Waiting
Login processing...

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

Neuroscience

Udførelse af samtidig elektroencefalografi og funktionelle nær-infrarøde spektroskopi optagelser med en Flanker opgave

Published: May 24, 2020 doi: 10.3791/60669
Automatic Translation
1,2, 2, 2, 1,2, 1,2
1Centre for Cognitive and Brain Sciences, University of Macau, 2Faculty of Health Sciences, University of Macau

Summary

Denne protokol beskriver, hvordan man udfører samtidige EEG- og fNIRS-optagelser, og hvordan man inspicerer forholdet mellem EEG- og fNIRS-dataene.

Abstract

Samtidige EEG og fNIRS optagelser giver en glimrende mulighed for at få en fuld forståelse af den neurale mekanisme af kognitiv behandling ved at inspicere forholdet mellem neurale og hæmodynamiske signaler. EEG er en elektrofysiologisk teknologi, der kan måle cortex's hurtige neuronalaktivitet, mens fNIRS er afhængig af de hæmodynamiske reaktioner på udledt hjerneaktivering. Kombinationen af EEG og fNIRS neuroimaging teknikker kan identificere flere funktioner og afsløre flere oplysninger i forbindelse med hjernens funktion. I denne protokol blev der udført sammensmeltede EEG-fNIRS-målinger for samtidige optagelser af fremkaldte elektriske potentialer og hæmodynamiske reaktioner under en Flanker-opgave. Desuden blev de kritiske trin til opsætning af hardware- og softwaresystemet samt procedurerne for dataindsamling og -analyse fremlagt og drøftet i detaljer. Det forventes, at den nuværende protokol kan bane en ny vej for at forbedre forståelsen af de neurale mekanismer, der ligger til grund for forskellige kognitive processer ved hjælp af EEG og fNIRS signaler.

Introduction

Denne undersøgelse har til formål at udvikle en arbejdsgruppe protokol til at afsløre neurale aktivering mønster underliggende Flanker opgave ved hjælp af sammensmeltede EEG og fNIRS neuroimaging teknikker. Interessant, de samtidige fNIRS-EEG optagelser giver mulighed for inspektion af forholdet mellem de hæmodynamiske signaler i den præfrontale cortex og forskellige event-relaterede potentielle (ERP) komponenter af hele hjernen er forbundet med Flanker opgave.

Integrationen af forskellige noninvasive neuroimaging modaliteter, herunder funktionelle nær-infrarødspektroskopi (fNIRS), elektroencefalografi (EEG), og funktionelle magnetisk resonans imaging (fMRI) er afgørende for at forbedre forståelsen af, hvor og hvornår informationsbehandling finder sted i hjernen1,2,3. Derudover er der potentiale til at kombinere fNIRS og EEG at undersøge forholdet mellem lokale neurale aktivitet og efterfølgende ændringer i hæmodynamiske reaktioner, hvor EEG og fNIRS kan være komplementære i at afsløre neurale mekanisme af den menneskelige hjerne kognitive funktion. fNIRS er en vaskulær-baseret funktionel neuroimaging teknik, der bygger på hæmodynamiske reaktioner på udlede hjernen aktivering. fNIRS måler de relative oxyhemoglobin (HbO) og deoxyhemoglobin (HbR) koncentrationsændringer i hjernebarken, som spiller en vigtig rolle i studiet af kognitiv behandling3,4,5,6,7. Ifølge den neurovaskulære og neurometaboliske kobling mekanisme8, ændringen af lokale neurale aktivitet forbundet med kognitiv behandling er generelt ledsaget af efterfølgende ændringer i den lokale blodgennemstrømning og blod ilt med en forsinkelse på 4-7 sekunder. Det er vist, at den neurovaskulære kobling sandsynligvis er en magt transducer, som integrerer den hurtige dynamik neurale aktivitet i vaskulære input af langsom hæmodynamik9. Specifikt, fNIRS er for det meste bruges til at inspicere den neurovaskulære aktivitet i frontallappen, især den præfrontale cortex, der er ansvarlig for høje kognitive funktioner, såsom udøvende funktioner10,,11,12, ræsonnement og planlægning13, beslutningstagning14, og social kognition og moralsk dom15. Men de hæmodynamiske reaktioner målt ved fNIRS kun indirekte fange neurale aktivitet med en lav tidsmæssig opløsning, mens EEG kan tilbyde tidsmæssigt fine og direkte foranstaltninger af neurale aktiviteter. Derfor kan kombinationen af EEG og fNIRS optagelse identificere flere funktioner og afsløre flere oplysninger i forbindelse med hjernens funktion.

