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Neuroscience

कान-इलेक्ट्रोएन्सेफलोग्राफी के साथ मस्तिष्क गतिविधि रिकॉर्ड करना

Published: March 31, 2023 doi: 10.3791/64897
Automatic Translation
1, 1,2
1Neurophysiology of Everyday Life Group, Department of Psychology, University of Oldenburg, 2Research Center for Neurosensory Science, University of Oldenburg

Summary

यहां प्रस्तुत सी-ग्रिड (कान-इलेक्ट्रोएन्सेफलोग्राफी, सीईईग्रिड नाम के तहत बेचा जाता है) का उपयोग करने की प्रक्रिया है ताकि विस्तारित अवधि के लिए प्रयोगशाला में और उससे परे मस्तिष्क गतिविधि को रिकॉर्ड किया जा सके। यह प्रोटोकॉल बताता है कि इन सरणियों को कैसे सेट किया जाए और उनका उपयोग करके मस्तिष्क गतिविधि को कैसे रिकॉर्ड किया जाए।

Abstract

सी-ग्रिड (कान-इलेक्ट्रोएन्सेफलोग्राफी, सीईईग्रिड नाम के तहत बेचा जाता है) एक विनीत और आरामदायक इलेक्ट्रोड सरणी है जिसका उपयोग कान के चारों ओर चिपकाने के बाद मस्तिष्क गतिविधि की जांच के लिए किया जा सकता है। सी-ग्रिड लंबी अवधि के लिए प्रयोगशाला के बाहर उपयोग के लिए उपयुक्त है, यहां तक कि पूरे दिन के लिए भी। इन ग्रिडों का उपयोग करके विभिन्न संज्ञानात्मक प्रक्रियाओं का अध्ययन किया जा सकता है, जैसा कि प्रयोगशाला से परे अनुसंधान सहित पिछले शोध द्वारा दिखाया गया है। उच्च गुणवत्ता वाले कान-ईईजी डेटा रिकॉर्ड करने के लिए, सावधानीपूर्वक तैयारी आवश्यक है। इस प्रोटोकॉल में, हम इसके सफल कार्यान्वयन के लिए आवश्यक चरणों की व्याख्या करते हैं। सबसे पहले, रिकॉर्डिंग से पहले ग्रिड की कार्यक्षमता का परीक्षण कैसे करें दिखाया गया है। दूसरा, प्रतिभागी को कैसे तैयार किया जाए और सी-ग्रिड को कैसे फिट किया जाए, इस पर एक विवरण प्रदान किया जाता है, जो उच्च गुणवत्ता वाले डेटा को रिकॉर्ड करने के लिए सबसे महत्वपूर्ण कदम है। तीसरा, ग्रिड को एम्पलीफायर से कैसे जोड़ा जाए और सिग्नल की गुणवत्ता की जांच कैसे की जाए, इस पर एक रूपरेखा प्रदान की जाती है। इस प्रोटोकॉल में, हम सी-ग्रिड रिकॉर्डिंग को सफल बनाने वाली सर्वोत्तम अभ्यास सिफारिशों और युक्तियों को सूचीबद्ध करते हैं। यदि शोधकर्ता इस प्रोटोकॉल का पालन करते हैं, तो वे प्रयोगशाला में और उससे परे सी-ग्रिड के साथ प्रयोग करने के लिए व्यापक रूप से सुसज्जित हैं।

Introduction

मोबाइल कान-इलेक्ट्रोएन्सेफलोग्राफी (ईईजी) के साथ, मस्तिष्क गतिविधि को रोजमर्रा की जिंदगी में दर्ज किया जा सकता है, और प्रयोगशाला से परे तंत्रिका प्रसंस्करण में नईअंतर्दृष्टि प्राप्त की जा सकती है। रोजमर्रा की जिंदगी के लिए उपयुक्त होने के लिए, एक मोबाइल ईयर-ईईजी सिस्टम पारदर्शी, विनीत, उपयोग में आसान, गति-सहिष्णु औरकई घंटों तक पहनने के लिए आरामदायक होना चाहिए। सी-ग्रिड (सीईईग्रिड नाम के तहत बेचा जाता है), एक सी-आकार का कान-ईईजी प्रणाली, का उद्देश्य प्राकृतिक व्यवहार के साथ हस्तक्षेप को कम करने के लिए इन आवश्यकताओं को पूरा करना है। ग्रिड में फ्लेक्सप्रिंट सामग्री3 पर मुद्रित 10 एजी / एजीसीएल इलेक्ट्रोड होते हैं। एक छोटा, मोबाइल एम्पलीफायर और डेटा अधिग्रहण 4,5 के लिए एक स्मार्टफोन के साथ संयुक्त, इन ग्रिडों का उपयोग 8 घंटे 1,6 से अधिक समय तक कान-ईईजी डेटा एकत्र करने के लिए किया जा सकता है।

