Examinar las características de la memoria episódica con potenciales relacionados con eventos en pacientes con enfermedad de Alzheimer

Published 8/30/2011
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Medicine

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Summary

La metodología para la recolección de alta densidad de eventos relacionados con el potencial de datos mientras que los pacientes con enfermedad de Alzheimer realizar una tarea de memoria de reconocimiento se revisa. Este protocolo incluirá la preparación de materia, la garantía de calidad, adquisición de datos y análisis de datos.

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Hussey, E., Ally, B. Examining the Characteristics of Episodic Memory using Event-related Potentials in Patients with Alzheimer's Disease. J. Vis. Exp. (54), e2715, doi:10.3791/2715 (2011).

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Abstract

Nuestro laboratorio utiliza potenciales relacionados con eventos EEG (ERP) para entender y apoyar las investigaciones del comportamiento de la memoria episódica en pacientes con insuficiencia cognitiva leve amnésico (AMCI) y la enfermedad de Alzheimer (EA). Mientras que los datos de comportamiento nos informe sobre el rendimiento de los pacientes, ERP nos permite registrar los cambios discretos en la actividad cerebral. Además, ERPs nos puede dar una idea de la aparición, duración, y la interacción de procesos independientes cognitivo asociado con la recuperación de la memoria. En poblaciones de pacientes, este tipo de estudios se utilizan para examinar los aspectos de la memoria se deterioran y que permanecen relativamente intactos en comparación con una población control. La metodología para la recopilación de datos de ERP a partir de una población de pacientes vulnerables, mientras que los participantes realizan una tarea de memoria de reconocimiento se revisa. Este protocolo incluye la preparación de los participantes, la garantía de calidad, adquisición de datos y análisis de datos. Además de la configuración básica y la adquisición, también se muestran las técnicas de localización para obtener una mayor resolución espacial y localización de la fuente de alta densidad (128 canales) conjuntos de electrodos.

Protocol

1. Ajustar el equipo de EEG

  1. Nuestro laboratorio utiliza los 128 canales BioSemi ActiveTwo sistema de adquisición de EEG con "activos" electrodos (Amsterdam, Países Bajos; http://www.biosemi.com ) y la tapa del electrodo ActiveTwo (Comportamiento del Cerebro Centro de Ciencias, Birmingham, Reino Unido) para obtener datos de ERP.
  2. Asegúrese de que la batería está totalmente cargada y conectada al amplificador.
  3. Reúna todos los materiales necesarios para completar la configuración de los participantes, incluyendo: jeringa, medida gel cinta, varias tapas de EEG tamaño, algodones con alcohol, pegatinas facial de los electrodos, y las correas de velcro para sujetar los cables de los electrodos.
  4. Colocar etiquetas en los cinco electrodos faciales.

2. Configurar la presentación estímulos y equipos de adquisición de datos

  1. A su vez en el equipo de presentación de los estímulos y el equipo de adquisición de datos.
  2. Nuestro laboratorio utiliza software de E-Prime (Pittsburgh, PA) para presentar los estímulos y adquisición de datos de comportamiento.
  3. Asegúrese de que el experimento es el envío de los códigos de activación adecuados para el equipo de adquisición de datos.
  4. Para ello:
    • Encienda el amplificador en la cámara de los participantes (Nota: no hay electrodos o cables necesidad de estar conectado para hacer esto), abra el software de adquisición de datos en la computadora de adquisición de datos, empezar a golpear (no guardar).
    • Vaya a la computadora presentación estímulos, abra el archivo de experimento, y pulsa ejecutar.
    • Ahora debe ver los códigos de activación adecuados que se programan en el archivo de experimento a aparecer en el programa de software de adquisición de datos.