Endnu vigtigere er det, at multimodal erhvervelse af EEG- og fNIRS-signaler er blevet gennemført for at inspicere den hjerneaktivering,der ligger til grund for forskellige kognitive opgaver16,17,18,19,20,21,22 eller hjerne-computer interface23,24. Især samtidige ERP (event-relaterede potentiale) og fNIRS optagelser blev udført baseret på den begivenhed-relaterede auditive særling paradigme1, hvor fNIRS kan identificere de hæmodynamiske ændringer i frontotemporal cortex flere sekunder efter fremkomsten af P300 komponent. Horovitz et al. demonstrerede også de samtidige målinger af fNIRS-signaler og P300-komponenten under en semantisk behandlingsopgave25. Interessant, tidligere undersøgelser baseret på samtidige EEG og fNIRS optagelser viste, at P300 under særling stimuli udstillet en betydelig sammenhæng med fNIRS signaler26. Det blev opdaget, at de multi-modale foranstaltninger har potentiale til at afsløre den omfattende kognitive neurale mekanisme baseret på den begivenhed-relaterede paradigme26. Ud over den særling opgave, flanker opgave forbundet med ERP komponent N200 er også et vigtigt paradigme, som kan bruges til undersøgelse af kognitive evner afsløring og evaluering med sunde kontroller og patienter med forskellige lidelser. Specifikt, N200 var en negativ komponent, toppe 200-350 ms fra den forreste cinguleret cortex frontal27 og overlegen tidsmæssig cortex28. Selv om tidligere undersøgelser undersøgt forholdet mellem den overlegne frontal cortex og alfa svingninger i Flanker opgave29, sammenhængen mellem N200 amplitude og hæmodynamiske svar under Flanker opgaven er ikke blevet undersøgt.

I denne protokol blev en hjemmelavet EEG/fNIRS patch baseret på standard EEG cap udnyttet til de samtidige EEG- og fNIRS-optagelser. Arrangementerne af optoder/elektroder med støtte blev opnået ved placering af fNIRS optoder smeltet sammen i EEG-hætten. De samtidige EEG- og fNIRS-dataopkøb blev udført med de samme stimuli-opgaver, der blev genereret af E-prime-software. Vi antager, at ERP-komponenter, der er forbundet med Flanker-opgaven, kan udvise en signifikant korrelation med de hæmodynamiske reaktioner i den præfrontale cortex. I mellemtiden kan de kombinerede ERP- og fNIRS-optagelser udtrække flere signalindikatorer for at identificere hjernens aktiveringsmønstre med forbedret nøjagtighed. For at teste hypotesen blev fNIRS-opsætningen og EEG-maskinen integreret for at afsløre den komplekse neurale kognitionsmekanisme, der svarer til den hændelsesrelaterede Flanker-opgave.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Forud for forsøgstestene underskrev alle deltagere dokumenter med informeret samtykke. Protokollen for denne undersøgelse blev godkendt af den etiske komité ved Universitetet i Macau.