प्रयोगशाला में किए गए कई अध्ययनों ने श्रवण और अन्य संज्ञानात्मक प्रक्रियाओं का अध्ययन करने के लिए सी-ग्रिड की क्षमता दिखाई है। सी-ग्रिड का उपयोग श्रवण ध्यान डिकोडिंग के लिए सफलतापूर्वक किया गया है, जिसमें मौका स्तर 7,8,9,10,11 से ऊपर की अशुद्धियां हैं। Segaert et al.12 ने हल्के संज्ञानात्मक हानि वाले रोगियों में भाषा हानि को मापने के लिए इन सरणियों का उपयोग किया। गैरेट एट अल .13 ने दिखाया कि ये सरणियां मस्तिष्क स्टेम से उत्पन्न श्रवण मस्तिष्क क्षमता को पकड़ सकती हैं। श्रवण डोमेन पर ध्यान केंद्रित करने वाले शोध के अलावा, Knierim et al.14 ने प्रवाह अनुभवों (यानी, एक कार्य में कुल भागीदारी की अनुभूति) की जांच करने के लिए ग्रिड का उपयोग किया, जैसा कि अल्फा पावर में परिवर्तन द्वारा मापा जाता है। अंत में, पचार्रा एट अल .15 ने एक दृश्य कार्य के लिए इन ग्रिडों का उपयोग किया। ये सभी प्रयोगशाला-आधारित अध्ययन विभिन्न संज्ञानात्मक प्रक्रियाओं को प्रदर्शित करते हैं जिन्हें इन ग्रिडों के साथ कैप्चर किया जा सकता है।

इन ग्रिडों का उपयोग प्रयोगशाला से परे ईईजी रिकॉर्डिंग के लिए भी किया जा सकता है, जैसा कि कई अध्ययनों द्वारा चित्रित किया गया है। उदाहरण के लिए, इन सरणियों का उपयोग ड्राइविंग सिम्युलेटर16,17 में मानसिक भार का मूल्यांकन करने और एक उड़ान सिम्युलेटर 18 में असावधानी बहरापन, महत्वपूर्ण अलार्म ध्वनियों की गैर-धारणा का अध्ययन करने के लिए किया गयाहै। ग्रिड विशेष रूप से दीर्घकालिक रिकॉर्डिंग के लिए आशाजनक हैं, जैसे कि मिर्गी के दौरे की दीर्घकालिक निगरानी2 और नींद स्टेजिंग6। होले एट अल.1 ने 6 घंटे के लिए कार्यालय के दिन के दौरान श्रवण ध्यान को मापने के लिए इन ग्रिडों का उपयोग किया। संक्षेप में, ये सभी अध्ययन प्रयोगशाला के अंदर और बाहर विभिन्न मस्तिष्क प्रक्रियाओं की जांच करने की उनकी क्षमता को उजागर करते हैं।

प्रत्येक ईईजी रिकॉर्डिंग को वैध परिणाम प्राप्त करने के लिए सावधानीपूर्वक तैयारी की आवश्यकता होती है। यह मोबाइल एप्लिकेशन के लिए विशेष रूप से महत्वपूर्ण है जहां प्रतिभागी के आंदोलन के कारण प्रयोगशाला की तुलना में अधिक कलाकृतियों की उम्मीद की जा सकती है। इष्टतम परिणाम सुनिश्चित करने के लिए, विशिष्ट तैयारी कदम आवश्यक हैं। हम ग्रिड तैयार करने, प्रतिभागी को डेटा संग्रह के लिए तैयार करने और ईईजी रिकॉर्डिंग के लिए ग्रिड को फिट करने और जोड़ने में महत्वपूर्ण कदम बताते हैं। हम संभावित गलतियों को इंगित करते हैं और खराब डेटा गुणवत्ता के उदाहरण दिखाते हैं जब अनुलग्नक उचित नहीं होता है। अंत में, पियानो-खेले गए ऑडबॉल कार्य के प्रतिनिधि परिणाम दिखाए जाते हैं।

Protocol

इस प्रोटोकॉल में उपयोग की जाने वाली सामान्य प्रक्रिया को ओल्डेनबर्ग विश्वविद्यालय के नैतिकता बोर्ड द्वारा अनुमोदित किया गया था। प्रतिभागी ने अपनी भागीदारी से पहले लिखित सूचित सहमति प्रदान की।

नोट: सी-ग्रिड का उपयोग केवल क्षतिग्रस्त त्वचा पर और उन प्रतिभागियों के साथ किया जाना चाहिए जिनके पास उपयोग किए गए चिपकने वाले से एलर्जी नहीं है। इसके दो पहलू हैं। बाहर की तरफ काला पाठ है। इलेक्ट्रोड की प्रवाहकीय सतहें अंदर की ओर होती हैं, और वे रिकॉर्डिंग के दौरान प्रतिभागी की त्वचा का सामना करती हैं। महत्वपूर्ण रूप से, इन ग्रिडों को देखभाल के साथ संभालें। प्रवाहकीय सतहों को न छुएं, ग्रिड को मोड़ें नहीं, उन्हें अत्यधिक मोड़ें नहीं, और उन पर खींचने से बचें।

1. परीक्षण

नोट: यदि देखभाल के साथ संभाला जाता है, तो सी-ग्रिड का कई बार पुन: उपयोग किया जा सकता है। इष्टतम कामकाज सुनिश्चित करने के लिए, जांचें कि अगली रिकॉर्डिंग से पहले सभी इलेक्ट्रोड ठीक से काम कर रहे हैं। रिकॉर्डिंग शुरू होने से पहले संभावित समस्याओं (जैसे, विनिर्माण प्रक्रिया में समस्याओं के कारण) की पहचान करने के लिए नए ग्रिड के लिए एक ही प्रक्रिया करें। समस्याओं की जल्दी से जांच करने के लिए कई विकल्प हैं (उदाहरण के लिए, एक टूटा हुआ इलेक्ट्रोड)।

