Flanker Görevi ile Eşzamanlı Elektroensefalografi ve Fonksiyonel Yakın Kızılötesi Spektroskopi Kayıtlarının Yapılması

Bu çalışmanın amacı, erimiş EEG ve fNIRS nöro görüntüleme tekniği kullanılarak nöro aktivasyon paterni ortaya çıkarmak, kanat görevinin altını çizmek için bir çalışma protokolü geliştirmektir. Eşzamanlı fNIRS EEG kayıtları prefrontal korteks ve tüm beynin potansiyel bileşenleri ile ilgili farklı olaylar arasındaki ilişkinin incelenmesi için izin verir. bilişsel işleme çalışmalarında oldukça önemli hukuk serebral korteksffler fNIRS.

Biz fNIRS çoğunlukla frontal lob nörovasküler aktiviteyi incelemek için kullanıldığını biliyoruz. yüksek beyin bilişsel fonksiyonları ile ilgilidir. Ancak fNIRS tarafından karşılanan hemodinamik yanıt sadece düşük zamansal çözünürlüğe sahip aktiviteleri okuyabilir ancak EEG geçici bulve nöro aktivitelerin doğrudan ölçümünü sunabilir.

EEG ve fNIRS kayıtlarının birleşimi daha fazla özelliği tespit edebilir ve beyin fonksiyonları ile ilgili daha fazla bilgi ortaya çıkarabilir. Bu çalışmada, ErP bileşenlerinin eşzamanlı kayıtları ve hemodinamik yanıt için eeg fNIRS tekniklerini kullanıyorsunuz. ERP bileşenlerinin kanat göreviyle ilişkilendirilen hemodinamik yanıtla önemli bir korelasyon sergilenebildiği varsaymak mantıklıdır.

Bu varsayımı tether etmek için, fNIRS kurmak ve EEG makine flanker görev ile olaya karşılık gelen karmaşık nöro biliş metizm ortaya çıkarmak için birlikte entegre edildi. Deneme testinden önce, tüm katılımcılar bilgilendirilmiş onay belgelerini imzaladılar. Çalışma, Makao Üniversitesi etik komitesi tarafından onaylandı.

Bir numara, eşzamanlı EEG ve fNIRS kayıtları için donanım ve yazılım ayarı. Eşzamanlı EEG ve fNIRS kayıtları için uygun bir kafa kapağı oluşturun. Katılımcıların baş çevresine göre doğru kapak boyutunu seçin.

Bu çalışmada, çoğu ergen veya yetişkin katılımcılar için uygun olduğu için orta ölçekli bir kapak kullanılmaktadır. Literatürdeki deney tasarımına göre düzeni çizin. Özellikle frontal korteks ile aynı hizada fNIRS optodes tutmak için EEG kapağı içinde 22 delik kazmak.

10-20 uluslararası sisteme göre EEG kapağının yüzeyi boyunca 21 veya 71 EEG elektrotları yerleştirin ve optodes için ızgaralar monte. Her kaynak dedektörü çifti arasındaki mesafeyi üç santimetre olarak ayarlayın ve optodeleri düzeltin. Kırmızı olanlar lazer kaynakları iken her mavi optodes dedektörleri vardır.

Yazılımda EEG ve fNIRS bağlantı noktasını ayarlama. EEG sistemi için bu çalışmada paralel bağlantı noktasını, örnek H378'i ayarlayın. Seri bağlantı noktalarını ayarlayın, fNIRS sistemi için bu çalışmada örnek 600.

Bağlantı noktası türü ve numarası çeşitli EEG ve fNIRS kurulumları ile ilgili olarak değiştirilmelidir. Daha fazla bilgi için lütfen üreticilerle irtibata geçiniz. Deneyden önce hazırlık.

LAZERLER ile fNIRS sistemini ısıtın. 30 dakika boyunca aç. FNIRS ölçüm sistemi için gerekli tüm operasyon izin verenleri ayarlayın.