1. Hardware- og softwareindstilling for samtidige EEG- og fNIRS-optagelser

  1. Konstruere et hoved loft for samtidige EEG-fNIRS optagelser.
    1. Vælg den passende hættestørrelse i henhold til deltagernes hovedomkreds. I denne undersøgelse, bruge en mellemstor cap, da det er egnet til de fleste unge og voksne deltagere.
    2. Design layoutet af fNIRS optoder sammen med EEG cap i den præfrontale cortex (Figur 1).
      1. Placer EEG-elektroder i den midterste del af fNIRS optoderne for at sikre måling af den samme hjerneregion ved de to teknikker19,30. Men på grund af den lave rumlige opløsning af både EEG og fNIRS neuroimaging metoder, placere elektroderne i det tilsvarende hjerneområde, der er omfattet af fNIRS optoder snarere end den nøjagtige placering af fNIRS kanaler.
      2. Lav 22 huller inde i EEG-hætten for at holde fNIRS optoderne i overensstemmelse med det specifikke layout i den præfrontale cortex. Identificer og marker placeringen af fNIRS optoder i henhold til det designede layout af hovedhætten og punch huller inde i hætten til at placere og fastsætte optoder.
      3. Placer 21 eller 71 EEG-elektroder langs overfladen af EEG-hætten (se Materialetabel)i henhold til det internationale system 10-20, og monter gitrene til optoderne.
    3. Indstil afstanden mellem hvert kildedetektorpar til 3 cm, og fastgør derefter optoderne, hvor de blå optoder angiver lysdetektorerne, mens de røde repræsenterer laserkilderne.
  2. Indstil EEG- og fNIRS-portene i softwaren.
  3. Brug de tidsudløsere, der genereres via den parallelle port og den serielle port, til at sikre synkronisering af to forskellige signaler.
    1. Indstil den parallelle port (f.eks. Table of Materials
    2. Indstil den serielle port (f.eks. 6 9600 i denne undersøgelse) for fNIRS-systemet (se Materialetabel).
      BEMÆRK: Porttypen og -nummeret skal ændres i forbindelse med forskellige EEG- og fNIRS-opsætninger. Kontakt producenten for at få flere oplysninger.

2. Eksperimentel forberedelse

  1. Varm fNIRS-systemet op med lasere tændt i 30 min.
  2. Angiv alle nødvendige operationsparametre for fNIRS-målesystemet.
  3. Vis den sammensmeltede eksperimentelle opsætning, herunder EEG- og fNIRS-målesystemerne, til deltagerne.
  4. Mål og marker Cz-punktet i henhold til 10-20 International System. Identificer elektrodepositionen af Cz i halvdelen af afstanden mellem inion og nasion og halvdelen af afstanden mellem venstre og højre inter-lydmæssige fordybninger.
  5. Placer først den forreste del af hætten langs deltagerens pande, og træk derefter den bageste del af hætten ned mod halsen.
  6. Valider positionerne.
    1. Mål afstanden mellem Cz og inion og nasion igen med en blød lineal, og dobbelttjekke, om det er placeret på midtpunktet. Ligeledes måle afstanden mellem Cz og venstre og højre inter-lydlige, og dobbelttjekke, om Cz er placeret på midtpunktet.
  7. Gør klar til EEG-optagelserne.
    BEMÆRK: Det anbefales stærkt, at EEG-elektroderne sættes op først og derefter til fNIRS-optoderne. Hvis EEG-konduktiv gel dækker hullerne til placering af fNIRS optoder, skal den rengøres for at forhindre kontaminering af optoder.
    1. Fyld ledende gel ved at indsætte en stump nål gennem hullerne i EEG-elektrodegitteret.
    2. Anbring alle elektroder i EEG-elektrodegitteret i henhold til etiketterne.
    3. Åbn EEG-softwaren, og undersøg signalkvaliteten af EEG-elektroder.
    4. Juster elektroden ved at genopfylde ledende gel, hvis signalkvaliteten ikke er god nok til at opfylde kravene (40 mV).
    5. Juster elektroden ved at genopfylde ledende gel, hvis impedansen ikke kunne opfylde kravene.
  8. Gør klar til fNIRS-optagelserne.
    Forsigtig: Udsæt ikke deltagernes øjne direkte for laserstrålen fra fNIRS-kilder.
    1. Anbring de optiske fibre langs holderarmene, der er fastgjort til fNIRS-målesystemet samt holderen. Sørg for, at fibrene er pæne og ryddelige.
    2. Sæt de optiske kilder og detektorer ind i hullerne i henhold til layoutet.
    3. Test signalkvaliteten. Hvis en kanal ikke har et højt signal-støj-forhold (dvs. hvis kanalen er markeret med gult), skal du forsigtigt inspicere deltagerens hår omkring de optiske sonder for at sikre, at der ikke er noget mellem den optiske sonde og hovedbunden.
    4. Hvis trin 2.8.3 ikke kan forbedre signalkvaliteten, skal du skrue op for signalintensiteten. Hvis der er for meget signal (dvs. hvis kanalen er markeret med rødt), skal du skrue ned for signalintensiteten.

