Waiting
Login processing...

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

Neuroscience

Gjennomføre samtidig elektroencefalografi og funksjonelle nær-infrarødspektroskopiopptak med en flanker oppgave

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

Den nåværende protokollen beskriver hvordan du utfører samtidige EEG- og fNIRS-opptak og hvordan man inspiserer forholdet mellom EEG- og fNIRS-dataene.

Abstract

Samtidige EEG- og fNIRS-opptak gir en utmerket mulighet til å få en full forståelse av den nevrale mekanismen for kognitiv behandling ved å inspisere forholdet mellom nevrale og hemodynamiske signaler. EEG er en elektrofysiologisk teknologi som kan måle den raske nevronale aktiviteten til cortex, mens fNIRS er avhengig av de hemodynamiske responsene på infer hjerneaktivering. Kombinasjonen av EEG og fNIRS neuroimaging teknikker kan identifisere flere funksjoner og avsløre mer informasjon knyttet til hjernens funksjon. I denne protokollen ble det utført sammensmeltede EEG-fNIRS-målinger for samtidige opptak av fremkalt-elektriske potensialer og hemodynamiske svar under en Flanker-oppgave. I tillegg ble de kritiske trinnene for å sette opp maskinvare- og programvaresystemet samt prosedyrene for datainnsamling og analyse gitt og diskutert i detalj. Det forventes at den nåværende protokollen kan bane en ny vei for å forbedre forståelsen av nevrale mekanismer underliggende ulike kognitive prosesser ved hjelp av EEG og fNIRS signaler.

Introduction

Denne studien tar sikte på å utvikle en arbeidsprotokoll for å avsløre det nevrale aktiveringsmønsteret som ligger til grunn for Flanker-oppgaven ved hjelp av smeltede EEG- og fNIRS-neuroimaging-teknikker. Interessant, samtidige fNIRS-EEG-opptak tillater inspeksjon av forholdet mellom de hemodynamiske signalene i prefrontal cortex og ulike hendelsesrelaterte potensielle (ERP) komponenter i hele hjernen forbundet med Flanker oppgaven.

Integreringen av ulike ikke-invasive neuroimaging modaliteter, inkludert funksjonell nær-infrarød spektroskopi (fNIRS), elektroencefalografi (EEG), og funksjonell magnetisk resonansavbildning (fMRI) er avgjørende for å forbedre forståelsen av hvor og når informasjonsbehandling finner sted i hjernen1,2,3. I tillegg er det potensial til å kombinere fNIRS og EEG for å undersøke forholdet mellom lokal nevrale aktivitet og påfølgende endringer i hemodynamiske svar, der EEG og fNIRS kan være komplementære i å avsløre den nevrale mekanismen for human hjernekognitiv funksjon. fNIRS er en vaskulær-basert funksjonell neuroimaging teknikk som er avhengig av hemodynamiske svar på utlede hjerneaktivering. fNIRS måler de relative oksyhemoglobin (HbO) og deoxyhemoglobin (HbR) konsentrasjonsendringer i hjernebarken, som spiller en viktig rolle i studien av kognitiv behandling3,4,5,6,7. Ifølge den nevrovaskulære og nevrometabolske koblingsmekanismen8, er endringen av lokal nevrale aktivitet forbundet med kognitiv behandling generelt ledsaget av påfølgende endringer i den lokale blodstrømmen og blodoksygen med en forsinkelse på 4-7 sekunder. Det er vist at den nevrovaskulære koblingen sannsynligvis er en krafttransduser, som integrerer den raske dynamikken i nevrale aktivitet i vaskulær inngang av langsom hemodynamikk9. Spesielt er fNIRS mest brukt til å inspisere den nevrovaskulære aktiviteten i frontallappen, spesielt prefrontal cortex som er ansvarlig for høye kognitive funksjoner, for eksempel utøvende funksjoner10,11,12, resonnement og planlegging13, beslutningstaking14, og sosial kognisjon og moralsk dom15. Imidlertid fanger de hemodynamiske svarene målt av fNIRS bare indirekte nevrale aktiviteten med lav temporal oppløsning, mens EEG kan tilby tidsmessig fine og direkte tiltak for nevrale aktiviteter. Følgelig kan kombinasjonen av EEG- og fNIRS-opptak identifisere flere funksjoner og avsløre mer informasjon knyttet til hjernens funksjon.