EEG ve fNIRS ölçüm sistemleri de dahil olmak üzere kurulum katılımcıya olmalıdır. 10-20 uluslararası sisteme göre CZ noktasını ölçün ve işaretleyin. CZ'nin elektrot pozisyonunu, sol ve sağ interorbital girintiler arasındaki mesafenin yarısı ile yarısı arasındaki mesafenin yarısında belirleyin.

Önce katılımcıların alnına boyunca kapağın ön kısmını yerleştirin ve sonra kapağın arka seansını boynuna doğru çekin. Pozisyonların doğrulanması. EEG elektrotlarının öncelikle ve daha sonra en yakın optodların ayarlanması tavsiye edilir.

EEG iletken jel en yakın optodların yerleştirilmesi için delikleri kapsıyorsa, optodların kontaminasyonunu önlemek için temiz olmalıdır. EEG kayıtları için hazırlık. EEG elektrot ızgarasının deliklerine künt bir iğne yerleştirerek iletken jeli doldurun.

Tüm elektrotları seviyelere göre EEG elektrot ızgarasına yerleştirin. EEG yazılımını açın ve elektrotların sinyal kalitesini kontrol edin. Sinyal kalitesi gereksinimleri karşılayamazsa iletken jeli yeniden doldurarak elektrotları yeniden düzenleyin.

FNIRS kayıtları için hazırlık. Dikkat doğrudan kaynağın lazer ışını katılımcıların gözleri maruz bırakmayın. Optik lifleri fNIRS ölçüm sistemine ve ek tutucuya bağlı tutucu kollar boyunca yerleştirin.

Lifleri düzgün ve düzenli olduğundan emin olun. Optik kaynağı ve dedektörleri mizanpajına göre deliklere yerleştirin. Sinyal kalitesini test edin.

Bir kanalın gürültü oranına karşı yüksek düzeyde sinyali yoksa. Örneğin, kanal sarı renkle işaretlenmişse, optik sonda ile kafatası arasında hiçbir şey olmadığından emin olmak için optik probları çevreleyen katılımcı saçlarını hafifçe değiştirin. Adım 2.8.3 sinyal kalitesini artıramıyorsa sinyal yoğunluğunu artırın.

Eğer çok fazla sinyal varsa. Örnek kanal kırmızı yla işaretlenmişse, sinyal yoğunluğunu kapatın. Deneyi çalıştırın.

Sinyaller mükemmel sinyal ile gürültü oranına sabit olduğunda ve katılımcılar deney talimatlarına aşina olduğunda deneye başlayın. Denemeden sonra, verileri EEG fNIRS'den kaydedin ve dışa aktarın. EEG elektrotlarını ve fNIRS optik problarını dikkatlice çıkarın.

3Boyutlu, 3D sayısallaştırıcı ile fNIRS optodlarının 3boyutlu, 3D MNI koordinatlarının ölçümü. Katılımcıların bir sandalyede oturup bir sensör ile gözlük giymek sağlar. Bilgisayardaki sayısallaştırıcı yazılımı açın.

3D sayısallaştırıcı sisteminin uygun bir com bağlantı noktası üzerinden bilgisayarla bağlantıda olduğundan emin olun. Dosyada ayarlanan optodların düzenini yükleyin. 3D sayısallaştırıcı stilleri anahtar konumları uygun taşıyın.

NZ, LZ, sol kulak, sağ kulak, CZ ekran boyunca ve kalem üzerindeki düğmeye basın. Optik kaynağı ve dedektörleri yerelleştirin. 3B koordinatlar dosyasını dışa aktarın.

Veri analizi. fNIRS veri analizi. MetLife 2019 ile fNIRS SPM'deki kayıt seçeneğini kullanarak 3D MNI koordinatları dosyasını işleyin.

3D sayısallaştırma ile tek başına özel kayıt standı seçin. Daha önce seçin, diğerleri ve kaynak metin dosyası kaydedin. Kayıt. Aşağıdaki adımlara göre Homer2 yazılımı ile işlem öncesi fNIRS sinyalleri.