3. Kør eksperimentet

  1. Start eksperimentet, når signalerne er stabile med fremragende signal-støj-forhold, og deltagerne er fortrolige med eksperimentvejledningen. Brug den klassiske Flanker paradigme for den eksperimentelle test29,31.
  2. Efter eksperimentet skal du gemme og eksportere dataene fra både EEG og fNIRS.
  3. Fjern EEG elektroder og fNIRS optiske sonder omhyggeligt.

4. Måling af tredimensionale (3D) MNI-koordinater for fNIRS optoder med 3D-digitizer

  1. Lad deltagerne sidde i en stol og bære brillerne med sensoren.
  2. Åbn digitaliseringssoftwaren på computeren. Sørg for, at 3D-digitaliseringssystemet er i forbindelse med computeren via en passende COM-port.
  3. Indlæs layoutet af optoders indstillingsfilen.
  4. Flyt 3D-digitizer stylus på tværs af de centrale positioner (Nz, Iz, venstre øre, højre øre, Cz) sammen med skærmen og tryk på knappen på pennen.
  5. Lokalisere de optiske kilder og detektorer
  6. Eksporter 3D-koordinatfilerne.

5. Dataanalyse

  1. fNIRS-dataanalyse
    1. Behandl 3D MNI-koordinaterne data ved hjælp af registreringsmuligheden i NIRS-SPM med MATLAB 2019. Vælg: stand-alone rumlig registrering | Med 3D-cifisere. Vælg de tidligere gemte andre og origin tekstfiler, og vælg derefter Registrering.
    2. Pre-process fNIRS signaler med Homer2 software32.
      1. Konverter de rå data til optiske tæthedsændringer for forskellige bølgelængder og konverter yderligere til hbo's koncentrationsændringer på forskellige tidspunkter ved hjælp af en modificeret øl-Lambert-lov. Generelt er den typisk differentierede stilængdefaktor (DPF), der påvirkes af alder, køn og bølgelængde, og afstanden mellem kilden og decetoren33,34, 6, hvilket svarer til den gennemsnitlige DPF fra tidligere undersøgelser34,35.
      2. Brug sfængelige bevægelseartefakter afsløring algoritme fra Homer2 fNIRS behandling pakke til bevægelse korrektion. Vælg de relevante metoder til bevægelseskorrektion baseret på litteratur36.
      3. Behandl de rå hæmoglobinkontinuerlige data med et lavpasfilter på 0,2 Hz og derefter et højpasfilter på 0,015 Hz.
      4. Normalisere hæmodynamisk signalamplitude ved at dividere de gennemsnitlige værdier.
      5. Generer fNIRS-dataene for hver kanal baseret på 3D-digitaliseringsoplysningerne. Vælg de kanaler, der har en registreringssandsynlighed på 100 % eller mere i den overordnede frontale cortex (SFC) i henhold til regressionsberegningen af NIRS-SPM til yderligere analyse.
      6. Eksport er topværdierne for ændringer i koncentrationen af ilthæmoglobin (HbO).
        BEMÆRK: I denne undersøgelse blev kun HbO-signaler analyseret på grund af deres høje signal-støj-forhold. Topværdierne for hbo-data i gennemsnit blev udtrukket for hver kanal fra hver deltager til yderligere analyse.
  2. EEG-databehandling