Enda viktigere, multi-modal oppkjøpav EEG og fNIRS signaler har blitt utført for å inspisere hjernen aktivering underliggende ulike kognitive oppgaver16,,17,18,19,20,21,22 eller hjernen-datamaskin grensesnitt23,24. Spesielt samtidige ERP (hendelsesrelatert potensial) og fNIRS-opptak ble utført basert på det hendelsesrelaterte auditive oddballparadigmet1, der fNIRS kan identifisere de hemodynamiske endringene i frontotemporal cortex flere sekunder etter utseendet på P300-komponenten. Horovitz et al. demonstrerte også samtidige målinger av fNIRS-signaler og P300-komponenten under en semantisk behandlingsoppgave25. Interessant, tidligere studier basert på samtidige EEG og fNIRS opptak viste at P300 under oddball stimuli viste en betydelig korrelasjon med fNIRS signaler26. Det ble oppdaget at de multi-modale tiltakene har potensial til å avsløre den omfattende kognitive nevrale mekanismen basert på det hendelsesrelaterte paradigmet26. I tillegg til oddball oppgaven, flanker oppgave forbundet med ERP komponent N200 er også et viktig paradigme, som kan brukes til undersøkelse av kognitiv evne deteksjon og evaluering med sunne kontroller og pasienter med ulike lidelser. Spesielt var N200 en negativ komponent som topper 200-350 ms fra fremre cingulated cortex frontal27 og overlegen temporal cortex28. Selv om tidligere studier undersøkte forholdet mellom den overlegne frontal cortex og alfa oscillasjon i Flanker oppgave29, har korrelasjonen mellom N200 amplitude og hemodynamiske svar under Flanker oppgaven ikke blitt utforsket.

I denne protokollen ble det benyttet en hjemmelaget EEG/fNIRS-patch basert på standard EEG-hette for samtidige EEG- og fNIRS-opptak. Arrangementene av optoder/elektroder med støtte ble oppnådd gjennom plassering av fNIRS-optoder smeltet inn i EEG-hetten. Samtidige EEG- og fNIRS-datainnhentinger ble utført med de samme stimulioppgavene som genereres av E-prime-programvare. Vi hypoteser om at ERP-komponenter forbundet med Flanker-oppgaven kan vise en betydelig korrelasjon med de hemodynamiske svarene i prefrontal cortex. I mellomtiden kan de kombinerte ERP- og fNIRS-opptakene trekke ut flere signalindikatorer for å identifisere hjerneaktiveringsmønstrene med forbedret nøyaktighet. For å teste hypotesen ble fNIRS-oppsettet og EEG-maskinen integrert for å avsløre den komplekse nevrale kognisjonsmekanismen som tilsvarer den hendelsesrelaterte Flanker-oppgaven.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Før eksperimentelle tester signerte alle deltakerne informerte samtykkedokumenter. Protokollen for den nåværende studien ble godkjent av etikkkomiteen ved Universitetet i Macao.