  1. विकल्प 1: मल्टीमीटर।
    1. प्रतिरोध को मापने के लिए एक मल्टीमीटर सेट करें।
    2. मल्टीमीटर के एक पिन को इलेक्ट्रोड से और दूसरे पिन को कनेक्टर छोर पर संबंधित संपर्क में संलग्न करें।
    3. जांचें कि क्या प्रत्येक इलेक्ट्रोड के लिए कम प्रतिरोध (<10 k3) मापा जा सकता है।
  2. विकल्प 2: इलेक्ट्रोड जेल
    1. सभी इलेक्ट्रोड को पुल करने के लिए इलेक्ट्रोड जेल का उपयोग करें। सुनिश्चित करें कि इलेक्ट्रोड के बीच कोई अंतराल नहीं है।
    2. ग्रिड को एम्पलीफायर के कनेक्टर से संलग्न करें। सिग्नल देखने के लिए, ग्रिड को संदर्भ के साथ साइड में संलग्न करें और उपयोग किए जाने वाले कनेक्टर लेआउट के अनुसार ग्राउंड इलेक्ट्रोड।
    3. एम्पलीफायर की प्रतिबाधा जांच का उपयोग करें। संदर्भ इलेक्ट्रोड और सभी आठ रिकॉर्डिंग इलेक्ट्रोड के प्रतिबाधा की जांच करें (कुल माइनस ग्राउंड और संदर्भ इलेक्ट्रोड में 10 इलेक्ट्रोड); उन सभी में कम प्रतिबाधा होनी चाहिए (<10 kH)। बाद में, जेल को पोंछ दें।
  3. विकल्प 3: पानी
    नोट: उपकरण को कोई पानी की क्षति न पहुंचाने के लिए सावधानी के साथ इस विकल्प का उपयोग करें।
    1. सभी इलेक्ट्रोड को एक गिलास पानी में डुबोएं, लेकिन ग्रिड की पूंछ को सूखा रखना सुनिश्चित करें। वैकल्पिक रूप से, सी-ग्रिड को पानी से भरी प्लेट में रखें (प्लेट के सामने इलेक्ट्रोड के साथ)।
    2. ग्रिड को एम्पलीफायर के कनेक्टर से संलग्न करें।
    3. एम्पलीफायर की प्रतिबाधा जांच का उपयोग करें। संदर्भ इलेक्ट्रोड और सभी आठ रिकॉर्डिंग इलेक्ट्रोड के प्रतिबाधा की जांच करें (कुल माइनस ग्राउंड और संदर्भ इलेक्ट्रोड में 10 इलेक्ट्रोड); उन सभी में कम प्रतिबाधा होनी चाहिए (<10 kH)। बाद में, एक ऊतक के साथ सी-ग्रिड को सुखाएं।

2. प्रतिभागी को तैयार करना

नोट: उच्च गुणवत्ता वाली रिकॉर्डिंग के लिए, प्रतिभागी के पास साफ और शुष्क बाल होने चाहिए, किसी भी बाल उत्पादों (जैसे, स्टाइलिंग उत्पादों) या त्वचा उत्पादों का उपयोग नहीं करना चाहिए, और मेकअप नहीं पहनना चाहिए। यदि संभव हो, तो प्रतिभागियों को हल्के और तटस्थ शैम्पू के साथ रिकॉर्डिंग से पहले सीधे अपने बालों को धोना चाहिए और कानों के आसपास के क्षेत्रों को भी धोना चाहिए। प्रतिभागियों को यह इंगित करने के लिए कहें कि क्या कोई भी प्रारंभिक कदम उनके लिए असुविधाजनक है।

  1. प्रतिभागी को तैयार करने के लिए, प्रयोगकर्ता को कान के पीछे और आसपास के क्षेत्र तक पहुंच की आवश्यकता होती है। लंबे बालों वाले प्रतिभागियों के लिए, आसान पहुंच के लिए हेयर क्लिप का उपयोग करें।
  2. प्रतिभागी के कान के चारों ओर एक सी-ग्रिड रखें यह देखने के लिए कि यह कैसे फिट बैठता है। इसके अतिरिक्त, जांचें कि क्या इसे कान को छूने के बिना कान के चारों ओर रखा जा सकता है। सुनिश्चित करें कि यह कान के पीछे या कान के लोब को नहीं छूता है, क्योंकि यह कुछ समय बाद असहज हो सकता है। यह प्री-फिटिंग उस क्षेत्र का संकेत भी देती है जिसे कवर किया जाएगा और इस प्रकार, साफ करने की आवश्यकता है।
    नोट: ये ग्रिड एक आकार में आते हैं और सभी कान के आकारों में फिट नहीं होते हैं। बड़े कानों के लिए, कैंची की एक छोटी जोड़ी के साथ सी के अंदर इलेक्ट्रोड के चारों ओर कुछ प्लास्टिक काटें। इलेक्ट्रोड या प्रवाहकीय पथ में कटौती न करने पर विशेष ध्यान दें।
  3. एक ऊतक पर अपघर्षक इलेक्ट्रोड जेल की एक छोटी बूंद लागू करें। कुछ दबाव के साथ प्रतिभागी के कान के आसपास की त्वचा को साफ करने के लिए जेल का उपयोग करें, लेकिन सुनिश्चित करें कि यह प्रतिभागी के लिए आरामदायक रहे। कवर किए जाने वाले पूरे क्षेत्र को उदारतापूर्वक साफ करना सुनिश्चित करें।
  4. कुछ अल्कोहल में एक ऊतक डुबोएं, और इस ऊतक के साथ कान के पीछे के क्षेत्र को साफ करें।
  5. साफ किए गए स्थान को एक साफ तौलिया से सुखाएं।
  6. आराम के उच्च स्तर के लिए, वैकल्पिक रूप से कान के पीछे की तरफ टेप का एक छोटा टुकड़ा रखें।
  7. दूसरे कान के लिए उपरोक्त सभी चरणों (चरण 2.1-2.5) को दोहराएं।