Modifiye Hareket artifakı düzeltme uygulaması. Sonra 0.015 hertz 0.2 hertz filtreleme geçmek. Ortalama değerleri bölerek daha dinamik bir sinyal genliğini normalleştirin.

3B sayısallaştırılmış bilgilere dayanan her kanal için fNIRS verilerini oluşturun. Daha fazla analiz için fNIRS SPM'nin regresyon hesaplamasına göre SFC'de %100 veya daha fazla kayıt olasılığı olan kanalları seçin. HbO'nun tepe değerlerini dışa aktarın.

EEG veri işleme. Eklentileri kullanarak ham EEG veri klasörünü EEG laboratuvarına yükleyin. Bu çalışmada BDF dosyası için BOC eklentisini seçin.

Not, lütfen EEG veri dosyası biçimine göre uygun eklentiyi seçiniz. EEG laboratuarı için kanal konum bilgilerini ayarlayın. Kapağın ilgili konum dosyasını yükleyin.

EEG laboratuvarının bir eklentisi olan ERP laboratuvarındaki elektrotlara atıfta bulunacağız. Kanalları seçin, başvurulan elektrotlar olarak yığın depolama yerleştirin. ERP laboratuvarındaki olay ve çöp kutusu dosyalarına göre EEG verilerini ayıklayın.

IIR filtresini kullanarak ERP laboratuvarındaki EEG veri segmentine filtre uygulayın. Düşük frekansları 30 Hertz'lik bir kesimle filtreleyerek ve yüksek frekansları 0,1 Hertz eğrisi ile filtreleyerek. EEG laboratuvarında Bendon bileşen analizi nde oküler EEG yapılarını kaldırın.

EEG veri segmentini, ERP laboratuvarındaki herhangi bir kanalda pozitif 100 ile negatif 100 mikrovolt aralığını aşan genlik değerlerine sahip reddedin. ERP laboratuvarında EEG veri segmenti. Not, bunlar genel olarak kullanılan veri analizi yöntemi ve EEG ve fNIRS verilerinin ön işlenmesi için kullanılan yazılımlardır.

Çok sayıda işlem yazılımı ve yöntemleri mevcuttur. Korelasyon hesaplaması. Pearson korelasyon analizi ile fNIRS ve EEG kayıtları arasındaki ilişkiyi oluşturun.

Temsili sonuçlar. fNIRS kulaklık yerleştirme ve kanal yapılandırma. Sayısallaştırılmış optoddüzeni MNI koordinat sistemine dönüştürülür ve beyin korteks boyunca çakıştı.

Kanat görevi ile ilişkili tüm kanallar için HbO sinyali. Yeşil olanlar uyumlu durumu gösterirken pembe eğriler uyumlu durumu gösterir. FZ ve FCZ elektrotlar için ERP sinyali.

Siyah eğriler uyumsuz durumu tanımlarken, kırmızı eğriler uyumlu durumu gösterir. Uyumsuz durum için SFC boyunca ERP N200 ve fNIRS sinyali arasındaki korelasyon. Özetle EEG ve fNIRS nöro görüntüleme tüm beyin ve prefrontal korteksin hemodinamik yanıt kayıt ile çevrili dahil beyin aktivasyonu haritalamak için yapıldı.

EEG ve fNIRS verilerini kanat görevi yle başarıyla elde ettik. Bulgularımız, fNIRS hemodinamik yanıtı ve ERP N200 bileşenlerinin, yan görevle ilişkili bilişsel mekanizmanın farklı bir perspektifini sergileyen önemli ölçüde ilişkili olduğunu göstermiştir. Multimodal nöro görüntüleme sonuçlarımız, farklı bilişsel işlemenin nöro mekanizmasının anlaşılmasını iyileştirmek için yeni bir yol açan beyne katkıda bulunan EEG ve fNIRS tekniğinin temel rollerini desteklemektedir.