1. Maskinvare- og programvareinnstilling for samtidige EEG- og fNIRS-opptak

  1. Konstruer en hodehette for samtidige EEG-fNIRS-opptak.
    1. Velg riktig cap størrelse i henhold til hodet omkrets av deltakerne. I denne studien, bruk en middels stor hette siden den er egnet for de fleste unge og voksne deltakere.
    2. Design utformingen av fNIRS optoder sammen med EEG-hetten i prefrontal cortex (Figur 1).
      1. Plasser EEG-elektroder i den midterste delen av fNIRS-optodene for å sikre måling av samme hjerneregion ved de to teknikkene19,30. Men på grunn av den lave romlige oppløsningen av både EEG og fNIRS neuroimaging metoder, plasser elektrodene i det tilsvarende hjerneområdet dekket av fNIRS optoder i stedet for de nøyaktige plasseringene av fNIRS-kanaler.
      2. Lag 22 hull inne i EEG-hetten for å holde fNIRS-optodene i tråd med det spesifikke oppsettet i prefrontal cortex. Identifiser og merk plasseringen av fNIRS optoder i henhold til den utformede utformingen av hodehetten og deretter slå hull inne i hetten for å plassere og fikse optodene.
      3. Plasser 21 eller 71 EEG-elektroder langs overflaten av EEG-hetten (se Materialtabellen) i henhold til 10-20 International System og monter nettene for optodene.
    3. Still inn avstanden mellom hvert kildedetektorpar som 3 cm og fest deretter optodene, der de blå optodene betegner lysdetektorene mens de røde representerer laserkildene.
  2. Sett EEG- og fNIRS-portene i programvaren.
  3. Bruk tidsutløserne som genereres gjennom parallellporten og serieporten for å sikre synkronisering av to forskjellige signaler.
    1. Angi parallellporten (f.eks. H378 i denne studien) for EEG-systemet (se materialtabellen).
    2. Angi serieporten (f.eks. 6 9600 i denne studien) for fNIRS-systemet (se materialtabellen).
      MERK: Porttype og -nummeret bør endres angående ulike EEG- og fNIRS-oppsett. Ta kontakt med produsentene for mer informasjon.

2. Eksperimentell forberedelse

  1. Varm opp fNIRS-systemet med lasere slått på i 30 min.
  2. Angi alle nødvendige operasjonsparametere for fNIRS-målesystemet.
  3. Vis det smeltede eksperimentelle oppsettet, inkludert EEG- og fNIRS-målesystemene til deltakerne.
  4. Mål og merk Cz-punktet i henhold til 10-20 International System. Identifiser elektrodeposisjonen til Cz på halvparten av avstanden mellom inion og nasion og halvparten av avstanden mellom venstre og høyre inter-aural innrykk.
  5. Plasser den fremre delen av hetten langs deltakerens panne først, og trekk deretter ned den bakre delen av hetten mot halsen.
  6. Valider posisjonene.
    1. Mål avstanden mellom Cz og inion og nasion igjen med en myk linjal, og dobbeltsjekke om den er plassert på midtpunktet. På samme måte måler du avstanden mellom Cz og venstre og høyre inter-aural, og dobbeltsjekke om Cz ligger på midtpunktet.
  7. Forbered deg på EEG-opptakene.
    MERK: Det anbefales på det sterkeste at EEG-elektrodene settes opp først og deretter fNIRS-optodene. Hvis EEG ledende gel dekker hullene for plassering av fNIRS optoder, bør den rengjøres for å forhindre kontaminering av optoder.
    1. Fyll ledende gel ved å sette inn en stump nål gjennom hullene i EEG elektrodegittert.
    2. Plasser alle elektroder i EEG-elektrodenettet i henhold til etikettene.
    3. Åpne EEG-programvaren og inspiser signalkvaliteten på EEG-elektroder.
    4. Juster elektroden ved å fylle på ledende gel hvis signalkvaliteten ikke er god nok til å oppfylle kravene (40 mV).
    5. Juster elektroden ved å fylle på ledende gel hvis impedansen ikke kunne oppfylle kravene.
  8. Forbered deg på fNIRS-opptakene.
    Forsiktig: Ikke utsett deltakernes øyne for laserstrålen til fNIRS-kilder direkte.
    1. Plasser de optiske fibrene langs holderarmene festet til fNIRS målesystem samt holderen. Sørg for at fibrene er ryddige og ryddige.
    2. Sett de optiske kildene og detektorene inn i hullene i henhold til oppsettet.
    3. Test signalkvaliteten. Hvis en kanal ikke har et signal-til-støy-forhold på høyt nivå (dvs. hvis kanalen er merket med gult), må du inspisere deltakerens hår rundt de optiske sondene for å sikre at det ikke finnes noe mellom den optiske sonden og hodebunnen.
    4. Hvis trinn 2.8.3 ikke kan forbedre signalkvaliteten, skrur du opp signalintensiteten. Hvis det er for mye signal (dvs. hvis kanalen er merket med rødt), skrur du ned signalintensiteten.