3. ग्रिड तैयार करना और फिट करना

नोट: डबल-साइडेड टेप का उपयोग करके सी-ग्रिड को संलग्न करने के विभिन्न तरीके हैं। यहां प्रस्तुत दो विकल्प हैं: सी-आकार के स्टिकर (निर्माता द्वारा प्रदान किए गए) जो पूरी सतह को कवर करते हैं और छोटे गोलाकार स्टिकर जो इलेक्ट्रोड के चारों ओर व्यक्तिगत रूप से रखे जाते हैं (उदाहरण के लिए, पुन: उपयोग करते समय)।

  1. प्रत्येक इलेक्ट्रोड के चारों ओर डबल-साइडेड चिपकने वाला स्टिकर (या तो सी-आकार या व्यक्तिगत स्टिकर) संलग्न करें। सुनिश्चित करें कि स्टिकर इलेक्ट्रोड की प्रवाहकीय सतह को कवर नहीं करते हैं।
  2. प्रत्येक इलेक्ट्रोड पर इलेक्ट्रोड जेल की छोटी बूंदें (दाल के आकार की) डालें। बहुत अधिक जेल का उपयोग करने से बचें, क्योंकि यह चिपकने वाली सामग्री पर फैल सकता है और त्वचा पर आसंजन को कम कर सकता है। बहुत अधिक जेल इलेक्ट्रोड के बीच पुल भी बना सकता है।
  3. चिपकने वाला स्टिकर (ओं) का कवर हटा दें। इस चरण के दौरान हटाए जाने की स्थिति में जेल को फिर से लागू करें। वैकल्पिक रूप से, पहले कवर को हटा दें, और फिर जेल लागू करें; हालांकि, इसके लिए एक बहुत ही स्थिर हाथ की आवश्यकता होती है ताकि जेल चिपकने वाले पर दुर्घटनावश न फैले।
  4. प्रतिभागी को अपने बालों को कान से दूर रखने के लिए कहें ताकि यह फिटिंग में बाधा न डाले। किसी भी बाल को जितना हो सके रास्ते से हटा दें ताकि स्टिकर सीधे त्वचा को छू सकें। हेयरलाइन के आधार पर, यह हमेशा संभव नहीं होता है (उदाहरण के लिए, जब सीधे कान के ऊपर बाल होते हैं)।
  5. ग्रिड को कान के चारों ओर रखें, और जब जगह पर हों, तो इसे त्वचा में दबाएं। सुनिश्चित करें कि इसे कान के बहुत करीब न रखें, क्योंकि यह प्रतिभागी के लिए असुविधाजनक हो सकता है। ग्रिड और कान के पिछले हिस्से के बीच कुछ जगह (1 मिमी से 2 मिमी) छोड़ दें। इसके अतिरिक्त, प्रतिभागी को इलेक्ट्रोड पर दबाने के लिए कहें।
  6. दूसरे कान के लिए उपरोक्त सभी चरणों (चरण 3.1-3.5) को दोहराएं।
  7. किसी भी हेयर क्लिप को हटा दें। यदि आवश्यक हो तो कानों पर सावधानीपूर्वक चश्मा या चेहरे के मास्क की पट्टियां रखें।

4. कनेक्ट करना

  1. कनेक्टर को एम्पलीफायर से कनेक्ट करें। इस चरण के दौरान, सी-ग्रिड पर अत्यधिक झुकने या खींचने से बचें।
  2. संपर्कों को कनेक्टर में प्लग करें। सुनिश्चित करें कि संपर्क सही तरफ प्लग इन हैं। सुनिश्चित करें कि सी-ग्रिड के अंदर उजागर संपर्क कनेक्टर में संपर्कों का सामना करते हैं।
    नोट: उपयोग किए जा रहे कनेक्टर के लेआउट को जानना महत्वपूर्ण है (जमीन की स्थिति और संदर्भ इलेक्ट्रोड सहित)। उपयोग किए जा रहे सिस्टम के आधार पर, लेआउट भिन्न हो सकता है। कनेक्टर बनाने के लिए, https://uol.de/psychologie/abteilungen/ceegrid पर जाएँ. सही कनेक्टर के साथ, सी-ग्रिड को किसी भी एम्पलीफायर से जोड़ा जा सकता है।
  3. एम्पलीफायर को जगह पर रखने के लिए, एक हेडबैंड का उपयोग करें, उदाहरण के लिए, इसे सिर पर ठीक करने के लिए।
    नोट: ओल्डेनबर्ग प्रयोगशाला एक एम्पलीफायर का उपयोग करती है जिसे एनईईजीलेस नामक गर्दन स्पीकर में बनाया गया है। एनईईजीलेस सेटअप को अधिक आरामदायक और तेज़ बनाता है।