    BEMÆRK: Offline EEG-dataanalyse blev udført med EEGLAB. Kun N200 på Fz var den interessante komponent for denne undersøgelse. Alle elektroder blev udsat for en automatisk artefakt korrektion for at fjerne øjenbevægelser ved hjælp af en intern model af artefakt topografier. Kontinuerlige EEG-data blev derefter opdelt i forskellige forsøg efter mål- og ikke-målstimuli, hvor epoken for hvert forsøg varede 2500 ms, hvilket indeholdt en præ-stimulus periode på 500 ms (baseline epoke) og en post-stimulus periode på 2000 ms (opgave epoke).
    1. Indlæs den rå EEG-datamappe i EEGLAB ved hjælp af plugins. Vælg BIOSIG plugin til BDF-filen i denne undersøgelse.
      BEMÆRK: Vælg et passende plugin i henhold til EEG-datafilformatet.
    2. Angiv oplysninger om kanalplacering for EEGLAB37. Indlæs den tilsvarende placeringsfil for hætten.
    3. Re-reference elektroder i ERPLAB, som er et plugin af EEGLAB. Vælg de kanaler, der er placeret i mastoiderne som referenceelektroder.
    4. Udpak EEG-data-eocher baseret på hændelses- og bin-filerne i ERPLAB37.
    5. Filtrer EEG-datasegmenterne i ERPLAB ved hjælp af FIR-filteret ved at filtrere de lave frekvenser med en afskæring på 30Hz og ved at filtrere de høje frekvenser med en afskæring på 0,1 Hz.
    6. Fjern okulære EEG-artefakter med den uafhængige komponentanalyse i EEGLAB.
    7. Afvis EEG-datasegmenter med amplitudeværdier på over ± 100 μV ved enhver kanal i ERPLAB.
    8. Gennemsnit af EEG-datasegmenterne i ERPLAB.
      BEMÆRK: Disse er den almindeligt anvendte dataanalysemetode og softwaren til behandling af EEG- og fNIRS-data. Der er mange behandling software og metoder til rådighed.
  3. Beregning af korrelation
    1. Generér forholdet mellem fNIRS- og EEG-optagelser ved hjælp af Pearson-korrelationsanalyse.
    4. i.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Figur 2 viser HbO-signalerne for alle kanaler, mens figur 3 viser ERPs i Fz og FCz for de to betingelser for Flanker-opgaven. Figure 4 illustrerede Pearsons korrelationsanalyseresultater viste, at fNIRS-signalerne i SFC udviste en signifikant korrelation med ERP N200-komponenten ved Fz for den inkongruente tilstand (P<0.05). Dette er dog ikke tilfældet for de kongruente betingelser (P>0,05).

Figure 1
Figur 1. fNIRS-headsetplacering og kanalkonfiguration. Den digitaliserede optoder layout omdannes til MNI koordinatsystem og derefter overlappet langs hjernen cortex Klik her for at se en større version af denne figur.

Figure 2
Figur 2. HbO-signaler for alle kanaler, der er tilknyttet Flanker-opgaven. De lyserøde kurver angiver den inkongruente tilstand, mens de grønne angiver den kongruente tilstand. Klik her for at se en større version af dette tal.

Figure 3
Figur 3. ERP-signaler for Fz- og FCz-elektroder. De sorte kurver definerer den inkongruente tilstand, mens de røde betegner den kongruente tilstand. Klik her for at se en større version af dette tal.