3. Preparación de los participantes

  1. Detalle todos los procedimientos de estudio con el participante y la dirección de problemas de seguridad. Además, asegurar que los pacientes comprenden el protocolo por el que les informe del protocolo de vuelta al investigador en sus propias palabras.
  2. Han participante sentado cómodamente en la altura de dureza media silla de respaldo.
  3. Una vez que el participante está sentado, asegúrese de que su / su línea de visión de la pantalla es el estándar para el experimento (en este caso usamos 48 pulgadas).
  4. Medir la circunferencia de la cabeza del participante con el fin de determinar qué tapa EEG debe ser utilizado.
  5. Pedir al participante que se quite las joyas o accesorios para el cabello con el fin de asegurar un ajuste apropiado de la tapa del EEG y el registro preciso. Además, si el participante lleva gafas, es mejor contar con él / ella a despegar en este punto hasta que todos los electrodos faciales se han aplicado.
  6. También es importante revisar lo siguiente con cada tema:
    • Eliminar cualquier goma de mascar o dulces / caramelos de menta para reducir los movimientos del motor
    • Pida a los participantes a utilizar las instalaciones antes de empezar para no interrumpir la grabación de EEG
    • Pregunte a los participantes para tratar de mantener los movimientos y guiñando un ojo a un mínimo, pero no se preocupa demasiado por hacerlo
  7. Con un hisopo de alcohol, limpiar la piel de los participantes de petróleo y / o distribución, donde los electrodos faciales serán colocados: uno en cada mastoides, uno en cada templo, y un justo debajo del ojo izquierdo.
  8. Coloque una pequeña cantidad de gel conductor en cada electrodo facial, retire el papel protector de la etiqueta y el lugar en el participante, aplicando una pequeña cantidad de presión para asegurarse de que el electrodo se quedará en su lugar.
  9. A continuación, coloque la tapa de EEG en la cabeza del participante y fijar la banda con su / la barbilla. Si el participante lleva gafas, que él / ella poner estos antes de poner en la tapa.
  10. Siguiente medida, (en centímetros) desde el nasion (puente de la nariz) al inion (protuberancia en la parte posterior inferior de la cabeza). Multiplique esta medida por 0,5 (para encontrar el punto medio) y es aquí donde A1 electrodo debe ser colocado de adelante hacia atrás. Siguiente medida, de la pre-auricular de una oreja a la otra (guiones anteriores cartílago en la oreja). El punto medio de esta medida es donde A1 electrodo debe ser colocado de lado a lado.

4. Digitalización de localización de la fuente y colocación de los electrodos

  1. Nuestro laboratorio utiliza la Polhemus Patriot Digitalizador / Locator (Burlington, VT) para obtener representaciones tridimensionales (o los modelos de la cabeza) de la posición de los electrodos en la cabeza de cada participante. Esto controla la variabilidad en la forma del cráneo para cada participante y lo hace para la localización de la fuente más exacta. Además, estos modelos de cabeza puede ser co-registradas con imágenes de resonancia magnética estructural para unir la resolución espacial de la RM y la resolución temporal superior de la ERP.
  2. Primero, coloque el transmisor de localización por debajo del tope detrás de la oreja izquierda, con exceso de cable escondido en virtud de la carrillera de mantener en su lugar.
  3. Conecte el receptor a una silla de madera en una posición por debajo de la cabeza del participante, de aproximadamente 6 pulgadas de la emisora.
  4. Abrir el software de digitalización, y mediciones de electrlugares oda con la aguja que se requiere para el software.
  5. Generar el modelo 3D de la cabeza posiciones de los electrodos utilizando software MR localizador y aceptar para la localización de los datos crudos de EEG.
  6. Una vez que el modelo de cabeza en 3D para que el participante se ha verificado en la pantalla del ordenador, estamos listos para colocar el electrodo en cada lugar predefinido en la tapa ActiveTwo.
  7. Llenar los pozos de los electrodos en la tapa con el gel conductor y conecte todos los electrodos. Reúne todos los cables y los electrodos faciales detrás de la participante e introducirlas en el amplificador.
  8. Ofrecen a los participantes un descanso, especialmente en pacientes con enfermedad de Alzheimer, que pueden requerir pausas frecuentes para mantener el foco y la atención sostenida a la tarea experimental.
  9. ActiView software se utiliza para asegurar que todos los electrodos están libres de artefactos y los niveles de resistencia son aceptables. Después de todos los electrodos se colocan, y el participante está listo para comenzar el experimento, los niveles de resistencia de los electrodos se debe comprobar en el ordenador de adquisición de datos utilizando el software ActiView. Los niveles de compensación deben estar dentro de + /-25μV.
  10. Una vez que todos los niveles de resistencia son aceptables, el experimento está listo para ser ejecutado.