5. प्रतिबाधा और डेटा की जांच करें

  1. ब्लूटूथ के माध्यम से एम्पलीफायर को स्मार्टफोन (वैकल्पिक रूप से: लैपटॉप) से कनेक्ट करें।
  2. एम्पलीफायर की प्रतिबाधा जांच के साथ इलेक्ट्रोड के प्रतिबाधा की जांच करें। प्रतिबाधा आमतौर पर समय के साथ (5 मिनट से 10 मिनट) में सुधार होता है और शुरुआत में प्रत्येक इलेक्ट्रोड के लिए 10 kH से नीचे नहीं होना चाहिए। उच्च प्रतिबाधा वाले इलेक्ट्रोड के नीचे अधिक जेल डालने की कोशिश न करें।
  3. ईईजी सिग्नल की जांच करें। प्रतिभागी को अपने जबड़े को जकड़ने, पलकें झपकाने और अपनी आंखें बंद करने (अल्फा गतिविधि) के लिए कहें। सिग्नल में संबंधित कलाकृतियों और अल्फा गतिविधि का निरीक्षण करें। सुनिश्चित करें कि प्रत्येक इलेक्ट्रोड एक अच्छा संकेत प्रदान करता है। यदि परिणामी ईईजी सिग्नल खराब है, तो ग्रिड को हटा दें, प्रतिभागी के कान के चारों ओर किसी भी अवशिष्ट जेल को मिटा दें, और एक नया फिट करें।
  4. रिकॉर्डिंग प्रारंभ करें.

6. हटाना और साफ करना

  1. डेटा रिकॉर्डिंग खत्म करने के बाद एम्पलीफायर से फोन (या लैपटॉप) डिस्कनेक्ट कर दें। एम्पलीफायर से ग्रिड को अलग करें, और प्रतिभागी से एम्पलीफायर को हटा दें। प्रतिभागी से धीरे से सी-ग्रिड हटा दें। सुनिश्चित करें कि न तो सी-ग्रिड को बहुत अधिक मोड़ें और न ही प्रतिभागी के बालों को बाहर निकालें। प्रतिभागियों को ऊतकों या तौलिया के साथ खुद को साफ करने की अनुमति दें।
  2. ग्रिड को कुछ मिनट के लिए पानी में भिगो दें। उन्हें पूरी तरह से जलमग्न किया जा सकता है।
  3. नुकसान से बचने के लिए स्टिकर को सावधानीपूर्वक अलग करें। किसी भी बचे हुए जेल को धो लें। ग्रिड को हवा से सुखाएं। इलेक्ट्रोड की प्रवाहकीय सतह पर रगड़ें नहीं।
  4. सी-ग्रिड को अंधेरे और शुष्क स्थान पर सुरक्षित रूप से स्टोर करें।

Representative Results

इस प्रोटोकॉल का पालन करते समय, प्रत्येक इलेक्ट्रोड का प्रतिबाधा आमतौर पर 10 kH से नीचे होता है या ग्रिड (चित्रा 1) रखने के कुछ मिनट बाद इस मान तक पहुंचता है, जो एक अच्छे इलेक्ट्रोड-त्वचा संपर्क का संकेत देता है। ध्यान दें, प्रतिबाधा अभी भी इसे फिट करने के बाद 2 घंटे के भीतर सुधार कर सकती है।

चित्रा 2 विभिन्न असंसाधित ईईजी संकेतों को दर्शाता है। चित्रा 2 ए दिखाता है कि जब कोई जेल का उपयोग नहीं किया जाता है तो डेटा कैसा दिखता है। एक प्रवाहकीय जेल की आवश्यकता होती है, और ग्रिड जेल का उपयोग किए बिना ठीक से काम नहीं करता है। यदि बहुत अधिक जेल का उपयोग किया जाता है, तो इलेक्ट्रोड को पुल किया जा सकता है। इस परिदृश्य के लिए डेटा चित्रा 2B में दिखाया गया है। ब्रिज्ड इलेक्ट्रोड बिल्कुल एक ही संकेत दिखाते हैं। जब तैयारी और फिटिंग सावधानी से की जाती है, तो कोई भी उच्च गुणवत्ता वाले डेटा की उम्मीद कर सकता है, जैसा कि चित्रा 2 सी में प्रदर्शित किया गया है।