Figure 4
Figur 4: Korrelation mellem ERP N200- og HbO-signalerne langs den overlegne frontale cortex (SFC) for den inkongruente tilstand. Regressionskoefficienten mellem de to målinger er 0,59, p = 0,027. Klik her for at se en større version af dette tal.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

I denne protokol blev kombinerede EEG- og fNIRS-optagelser udført for at undersøge hjernens aktiveringsmønstre, der involverede et hændelsesrelateret Flanker-paradigme ved at registrere de neurale signaler fra hele hjernen og samtidige hæmodynamiske reaktioner fra den præfrontale cortex. ERP-resultaterne viste, at N200 ved Fz var i stand til i væsentlig grad at skelne mellem de kongruente og inkongruente forhold (P=0,037). I mellemtiden, HbO signaler i SFC (kanal 21) også udstillet en betydelig forskel mellem de kongruente og inkongruente betingelser, som viste den vigtige rolle evne til at undertrykke svar, der involverede hjernen kognitive funktion forbundet med Flanker opgave (PFDR = 0,041).

Desuden viste N200 ved Fz en signifikant sammenhæng med det hæmodynamiske respons i SFC (kanal 21) for den inkongruente tilstand, selv om dette ikke var tilfældet for den kongruente. Hjernen aktivering i den præfrontale cortex er stærkt korreleret med høje kognitive funktioner, som let kan identificeres ved fNIRS med det høje signal-til-støj-forhold i det rumlige domæne. Men, den neurale aktivitet (N200) opdaget af EEG forbundet med den samme Flanker opgave er for det meste afsløret i parietal cortex med høj følsomhed og høj tidsmæssig opløsning. N200 på Fz udviste den kognitive forskel mellem de to betingelser, mens fNIRS signaler illustreret forskellen i undertrykkelse funktion i den præfrontale region mellem de to betingelser. Det blev opdaget, at kognitionen viste et betydeligt forhold til den udøvende kontrol under Flanker-opgaven. Dette kan være hovedårsagen til, at N200 på Fz udviste en betydelig sammenhæng med den hæmodynamiske respons i SFC.

I denne protokol beskrev vi, hvordan man udfører sammensmeltede EEG- og fNIRS-optagelser, og hvordan man analyserer det hændelsesrelaterede potentiale og måler hæmoglobinkoncentrationsændringerne i den præfrontale cortex. Synkroniseringen af forskellige opsætninger er et væsentligt problem for sammensmeltningen af to hardwaresystemer. I mellemtiden er den hændelsesrelaterede udløser også det afgørende mærke for opgavedesignet af samtidige EEG- og fNIRS-optagelser.

Kombinerede EEG og fNIRS optagelser er lovende teknikker til undersøgelse af de neurale mekanismer, der ligger til grund for forskellige kognitive opgaver. Sammenfattende har vi med succes erhvervet samtidige EEG og fNIRS data under en Flanker opgave. Resultaterne viste, at fNIRS hæmodynamisk respons og ERP komponent N200 var signifikant korreleret, som udviste forskellige perspektiver af den kognitive mekanisme forbundet med Flanker opgaven. De multimodale neuroimaging resultater understøtter en væsentlig rolle kombineret EEG og fNIRS teknik i at bidrage til hjernen kognition med forskellige ventetider og aktivering regioner, som baner en ny vej til at forbedre forståelsen af de neurale mekanismer flanker opgave.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Forfatterne har intet at afsløre.

Acknowledgments

Dette arbejde blev delvist udført på hpcc (High Performance Computing Cluster), som understøttes af ICTO (Information and Communication Technology Office) fra University of Macau. Denne undersøgelse blev støttet af MYRG2019-00082-FHS og MYRG 2018-00081-FHS tilskud fra University of Macau i Macau, og også finansieret af The Science and Technology Development Fund, Macau SAR (FDCT 0011/2018/A1 og FDCT 025/2015/A1).

