Высокая связанные с событиями Плотность Потенциальные сбора данных в когнитивной неврологии

Summary

Связанные с событиями потенциал (ПРП) запись под используются в когнитивной неврологии, поскольку методы сбора данных не являются легкодоступными, и этот метод часто имеет плохую пространственным разрешением. В целях содействия более широкому использованию ССП в когнитивной неврологии, настоящее подробную статью ключевые методы, участвующих в приобретении высокой плотности ERP данных.

Abstract

Функциональная магнитно-резонансная томография (МРТ) в настоящее время стандартным методом оценки функции мозга в области когнитивной неврологии, отчасти потому, МРТ сбора данных и методов анализа легко доступны. Потому что МРТ обладает превосходными пространственным разрешением, но бедным временное разрешение, этот метод может быть использован только для определения пространственного расположения мозговой деятельности, связанные с данным познавательного процесса (и показывает, практически ничего о том времени, конечно активности мозга). С другой стороны, связанных с событиями потенциал (ПРП) записи, метод, который используется гораздо реже, чем МРТ, обладает отличной временного разрешения и таким образом могут отслеживать быстрое временной модуляции в нервной деятельности. К сожалению, ФКЗ находятся под используются в когнитивной неврологии, поскольку методы сбора данных не всегда доступны и низкой плотности записи ERP имеет плохую пространственным разрешением. В целях содействия более широкому использованию ССП в когнитивной неврологии, настоящее подробную статью ключевые методы, участвующих в приобретении высокой плотности ERP данных. Чрезвычайно важно, высокая плотность ФКЗ обещают отличную временным разрешением и хорошим пространственным разрешением (или отличное пространственное разрешение, если в сочетании с МРТ), которое необходимо для захвата пространственно-временной динамики человеческого функции мозга.

Protocol

I. Введение

В области когнитивной неврологии, функциональной магнитно-резонансной томографии (МРТ) стала стандартным методом анализа. Популярность МРТ стебли частично из легко доступных данных и методов анализа в дополнение к легко интерпретируемых результатов, которые подчеркивают области мозга, связанные с данным познавательного процесса. Однако, МРТ имеет плохую временного разрешения и, следовательно, не могут отслеживать быстрое временной динамики функционирования мозга. Если Когнитивные Неврологи продолжают в основном используют МРТ, результирующая картина функции мозга будет существенно недостаточно. Связанные с событиями потенциалов (ССП) используются гораздо реже, хотя этот метод предлагает отличные временным разрешением. Целью настоящей статьи является подробный ключевые методы, участвующих в приобретении высокой плотности ERP данных. Есть надежда, что эта информация будет способствовать более широкому использованию ФКЗ в когнитивной нейронауки.

II. Генеральный настройки оборудования

ERP-данные, как правило, измеряется в месте с низким уровнем окружающего электромагнитного поля, чтобы минимизировать вмешательство в нейронных сигналов. Для минимизации таких помех ФКЗ часто измеряют в экранированной камере металл (например, клетка Фарадея), но это может быть возможным, чтобы найти неэкранированной месте с приемлемым уровнем окружающего поля (1 мг или меньше, что можно измерить с помощью электромагнитное поле метр). Каждый электрод подключается к усилителю, в свою очередь подключается к компьютеру сбора данных. Отдельный компьютер используется для стимула презентации. Чтобы свести к минимуму вмешательство в нейронных сигналов, только самые необходимые компоненты питания должны быть размещены внутри экранированной камере или вблизи записи места, такие как стимул дисплеем и клавиатурой ответ (например, лампы могут быть использованы для оказания помощи в электроде приложения, но должны быть выключено во время записи). Видео коммутатор может использоваться для отображения или компьютерные данные приобретения или компьютера стимул презентации на одном мониторе. Если экранированная камера используется, все кабели могут проходить через небольшой канал в стене (то есть несколько дюймов в диаметре) или трещины двери. Участники должны сидеть в удобном кресле с подлокотниками и обратно высота, которая обеспечивает поддержку плечо, чтобы минимизировать артефакт мышц шеи, но позволяет получить доступ к задней нижней электродов для последующего сокращения сопротивление электрода. Мы используем экранированные камеры (построенный Global Partners в экранирование, Inc Пассаик, Нью-Джерси) и 128-канал Quik-Cap/SynAmps ² NeuroScan системы (Compumedics США, Шарлотт, штат Северная Каролина).