चित्रा 3 एक प्रतिभागी के साथ एक अनुकरणीय घटना से संबंधित क्षमता (ईआरपी) प्रतिमान (ऑडबॉल कार्य) से प्रक्रिया और डेटा को दर्शाता है। चित्र 3ए प्रतिमान को दर्शाता है। विशेष रूप से, प्रयोगकर्ता ने पियानो (मध्य सी और मध्य जी) पर दो अलग-अलग नोट्स का पूर्वनिर्धारित अनुक्रम बजाया। मध्य सी को अक्सर (328 बार) खेला जाता था, और मध्य जी को अक्सर (78 बार) खेला जाता था; प्रतिभागी को असंगत नोट्स की गिनती करनी थी। ओपन-सोर्स एएफईएक्स ऐप ने सभी टोन के लिए टोन ऑनसेट, लाउडनेस (आरएमएस), और स्पेक्ट्रल कंटेंट (पीएसडी) रिकॉर्ड किया। रिकॉर्ड-ए ऐप ने ध्वनिक सुविधाओं और ईईजी 4 को समवर्ती रूप से रिकॉर्डकिया। विश्लेषण में, शक्ति वर्णक्रमीय घनत्व (पीएसडी; विवरण के लिए होले एट अल.19 देखें) के आधार पर असंगत और लगातार टोन विभेदित किए गए थे। ईईजी डेटा को 0.1 हर्ट्ज पर उच्च-पास फ़िल्टर किया गया था और लो-पास को 25 हर्ट्ज पर फ़िल्टर किया गया था। सामान्यीकृत आइजिनवेक्टर अपघटन का उपयोग करके एक स्थानिक फिल्टर की गणना की गई थी, जो ब्याज20 के संकेत को अधिकतम करता है। चित्रा 3 बी, सी में, श्रवण प्रसंस्करण के विशिष्ट घटकों के साथ परिणामी ईआरपी देखा जा सकता है, जैसे कि टोन दोनों के लिए एन 1 और असंगत टोन के लिए पी 3 जिसे गिना जाना था। ये परिणाम सी-ग्रिड 1,3 और कैप-ईईजी21,22 दोनों के साथ पिछले विषम अध्ययनों के अनुरूप हैं।

Figure 1
चित्र 1: अच्छे प्रतिबाधा का उदाहरण। सभी मान किलोहोम (kH) में हैं। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

Figure 2
चित्र 2: विभिन्न गुणों के साथ असंसाधित संकेतों का चित्रण। (A) 10 सेकंड के डेटा का उदाहरण जब कोई इलेक्ट्रोड जेल का उपयोग नहीं किया जाता है। (बी) 10 एस डेटा का उदाहरण जब इलेक्ट्रोड को पुल किया जाता है। (सी) प्रयोगशाला में प्राप्त अच्छे डेटा के 10 एस का उदाहरण। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

Figure 3
चित्रा 3: एक प्रतिभागी के साथ एक घटना से संबंधित क्षमता (ईआरपी) प्रतिमान (ऑडबॉल कार्य) के परिणाम। प्रतिभागी ने पियानो पर बजाए जाने वाले स्वरों के एक अनुक्रम को सुना और उसे असंगत एक की गिनती करनी पड़ी। स्मार्टफोन ने सभी सी-ग्रिड चैनलों के ईईजी और ध्वनिक सुविधाओं (बी) ईआरपी को समवर्ती रूप से रिकॉर्ड किया। संक्षेप: आरईएफ = संदर्भ इलेक्ट्रोड; डीआरएल = ग्राउंड इलेक्ट्रोड। (सी) शीर्ष-बाएं कोने में प्रदर्शित स्थानिक फिल्टर पर आधारित ईआरपी। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

Discussion

यहां सी-ग्रिड के साथ कान-ईईजी रिकॉर्डिंग के लिए एक प्रोटोकॉल प्रदान किया गया है। इस प्रोटोकॉल के चरणों का पालन करना उच्च गुणवत्ता वाली रिकॉर्डिंग सुनिश्चित करता है। निम्नलिखित पैराग्राफ में, कैप-ईईजी के साथ तुलना की जाती है, कुछ सर्वोत्तम अभ्यास सिफारिशों के साथ प्रोटोकॉल में सबसे महत्वपूर्ण चरणों पर चर्चा की जाती है, और कुछ संशोधनों पर चर्चा की जाती है।

सी-ग्रिड की कैप-ईईजी और इन-ईयर ईईजी से तुलना
सी-ग्रिड रोजमर्रा की जिंदगी सेटिंग्स में मस्तिष्क गतिविधि की विनीत रिकॉर्डिंग की अनुमति देता है और लंबी रिकॉर्डिंग के लिए अच्छी तरह से अनुकूल है। कैप-ईईजी की तुलना में इसके कई फायदे हैं। सबसे पहले, इसके वजन, आराम और कम दृश्यता के कारण, यह मुश्किल से प्रतिभागियों को उनकी रोजमर्रा की गतिविधियों में प्रतिबंधित करताहै। दूसरा, इसे विस्तारित अवधि के लिए पहना जा सकता है - एक अध्ययन में 11 घंटे से अधिक6 - इलेक्ट्रोडके 1,3,6 से गिरने के बिना, क्योंकि वे चिपकने वाले स्टिकर द्वारा सील किए जाते हैं। नकारात्मक पक्ष पर, सी-ग्रिड कैप-ईईजी की सतह के केवल एक अंश को कवर करता है और इस प्रकार, सभी उद्देश्यों के लिए कैप-ईईजी को प्रतिस्थापित नहीं कर सकता है। हालांकि, ऐसे मामलों में जब एक हल्का, विनीत, त्वरित-से-सेटअप, न्यूनतम प्रतिबंधित समाधान आवश्यक है (उदाहरण के लिए, कार्यस्थल में), सी-ग्रिड प्रासंगिक तंत्रिका जानकारी प्रदान कर सकते हैं।