Materials

Name Company Catalog Number Comments
EEG cap EASYCAP GmbH - -
EEG system BioSemi - -
fNIRS system TechEn - CW6 System

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Kennan, R. P., et al. Simultaneous recording of event-related auditory oddball response using transcranial near infrared optical topography and surface EEG. NeuroImage. 16 (3), Pt 1 587-592 (2002).
  2. Horovitz, S. G., Gore, J. C. Simultaneous event-related potential and near-infrared spectroscopic studies of semantic processing. Human Brain Mapping. 22 (2), 110-115 (2004).
  3. Yuan, Z., Ye, J. Fusion of fNIRS and fMRI data: identifying when and where hemodynamic signals are changing in human brains. Frontiers in Human Neuroscience. 7, 676 (2013).
  4. Lin, X., Sai, L., Yuan, Z. Detecting Concealed Information with Fused Electroencephalography and Functional Near-infrared Spectroscopy. Neuroscience. 386, 284-294 (2018).
  5. Ieong, H. F., Yuan, Z. Emotion recognition and its relation to prefrontal function and network in heroin plus nicotine dependence: a pilot study. Neurophotonics. 5 (02), 1 (2018).
  6. Hu, Z., et al. Optical Mapping of Brain Activation and Connectivity in Occipitotemporal Cortex During Chinese Character Recognition. Brain Topography. 31 (6), 1014-1028 (2018).
  7. Wang, M. -Y., et al. Concurrent mapping of brain activation from multiple subjects during social interaction by hyperscanning: a mini-review. Quantitative Imaging in Medicine and Surgery. 8 (8), 819-837 (2018).
  8. Scholkmann, F., et al. A review on continuous wave functional near-infrared spectroscopy and imaging instrumentation and methodology. NeuroImage. 85, 6-27 (2014).
  9. Wan, X., et al. The neural basis of the hemodynamic response nonlinearity in human primary visual cortex: Implications for neurovascular coupling mechanism. NeuroImage. 32 (2), 616-625 (2006).
  10. Miller, E. K. The prefontral cortex and cognitive control. Nature Reviews Neuroscience. 1 (1), 59-65 (2000).
  11. Miller, E. K., Cohen, J. D. An integrative theory of prefrontal cortex function. Annual review of Neuroscience. 24 (1), 167-202 (2001).
  12. Mansouri, F. A., Tanaka, K., Buckley, M. J. Conflict-induced behavioural adjustment: a clue to the executive functions of the prefrontal cortex. Nature Reviews Neuroscience. 10 (2), 141-152 (2009).
  13. Wood, J. N., Grafman, J. Human prefrontal cortex: processing and representational perspectives. Nature Reviews Neuroscience. 4 (2), 139-147 (2003).
  14. Wallis, J. D. Orbitofrontal Cortex and Its Contribution to Decision-Making. Annual Review of Neuroscience. 30 (1), 31-56 (2007).
  15. Forbes, C. E., Grafman, J. The Role of the Human Prefrontal Cortex in Social Cognition and Moral Judgment. Annual Review of Neuroscience. 33 (1), 299-324 (2010).
  16. Nguyen, D. K., et al. Non-invasive continuous EEG-fNIRS recording of temporal lobe seizures. Epilepsy Research. 99 (1-2), 112-126 (2012).
  17. Peng, K., et al. fNIRS-EEG study of focal interictal epileptiform discharges. Epilepsy Research. 108 (3), 491-505 (2014).
  18. Liu, Y., Ayaz, H., Shewokis, P. A. Multisubject "learning" for mental workload classification using concurrent EEG, fNIRS, and physiological measures. Frontiers in Human Neuroscience. 11, (2017).
  19. Aghajani, H., Garbey, M., Omurtag, A. Measuring mental workload with EEG+fNIRS. Frontiers in Human Neuroscience. 11, (2017).
  20. Balconi, M., Vanutelli, M. E. Hemodynamic (fNIRS) and EEG (N200) correlates of emotional inter-species interactions modulated by visual and auditory stimulation. Scientific Reports. 6, (2016).
  21. Donohue, S. E., Appelbaum, L. G., McKay, C. C., Woldorff, M. G. The neural dynamics of stimulus and response conflict processing as a function of response complexity and task demands. Neuropsychologia. 84, 14-28 (2016).