III. Размещение Cap и электродов Оцифровка

Электроды, как правило, встроенные в крышку спандекс что значительно сокращает сроки годности. Тем не менее, относительное расположение электродов в кепке фиксируются что исключает возможность использования стандартных конфигураций электродов, например, 10-20 электродной системы ¹ или более высокой плотностью, таких как вариант 10-5 система электродов ^2, которые точно позиционируется на индивидуальной основе участника. Для представления окончательных результатов в стандартном формате, мы позиционируем электрода Оз, для каждого участника на приблизительное местоположение продиктовано 10-5 электродной системы (а затем и этикетки всех электродов в соответствии со своими приближенными 10-5 позиции электродной системы). При применении шапка, убедитесь, что она лево-правой симметрии, средней линии с электродами, расположенными по средней линии головы, и, что наиболее задне-нижний электроды превосходят череп-образным вырезом границу, чтобы избежать артефактов мышц шеи. Хотя ремень будет адекватно поддерживать крышкой в ​​положении, придавая стороны ремни на заказ пояс на уровне талии использованием липучке крепежа может улучшить бокового контакта электрода с головой. Электроды, прилегающих к глазам можно также применять для последующего удаления движения глаз или мигают артефактов.

Хотя было бы разумно предположить, что электрод размещения относительно постоянной во участников, различия в размерах головы и размещения электродов крышки будет производить изменчивости электрода месте. Для решения такой изменчивости, электродной местах может быть измерен для каждого участника. Мы используем Polhemus FasTrak дигитайзер (Колчестер, В. Т.), который включает передатчик, три приемника, который монтируется на крышку использованием липучке (для коррекции участника движения) и стилусом для записи каждого электрода место (это оборудование совместимо с SCAN Neuroscan в / 3DSpaceDx программного обеспечения, которые мы используем для сбора данных). Независимо от того, дигитайзер используется, он должен быть настроен в соответствии с указанным руководящие принципы, такие как отказ от близости от крупных металлических объектов и разделения передатчика и приемника кабелей. Дигитайзер должны быть продуманы и проверены на точность и должны быть перенесены, если Несеssary, в другое место, пока пространственной локализации, является точной.

IV. Сокращение электрода сопротивлений

После электрода местах оцифровываются, участник должен удобно сидеть в кресле записи. Некоторые участники считают ее более комфортно, когда сложенное полотенце рука слегка заправленные между их плечи и спинку стула. Затем, многоэлектродной шапка должна быть подключена к усилителям. Сопротивление каждого электрода должна быть снижена, что она ниже заданного порога. Это делается путем введения геля в проведении каждого электрода открытие, которое позволит току течь между волосистой части головы и вышележащих электрода. Чтобы исключить возможность перекрестного загрязнения участник, новый стерильный шприц и тупые иглы должна использоваться для каждого участника. Следует отметить, что хотя 5 к & Omegal это стандартный порог сопротивление, несколько более высокий порог может быть использована, если температура окружающего электромагнитного поля является очень низким. Мы используем NeuroScan SCAN программное обеспечение для измерения импеданса электрода, который отображает уровень сопротивления цвет для всех электродов в режиме реального времени. Есть ряд методов, которые можно ускорить процесс сокращения сопротивления, который является наиболее трудоемким аспектом приобретения ERP данных. Важно иметь в виду, что целью является ограничение гель применение между волосистой части головы и немедленно вышележащих электрода. Рекомендуется, чтобы доминирующей руки контроль шприца и применения геля в то время как не доминантной рукой выполняет другие функции. Шприц с проведения гель может упираться в голову ни один участник дискомфорт, но никогда не должны быть прижаты к голове. Во-первых, для данного электрода, часто бывает полезно сделать несколько кругов с шприцем в то время как он упирается в голову, чтобы переместить промежуточные волосы. После этого, в то время слегка нажимая электрода вниз с недоминирующих стороны, небольшое количество геля следует вводить в кожу головы, а затем шприц должны быть вытащены, продолжая вводить гель, чтобы сделать мост между гелем кожу головы и электрода. Гель, который выступает из электрода открытия должен быть стерт с тканью и удаляются. В некоторых случаях, проведение гель свяжет соседними электродами, что импедансы будут связаны - это уменьшает пространственное разрешение, но, как правило, в незначительной проблеме, как Есть большое количество электродов. Гель должен сначала быть применена к земле и электродов сравнения, и если первый набор электродов сопротивления все остаются высокими геля должны быть восстановлены с этими двумя электродами. Как правило, гель становится более проводящих в течение долгого времени, одна стратегия для введения геля в электроды в кожу головы квадранте (такие, как правой задней кожи головы), пока все импедансы начинают уменьшаться, ввести гель в электроды в течение следующего квадранта, пока все импедансы начинают уменьшаться , а затем переключаться между квадрантах повторно инъекционного геля в высоких электродов сопротивление. Следует подчеркнуть, что процесс гель применение не должно вызывать дискомфорт участником, и он должен ясно дали понять участнику, что они должны выражать словами какого-либо дискомфорта поэтому соответствующие действия могут быть остановлены.