प्रतिभागियों में परिणामों की तुलना कैप-ईईजी की तुलना में सी-ग्रिड के लिए संभावित रूप से अधिक कठिन है। कैप-ईईजी के लिए, अक्सर अंतरराष्ट्रीय 10-20 प्रणाली का उपयोग अध्ययनों में और विभिन्न सिर के आकार वाले प्रतिभागियों में परिणामों की तुलना की सुविधा के लिए किया जाता है। इस प्रणाली में, इलेक्ट्रोड को विशिष्ट शारीरिक स्थलों के सापेक्ष तैनात किया जाता है (यानी, सामने से पीछे के लिए नासियन और आयन और बाएं से दाएं के लिए कान)। व्यवहार में, विभिन्न सिर के आकारों के लिए विभिन्न कैप आकारों का उपयोग किया जाता है और इस प्रकार इष्टतम इलेक्ट्रोड स्थिति का अनुमान लगाया जाता है। सी-ग्रिड को दो कारणों से उस प्रणाली में आसानी से एकीकृत नहीं किया जा सकता है। सबसे पहले, ये वर्तमान में एक आकार में उपलब्ध हैं और इस प्रकार, सिर के आकार के आधार पर कम या ज्यादा जगह को कवर करते हैं। दूसरा, कान का आकार ग्रिड की स्थिति को प्रभावित करता है। सामान्य तौर पर, दो शीर्ष इलेक्ट्रोड सीधे कान के ऊपर होंगे, लेकिन कान के आकार के आधार पर, उन्हें सामने या पीछे की ओर अधिक झुकाया जा सकता है। हम किसी भी अध्ययन से अवगत नहीं हैं जिसने जांच की है कि इलेक्ट्रोड स्थितियों में ये बदलाव प्रासंगिकता के लिए पर्याप्त बड़े हैं या नहीं।

कान-ईईजी को मापने का एक और तरीका कान के अंदर इलेक्ट्रोड रखना है, उदाहरण के लिए, बाहरी कान नहर या कोंचा 23,24,25 में। इस तरह का दृष्टिकोण सी-ग्रिड की तुलना में भी कम दृश्यता प्रदान करता है, लेकिन इलेक्ट्रोड26 के बीच छोटी दूरी के कारण कम आयामों के साथ सिग्नल रिकॉर्ड करने की ओर जाता है।

सबसे महत्वपूर्ण कदम
सामान्य रूप से ईईजी, और विशेष रूप से मोबाइल कान केंद्रित ईईजी, एक चुनौतीपूर्ण तकनीक बनी हुई है। इसलिए, प्रतिभागी की सावधानीपूर्वक तैयारी और ग्रिड की नियुक्ति समय के साथ अच्छी डेटा गुणवत्ता सुनिश्चित करने के लिए आवश्यक है। तैयारी बालों और प्रतिभागियों की त्वचा से शुरू होती है। कान के आसपास के बालों और त्वचा को धोया और सुखाया जाना चाहिए। इसके अलावा, प्रयोगकर्ता को घर्षण जेल और अल्कोहल के साथ कान के आसपास के क्षेत्र को सावधानीपूर्वक साफ करने की आवश्यकता होती है और यह सुनिश्चित करना होता है कि ग्रिड चिपकने वाले स्टिकर के साथ मजबूती से जुड़े हुए हैं। ये चरण महत्वपूर्ण हैं और लंबे समय तक अच्छे इलेक्ट्रोड-त्वचा आसंजन और कम प्रतिबाधा सुनिश्चित करने के लिए सावधानीपूर्वक किया जाना चाहिए। त्वचा की सफाई विशेष रूप से एक सफल और असफल रिकॉर्डिंग के बीच अंतर कर सकती है।

उचित देखभाल के साथ भी, हालांकि, इलेक्ट्रोड के प्लेसमेंट के बाद व्यक्तिगत इलेक्ट्रोड के लिए प्रतिबाधा अभी भी सीधे खराब हो सकती है। सामान्य तौर पर, इलेक्ट्रोड-त्वचा इंटरफ़ेस समय के साथ स्थिर हो जाता है, और हम अक्सर देखते हैं कि प्रतिबाधा 5 मिनट से 15 मिनट के भीतर कम हो जाती है। यदि सिग्नल की गुणवत्ता खराब रहती है, तो ग्रिड को पूरी तरह से हटाने, प्रतिभागी के कान के चारों ओर किसी भी अवशिष्ट जेल को पोंछने और एक नया फिट करने की सिफारिश की जाती है। पहले से हटाए गए ग्रिड को साफ करने और तैयार करने के विपरीत एक नया फिट करना तेज है। ग्रिड फिट होने के बाद अलग-अलग इलेक्ट्रोड में इलेक्ट्रोड जेल जोड़ने की सिफारिश नहीं की जाती है क्योंकि यह स्टिकर की आसंजन शक्ति से समझौता कर सकता है और यहां तक कि पड़ोसी इलेक्ट्रोड की ब्रिजिंग भी कर सकता है।