3. Kjør eksperimentet

  1. Start eksperimentet når signalene er stabile med utmerket signal-til-støy-forhold og deltakerne er kjent med eksperimentinstruksjonene. Bruk det klassiske Flanker-paradigmet til eksperimentell test29,31.
  2. Etter eksperimentet lagrer og eksporterer du dataene fra både EEG og fNIRS.
  3. Fjern EEG-elektroder og fNIRS optiske prober nøye.

4. Måling av tredimensjonale (3D) MNI-koordinater for fNIRS optoder med 3D-digitalisator

  1. La deltakerne sitte i en stol og bruke brillene med sensoren.
  2. Åpne digitizer-programvaren på datamaskinen. Kontroller at 3D-digitaliseringssystemet er i forbindelse med datamaskinen via en passende COM-port.
  3. Last inn oppsettet for innstillingsfilen for optoder.
  4. Flytt 3D digitizer pekepennen over nøkkelposisjonene (Nz, Iz, venstre øre, høyre øre, Cz) sammen med skjermen og trykk på knappen på pekepennen.
  5. Lokalisere de optiske kildene og detektorene
  6. Eksporter 3D-koordinatene.

5. Dataanalyse

  1. fNIRS dataanalyse
    1. Behandle 3D MNI koordinerer data ved hjelp av registreringsalternativet i NIRS-SPM med MATLAB 2019. Velg: frittstående romlig registrering | Med 3D Digitalisere. Velg tidligere lagrede andre og opprinnelsestekstfiler, og velg deretter Registrering.
    2. Pre-prosess fNIRS signaler med Homer2 programvare32.
      1. Konverter rådata til optiske tetthetsendringer for ulike bølgelengder og videre konvertere til konsentrasjonsendringene til HbO på forskjellige tidspunkter ved hjelp av en modifisert Øl-Lambert Law. Vanligvis er den vanligvis differensialbanelengdefaktor (DPF) påvirket av alder, kjønn og bølgelengde, og avstanden mellom kilden og desetteren33,34 er 6, som ligner på gjennomsnittlig DPF fra tidligere studier34,35.
      2. Bruk spline bevegelseartefakter deteksjon algoritmen fra Homer2 fNIRS behandling pakke for bevegelsekorreksjon. Velg de riktige metodene for bevegelseskorrigering basert på litteratur36.
      3. Behandle de rå hemoglobin kontinuerlige dataene med et lavpassfilter på 0,2 Hz og deretter et filter med høy pass på 0,015 Hz.
      4. Normaliser hemodynamisk signalamplitude ved å dele de gjennomsnittlige verdiene.
      5. Generer fNIRS-dataene for hver kanal basert på 3D-digitaliseringsinformasjonen. Velg kanalene som har en registreringssannsynlighet på 100% eller mer i den overlegne frontal cortex (SFC)i henhold til regresjonsberegningen av NIRS-SPM for videre analyse.
      6. Eksporter toppverdiene for konsentrasjonsendringer i oksygenhemoglobin (HbO).
        MERK: I denne studien ble bare HbO-signaler analysert på grunn av deres høye signal-til-støy-forhold. Toppverdiene for gjennomsnittlige HbO-data ble hentet ut for hver kanal fra hver deltaker for videre analyse.
  2. EEG databehandling