В. Запись данных

Перед записью начинается, участникам следует поощрять, чтобы попасть в удобное положение и расслабиться, чтобы свести к минимуму артефакты мышц шеи, а также избегать движений головы, которые могут производить контакт между электродами и задней спинки стула. Следует подчеркнуть, чтобы участник, который во время записи они должны оставаться относительно по-прежнему, как значительное перемещение стул (который обычно содержит металлический каркас) может создавать электромагнитные помехи. Участники должны получить ответ клавиатуры и все несущественные оборудование вблизи участников, таких как фары, должны быть удалены или отключены. Для обеспечения последующего связанных с событиями анализа, начало каждый стимул событие должно быть сигнал / вызваны стимулом компьютер и получили и хранятся вместе с электрофизиологических данных. Мы отправляем эти импульсы запуска на каждом начала стимула через параллельный порт с помощью E-премьер программы (Сервис психологии Software, Inc, Питтсбург, Пенсильвания), которые включают в себя пользовательские InLine инициализации порт и запустить скрипты, которые свободно доступны ³ и триггеры принимаются и сохраняются программным обеспечением SCAN. Порт конфигурации пин-аута должна быть ссылка для обеспечения допустимых значений триггера используются. Из актуальности, наиболее усилитель верхних частот настройки фильтра является приемлемым как цель просто снять очень низкой частоты компонентов (например, постоянного тока), которые не имеют отношения к переходным нейронные реакции. В противоположность этому, приемлемо фильтр нижних частот настройки изменяются в зависимости от условий съемки. В средах с очень низкой температуре окружающей электромагнитных помех фильтром нижних частот с очень высокой частотой среза (например, 200 Гц) может быть использована, которыеч сводит к минимуму искажения нейронной ответ, который содержит более высоких частотах. В среде с более высоким уровнем помех, нижняя частота среза (например, 80 Гц) и 60 Гц режекторный фильтр может быть использован так, что электрофизиологического ответа доминирует нейронных сигналов. Обратите внимание, что фильтрация может вестись и на программное обеспечение после данных приобретается, хотя фильтрация на усилительного каскада часто производит меньше искажения сигнала.

VI. Очистка Cap

Многоэлектродной крышка должна быть тщательно очищены и продезинфицированы сразу же после записи данных завершена. Мы начнем с замачивания крышкой в ​​теплой воде в течение 5-10 минут, а затем промывка каждый электрод с проточной водой потока тщательно удалить все проведении гель. Тупой конец деревянной палкой ватный тампон может быть использовано для очистки отверстий в электродах. Тогда мы замочить на поклон мыльной теплой водяной бане (состоящий из 4 литра воды и 1-2 унции Dial) в течение 30 минут, чтобы обеспечить все геля был удален, после чего тщательно промыть водой. Чтобы избежать перекрестного загрязнения участника, крышка должна быть промыты в течение 15-30 минут в соответствующих воды / дезинфицирующих смеси (например, 4 частей воды к 1 части Envirocide), а затем следует тщательно промыть водой. Когда висит вверх крышкой, чтобы высохнуть, он должен быть размещен симметрично и без напряжения, как это может сохранить некоторую степень его сушки позицию, которая, если нерегулярные может уменьшить легкость последующим снижением сопротивления.

VII. Анализ Обзор

Данные предварительной обработки ⁴ состоит из нескольких шагов, в том числе исключение из электродов, которые были бедными или прерывистого контакта, снятие мигать артефакты, коррекция базовой линии, а также дополнительные верхних частот или низкочастотной фильтрации. Предварительная обработка сопровождается связанных с событиями усреднения, и пространственное разрешение может быть улучшено путем проведения ERP источник локализации ^5. Мы используем программное обеспечение BESA анализа (Gräfelfing, Германия) для предварительной обработки, связанных с событиями усреднения, и источник локализации (BESA регулярно предлагает двухдневные курсы анализ), с дополнительными анализ, проведенный на экспортируемую связанных с событиями среднем файлов с помощью пользовательских скриптов, написанных в MATLAB (MathWorks, Натик, штат Массачусетс).