  22. Liu, Y., Ayaz, H., Shewokis, P. A. Mental workload classification with concurrent electroencephalography and functional near-infrared spectroscopy. Brain-Computer Interfaces. 4 (3), 175-185 (2017).
  23. Fazli, S., et al. Enhanced performance by a hybrid NIRS-EEG brain computer interface. NeuroImage. 59 (1), 519-529 (2012).
  24. Putze, F., et al. Hybrid fNIRS-EEG based classification of auditory and visual perception processes. Frontiers in Neuroscience. 8, 373 (2014).
  25. Horovitz, S. G., Gore, J. C. Simultaneous event-related potential and near-infrared spectroscopic studies of semantic processing. Human Brain Mapping. 22 (2), 110-115 (2004).
  26. Lin, X., et al. Mapping the small-world properties of brain networks in Chinese to English simultaneous interpreting by using functional near-infrared spectroscopy. Journal of Innovative Optical Health Sciences. 11 (03), 1840001 (2018).
  27. Folstein, J. R., Van Petten, C. Influence of cognitive control and mismatch on the N2 component of the ERP: A review. Psychophysiology. 45 (1), 152 (2008).
  28. Patel, S. H., Azzam, P. N. Characterization of N200 and P300: Selected studies of the Event-Related Potential. International Journal of Medical Sciences. 2 (4), 147-154 (2005).
  29. Suzuki, K., et al. The relationship between the superior frontal cortex and alpha oscillation in a flanker task: Simultaneous recording of electroencephalogram (EEG) and near infrared spectroscopy (NIRS). Neuroscience Research. 131, 30-35 (2018).
  30. Keles, H. O., Barbour, R. L., Omurtag, A. Hemodynamic correlates of spontaneous neural activity measured by human whole-head resting state EEG + fNIRS. NeuroImage. 138, 76-87 (2016).
  31. Eriksen, B. A., Eriksen, C. W. Effects of noise letters upon the identification of a target letter in a nonsearch task. Perception & Psychophysics. 16 (1), 143-149 (1974).
  32. Huppert, T. J., Diamond, S. G., Franceschini, M. A., Boas, D. A. HomER: a review of time-series analysis methods for near-infrared spectroscopy of the brain. Applied optics. 48 (10), 280-289 (2009).
  33. Kocsis, L., Herman, P., Eke, A. The modified Beer-Lambert law revisited. Physics in Medicine and Biology. 51 (5), (2006).
  34. Herold, F., Wiegel, P., Scholkmann, F., Müller, N. Applications of Functional Near-Infrared Spectroscopy (fNIRS) Neuroimaging in Exercise-Cognition Science: A Systematic, Methodology-Focused Review. Journal of Clinical Medicine. 7 (12), 466 (2018).
  35. Duncan, A., et al. Optical pathlength measurements on adult head, calf and forearm and the head of the newborn infant using phase resolved optical spectroscopy. Physics in Medicine and Biology. 40 (2), 295-304 (1995).
  36. Brigadoi, S., et al. Motion artifacts in functional near-infrared spectroscopy: A comparison of motion correction techniques applied to real cognitive data. NeuroImage. 85, 181-191 (2014).
  37. Lopez-Calderon, J., Luck, S. J. ERPLAB: an open-source toolbox for the analysis of event-related potentials. Frontiers in Human Neuroscience. 8, 213 (2014).

Tags

Neurovidenskab Problem 159 Elektroencefalografi (EEG) Funktionel nær-infrarød spektroskopi (fNIRS) Fusion Flanker opgave Brain aktivering
Udførelse af samtidig elektroencefalografi og funktionelle nær-infrarøde spektroskopi optagelser med en Flanker opgave
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Xu, S. Y., Cheong, L. I., Zhuang,… More

Xu, S. Y., Cheong, L. I., Zhuang, Y., Couto, T. A. P., Yuan, Z. Conducting Concurrent Electroencephalography and Functional Near-Infrared Spectroscopy Recordings with a Flanker Task. J. Vis. Exp. (159), e60669, doi:10.3791/60669 (2020).

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