5. Adquisición de Datos, tanto para los datos EEG y Experimental

  1. Nuestro laboratorio utiliza software de BioSemi ActiView para ver y adquirir los datos en bruto EEG.
  2. Cargar el archivo del comportamiento de presentación de datos. Introduzca el número de participantes. El software experimental guarda las respuestas de los participantes y genera automáticamente un archivo de datos una vez que el experimento termine de ejecutar con este número de participantes.
  3. Realizar una comprobación para asegurarse de que el participante se sienta 48 pulgadas desde el centro de la pantalla del monitor.
  4. Una vez que el experimento se ha cargado, instrucciones de comportamiento debe ser leído y verificado con los participantes.
  5. En nuestro diseño actual de la memoria de reconocimiento, el experimento comienza con la fase de estudio, donde el participante presentó, ya sea con una serie de imágenes o palabras.
  6. Comience a ahorrar el archivo de datos crudos de EEG en el equipo de adquisición de datos.
  7. Iniciar la entrega de estímulo en el ordenador la presentación del estímulo.
  8. Tener un trabajo investigador de los adultos mayores a las respuestas de la entrada en caja de botones. Esto es particularmente importante para los pacientes con deterioro cognitivo.
  9. Monitor de participantes en la tarea de comportamiento, incluida la necesidad de descanso.
  10. Una vez que todos los estímulos del comportamiento se han presentado los datos en bruto del EEG se deben guardar. Una vez más, los datos de comportamiento se guardan automáticamente por el software de E-Prime.
  11. Después de guardar los datos del estudio o la codificación, el anterior 9 pasos se repiten para la fase de prueba, donde el participante volverá a ser presentado, ya sea con una serie de imágenes o palabras. Durante la fase de prueba, la mitad de los artículos será de la fase de estudio y la mitad de los artículos serán novela. Los participantes identificarán el estado de viejo / nuevo del tema por la presentación de informes de su respuesta en voz alta para el investigador. El investigador luego de entrada la respuesta del participante en la caja de botones.

6. Datos post-procesamiento de canalización

  1. Nuestro laboratorio utiliza EMSE suite 5.3
  2. Los datos en bruto debe ser preparado y filtrado digitalmente para eliminar el ruido y los artefactos de la señal antes de que cualquier tipo de análisis puede ser completado.
  3. Filtros de primera, temporal, como respuesta al impulso infinita y filtros de paso de banda se debe aplicar.
  4. A continuación, los datos deben hacer referencia a algún punto en la cabeza. Seleccione referencia. En el protocolo actual, se utiliza el promedio de referencia común.
  5. A continuación, los datos deben ser filtradas espacialmente e interpolado canales mal. La inspección visual de los datos se lleva a cabo y los filtros adecuados se ponen en marcha.
  6. Por último, los métodos de corrección ocular artefacto deben ser utilizados para corregir la señal de parpadeo y artefactos movimiento de los ojos.

7. Resultados representante

Nuestro trabajo ha demostrado que los primeros frontal viejo / nuevo efecto (hits> rechazos correctos), por lo general asociados con el procesamiento conceptual o familiaridad memorial, permanecen intactos por imágenes en pacientes con enfermedad de Alzheimer leve en comparación con los adultos mayores sanos, pero no por las palabras (Ally , McKeever, Waring, y Budson, 2009). Aliado et al. (2009) han demostrado que el efecto parietal viejo / nuevo, por lo general asociados con el recuerdo, se encuentra alterada en los pacientes de imágenes y palabras en comparación con sus pares. En otras palabras, los procesos memorial frontales asociadas con el reconocimiento parecen ser similares a las imágenes entre los pacientes con EA y los adultos mayores sanos. Por el contrario, estos procesos se vean afectados por las palabras de los pacientes cuando se examinan las diferencias entre los dos grupos. Esta diferencia significativa entre los grupos es evidente para los procesos de la memoria posterior de imágenes y palabras. Aunque ha habido un debate considerable en cuanto a los procesos cognitivos asociados con el correo frontal principiosffect, la hipótesis de que los pacientes con enfermedad de Alzheimer leve puede utilizar con éxito el procesamiento conceptual o familiaridad monumento a aumentar su discriminación para las fotos en comparación con las palabras, y estos procesos probablemente la base de la superioridad de efecto de imagen robusta en pacientes con enfermedad de Alzheimer.