    MERK: Offline EEG dataanalyse ble utført med EEGLAB. Bare N200 ved Fz var den interessante komponenten for den nåværende studien. Alle elektroder ble utsatt for en automatisk artefaktkorreksjon for å fjerne øyebevegelser ved hjelp av en intern modell av artefakttopografier. KontinuerligEEEG-data ble deretter segmentert i forskjellige studier i henhold til mål og ikke-mål stimuli, der epoken for hver studie varte 2500 ms, involverer en pre-stimulus periode på 500 ms (baseline epoke) og en post-stimulus periode på 2000 ms (oppgave epoke).
    1. Last den rå EEG-datamappen inn i EEGLAB ved hjelp av plugins. Velg BIOSIG plugin for BDF-filen i denne studien.
      MERK: Vennligst velg en passende plugin i henhold til EEG datafilformat.
    2. Angi kanalplasseringsinformasjonen for EEGLAB37. Last inn den tilsvarende plasseringsfilen til hetten.
    3. Re-referanse elektroder i ERPLAB, som er en plugin av EEGLAB. Velg kanalene plassert i mastoider som referanseelektroder.
    4. Pakk ut EEG-dataepoker basert på hendelsen og bin-filer i ERPLAB37.
    5. Filtrer EEG-datasegmentene i ERPLAB ved hjelp av FIR-filteret ved å filtrere de lave frekvensene med en cutoff på 30 Hz og ved å filtrere de høye frekvensene med en cutoff på 0,1 Hz.
    6. Fjern okulære EEG-artefakter med den uavhengige komponentanalysen i EEGLAB.
    7. Avvis EEG-datasegmenter med amplitudeverdier som overstiger ± 100 μV ved en hvilken som helst kanal i ERPLAB.
    8. Gjennomsnittlig EEG-datasegmentene i ERPLAB.
      MERK: Dette er den generelt brukte dataanalysemetoden og programvaren for behandling av EEG og fNIRS-dataene. Det er mange behandlingsprogramvare og metoder tilgjengelig.
  3. Korrelasjonsberegning
    1. Generer forholdet mellom fNIRS- og EEG-opptak ved hjelp av Pearson-korrelasjonsanalyse.
    4. i>

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Figur 2 viser HbO-signalene for alle kanaler, mens figur 3 viser ERPs på Fz og FCz for de to betingelsene for Flanker-oppgaven. Figure 4 illustrerte resultatene fra Pearsons korrelasjonsanalyse viste at fNIRS-signalene i SFC viste en signifikant korrelasjon med ERP N200-komponenten ved Fz for urimelig tilstand (P<0,05). Dette er imidlertid ikke tilfelle for de kongruente forholdene (P> 0,05).

Figure 1
Figur 1. fNIRS headset plassering og kanalkonfigurasjon. Den digitaliserte optoder layout en omdannes til MNI koordinatsystemet og deretter overlappet langs hjernecortex Vennligst klikk her for å se en større versjon av denne figuren.

Figure 2
Figur 2. HbO-signaler for alle kanaler som er knyttet til Flanker-oppgaven. De rosa kurvene betegner den urimelig tilstanden mens de grønne indikerer den kongruente tilstanden. Vennligst klikk her for å se en større versjon av denne figuren.

Figure 3
Figur 3. ERP-signaler for Fz- og FCz-elektroder. De svarte kurvene definerer den urimelig tilstanden mens de røde betegner den kongruente tilstanden. Vennligst klikk her for å se en større versjon av denne figuren.

