner for innsikt i evner av individer for hvem andre bildeteknikker eller atferds paradigmer kan være mindre vellykket utnytte. Den beskrevne protokollen gir en vei å undersøke sosiale kognitive funksjoner teoretisk knyttet til speilet nervecellen systemet hos personer med typiske og atypisk utvikling, slik som Autism Spectrum Disorder.

Protocol

Følgende protokoll følger retningslinjene til University of Washington Institutional Review Board. En. Elektro Assessment Utarbeidelse av Session Room forberedelse: Plasser manipulandum (se figur 1), en trekloss med en sensor festet, som sender en tid-stemplet markør til oppkjøpet programvaren når den er forstått, på bordet innen fatte rekkevidden av deltakeren. Aktiver EEG oppkjøpet programvare og begynne "new session" (figur S1…

Representative Results

Typiske voksne, barn og spedbarn har konsekvent vist mu-rytme i både utførelse og observasjon av handlinger på tvers av en rekke paradigmer og stimuli 5, 14-30. Demping i dette frekvensbåndet er konsekvent lokalisert over sentrale elektroder (figur 3) indikerer at dette ikke er reduksjon av alfa kraft som er spilt inn på andre skalp regioner. Tilsvarende er dempningen i denne frekvensen under observasjon av bevegelsen begrenset til observasjon av biologisk opprinnelse bevegelse og undert…

Discussion

Den vellykkede oppkjøpet, bearbeiding og analyse av elektrofysiologiske data relatert til mu rytme og søknaden til kliniske populasjoner krever 1) anvendelse av EEG metodiske verktøy, 2) forsiktig artefaktregistrering og datareduksjon, 3) nøyaktig identifikasjon av mu rytme, og 4) nøyaktig karakterisering av klinisk populasjon og identifikasjon av passende kontrollgrupper.

Passende EEG metodikken krever fungerende og integrert utstyr, riktig cap valg og plass…

Materials

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 co-registered with data acquisition software to signal a successful grasp