Frontal actividad ERP asociado a la recuperación exitosa de las palabras y las imágenes se muestra para los pacientes con enfermedad muy leve de Alzheimer y controles sanos mayores (Figura 1). Estas imágenes fueron tomadas durante el intervalo de tiempo de 300 a 500 ms normalmente asociados con el procesamiento conceptual o familiaridad memorial. Observe el efecto similar frontal viejo / nuevo para las fotos (rojo pseudocolor), pero disminuya el efecto de las palabras entre los grupos. (Cian pseudocolor).

Figura 1
Figura 1: Actividad Representante ERP durante la tarea de recuperación en los pacientes de Alzheimer y sujetos sanos.

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Discussion

ERP y los datos de comportamiento nos puede proporcionar información diferente y complementaria. Mientras que los datos de comportamiento nos informa sobre el rendimiento de los pacientes, ERP nos permite registrar los cambios discretos en la actividad cerebral. Debido a su excelente resolución temporal, ERPs han demostrado ser muy útil en la disociación y la comprensión del papel de los procesos de la demanda (por ejemplo, la elaboración conceptual y la familiaridad, el recogimiento, la recuperación post-procesos de seguimiento) que han sido previamente asociados con componentes específicos de viejo / nuevo de la ERP de onda (a principios de frontal, parietal, frontal tarde, respectivamente) (véase aliado y Budson, 2007). En el estudio de pacientes con deterioro cognitivo, potenciales relacionados con eventos (ERPs) son muy útiles en la comprensión de la fisiología del cerebro, particularmente en la obtención de datos significativos de comportamiento es difícil (Ally, 2011). Sin embargo, hay muchos escollos que enfrentan al interpretar los datos ERP en estas poblaciones. Por ejemplo, debido a la heterogeneidad de Alzheimer patología, los datos de ERP de los pacientes a menudo tienen una variación significativa entre los sujetos. El protocolo actual pone de relieve las formas en que puede reducirse al mínimo la varianza. Los resultados de este protocolo ayudará a entender los fundamentos cognitivos y neurales de la pérdida de memoria asociada con la enfermedad de Alzheimer leve, y para ayudar a dilucidar los procesos que se vean afectados memorial y que están relativamente intactas en la enfermedad de Alzheimer leve. Nuestro trabajo revela que algunos procesos de la memoria mediada frontalmente, tal vez el procesamiento conceptual o familiaridad memorial, permanecen intactos para las fotos en los pacientes (Ally et al., 2009). Este entendimiento a su vez puede permitir nuevos tratamientos farmacológicos y principios de las intervenciones conductuales a desarrollar y mantener a los pacientes y comprometidos que viven en la comunidad por períodos más largos de tiempo.

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Disclosures

No hay conflictos de interés declarado.

Acknowledgements

Este protocolo fue apoyada por el Instituto Nacional del Envejecimiento de subvención K23 AG031925 y AG038471 R01.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
BioSemi Active Two EEG Acquisition System* Cortech Solutions, Inc.
Polhemus Patriot Digitizer Cortech Solutions, Inc.
E-Prime 2.0 Professional Software Psychology Software Tools, Inc.
* This system includes the amplifier, Active Two EEG caps, syringes, SignaGel (conductive gel), and facial electrode stickers.

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References

  1. Ally, B. A., Budson, A. E. The worth of pictures: Using high density event-related potentials to understand the memorial power of pictures and the dynamics of recognition memory. Neuro Image. 35, 378-395 (2007).
  2. Ally, B. A., McKeever, J. D., Waring, J. D., Budson, A. E. Pictures preserve frontal memorial processes in patients with mild cognitive impairment. Neuro psychologia. 47, 2044-2055 (2009).
  3. Ally, B. A. Using EEG and MEG to understanding brain physiology in dementia. The Handbook of Alzheimer's disease and other dementias. Budson, A. E., Kowall, N. W. Blackwell Publishing. (2011).

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