Figure 4
Figur 4: Korrelasjon mellom ERP N200- og HbO-signalene langs den overlegne frontalcortex (SFC) for urimelig tilstand. Regresjonskoeffisienten mellom de to målingene er 0,59, p = 0,027. Vennligst klikk her for å vise en større versjon av denne figuren.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

I denne protokollen ble kombinerte EEG- og fNIRS-opptak utført for å undersøke hjerneaktiveringsmønstrene som involverte et hendelsesrelatert Flanker-paradigme ved å registrere nevrale signaler fra hele hjernen og samtidige hemodynamiske responser fra prefrontal cortex. ERP-resultatene viste at N200 hos Fz var i stand til å skille de kongruent og urimelig forholdene (P =0,037). I mellomtiden viste HbO-signalene i SFC (kanal 21) også en betydelig forskjell mellom de kongruente og urimelige forholdene, som viste evnen til å undertrykke svar som involverte hjernens kognitive funksjon forbundet med Flanker-oppgaven (PFDR = 0,041).

I tillegg viste N200 ved Fz en signifikant sammenheng med den hemodynamiske responsen i SFC (kanal 21) for urimelig tilstand, selv om dette ikke var tilfelle for den kongruent. Hjerneaktiveringen i prefrontal cortex er sterkt korrelert med høye kognitive funksjoner, som lett kan identifiseres av fNIRS med det høye signal-til-støy-forholdet i det romlige domenet. Men den nevrale aktiviteten (N200) oppdaget av EEG forbundet med samme Flanker oppgave er for det meste avslørt i parietal cortex med høy følsomhet og høy temporal oppløsning. N200 ved Fz viste den kognitive forskjellen mellom de to forholdene, mens fNIRS-signaler illustrerte forskjellen på undertrykkelsesfunksjon i prefrontalregionen mellom de to forholdene. Det ble oppdaget at kognisjonen viste et betydelig forhold til utøvende kontroll under Flanker-oppgaven. Dette kan være den viktigste grunnen til at N200 på Fz viste en betydelig korrelasjon med den hemodynamiske responsen i SFC.

I denne protokollen beskrev vi hvordan vi skulle gjennomføre sammensmeltede EEG- og fNIRS-opptak og hvordan vi kan analysere det hendelsesrelaterte potensialet og måle hemoglobinkonsentrasjonsendringene i prefrontal cortex. Synkronisering av ulike oppsett er en viktig bekymring for fusjon av to maskinvaresystemer. I mellomtiden er den hendelsesrelaterte utløseren også det avgjørende merket for oppgaveutformingen av samtidige EEG- og fNIRS-opptak.

Kombinerte EEG- og fNIRS-opptak er lovende teknikker for undersøkelse av nevrale mekanismer som ligger til grunn for ulike kognitive oppgaver. Oppsummert har vi fått samtidige EEG- og fNIRS-data under en Flanker-oppgave. Funnene indikerte at fNIRS hemodynamisk respons og ERP komponent N200 var betydelig korrelert, som viste ulike perspektiver på den kognitive mekanismen knyttet til Flanker oppgaven. De multi-modal neuroimaging resultatene støtter en viktig rolle kombinert EEG og fNIRS teknikk i å bidra til hjernen kognisjon med ulike latencies og aktivering regioner, som baner en ny vei for å forbedre forståelsen av nevrale mekanismer av Flanker oppgave.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Forfatterne har ingenting å avsløre.

Acknowledgments

Dette arbeidet ble utført delvis ved high performance computing cluster (HPCC), som støttes av informasjons- og kommunikasjonsteknologikontor (ICTO) ved University of Macau. Denne studien ble støttet av MYRG2019-00082-FHS og MYRG 2018-00081-FHS tilskudd fra University of Macau i Macao, og også finansiert av 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

Nevrovitenskap Utgave 159 Elektroencefalografi (EEG) Funksjonell nær-infrarød spektroskopi (fNIRS) Fusion Flanker oppgave Hjerneaktivering
Gjennomføre samtidig elektroencefalografi og funksjonelle nær-infrarødspektroskopiopptak med en flanker oppgave
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