ग्रिड लगाए जाने के बाद और जब इलेक्ट्रोड का प्रतिबाधा कम होता है, तो डेटा रिकॉर्डिंग शुरू हो सकती है। लंबी रिकॉर्डिंग (>1 घंटे) के लिए, शुरुआत में एक संक्षिप्त डेटा गुणवत्ता जांच आयोजित की जानी चाहिए। उदाहरण के लिए, इस अध्ययन में एक 3 मिनट श्रवण ऑडबॉल कार्य का उदाहरण दिया गया है, जिसे एक अच्छी सिग्नल गुणवत्ता सुनिश्चित करने के लिए जल्दी से आयोजित और विश्लेषण किया जा सकता है।

कुछ मामलों में, सी-ग्रिड के साथ रिकॉर्डिंग बिल्कुल संभव नहीं हो सकती है, जैसे कि जब ग्रिड कान के लिए बहुत छोटा होता है (काटने के बाद भी) या जब हेयरलाइन कान के बहुत करीब होती है, जिसका अर्थ है कि ग्रिड त्वचा से चिपकता नहीं है। यदि ग्रिड कुछ बालों पर "मंडराता" है, तो शोधकर्ता उच्च गुणवत्ता वाले डेटा की उम्मीद नहीं कर सकते हैं।

समस्या निवारण
खराब प्रतिबाधा और / या संकेत
इन समस्याओं से बचने के लिए, यह जरूरी है कि फिटिंग से पहले त्वचा को सावधानी से साफ किया जाए। इसके अतिरिक्त, फिटिंग से पहले प्रत्येक इलेक्ट्रोड की कार्यक्षमता का परीक्षण करना सुनिश्चित करना चाहिए। उदाहरण के लिए, किसी को यह जांचना चाहिए कि ग्रिड कनेक्टर में सही ढंग से प्लग किया गया है और प्रत्येक इलेक्ट्रोड का त्वचा के साथ दृढ़ संपर्क है और फिर प्रतिबाधा और सिग्नल में सुधार होने तक कुछ मिनटों तक प्रतीक्षा करें। फिटिंग के बाद कार्यक्षमता की जांच करने के लिए, व्यक्तिगत इलेक्ट्रोड को दबाया जाना चाहिए, और परिणामस्वरूप संकेत की जांच की जानी चाहिए। यदि प्रत्येक इलेक्ट्रोड का संबंधित संकेत एक प्रतिक्रिया दिखाता है, तो इलेक्ट्रोड सिद्धांत रूप में कार्यात्मक है। यदि उपरोक्त सभी चरण मदद नहीं करते हैं, तो किसी को ग्रिड को हटा देना चाहिए, प्रतिभागी के कान के चारों ओर अवशिष्ट जेल को पोंछना चाहिए, और एक नया फिट करना चाहिए।

बिना किसी संकेत वाली स्थितियां
सबसे पहले, किसी को यह सुनिश्चित करना चाहिए कि ग्रिड एम्पलीफायर से ठीक से जुड़ा हुआ है, साथ ही यह सुनिश्चित करना चाहिए कि ग्रिड कनेक्टर उल्टा नहीं है। एक संकेत केवल तभी होगा जब जमीन और संदर्भ इलेक्ट्रोड जुड़े हों; क्या जमीन और संदर्भ बाईं ओर, दाईं ओर या दोनों तरफ होंगे, कनेक्टर पर निर्भर करता है।

रिकॉर्डिंग के दौरान सिग्नल खराब हो रहा है
इस मुद्दे के कई कारण हो सकते हैं जिन्हें संबोधित करने की आवश्यकता है। सबसे पहले, कुछ इलेक्ट्रोड त्वचा से अलग हो सकते हैं। यह तब हो सकता है जब चिपकने वाला इलेक्ट्रोड जेल के अवशेषों से, इलेक्ट्रोड के नीचे बालों द्वारा, या प्रतिभागी के हस्तक्षेप के कारण समझौता किया जाता है (उदाहरण के लिए, कान के चारों ओर खरोंच या चश्मे को समायोजित करना)। दूसरा, ग्रिड और एम्पलीफायर के बीच कनेक्शन के साथ समस्याएं हो सकती हैं (यानी, ग्रिड को एम्पलीफायर से बाहर निकाला जा सकता है, या इसकी स्थिति बदल गई हो सकती है)। अंत में, उपयोग के दौरान ग्रिड को नुकसान हो सकता है। यह तब हो सकता है जब सी-ग्रिड की पूंछ बहुत दृढ़ता से मुड़ी हुई हो।

समान संकेत दिखाने वाले चैनल
इस मामले में, इलेक्ट्रोड को पुल किया जाता है। एक को ग्रिड को हटादेना चाहिए, प्रतिभागी के कान के चारों ओर अवशिष्ट जेल को पोंछना चाहिए, और एक नया फिट करना चाहिए। ब्रिजिंग से बचने के लिए प्रत्येक इलेक्ट्रोड पर केवल इलेक्ट्रोड जेल की दाल के आकार की बूंदों का उपयोग करना सुनिश्चित करना चाहिए।

प्रतिभागियों ने रिपोर्ट किया कि प्लेसमेंट असुविधाजनक है
आराम में कमी का सबसे आम कारण यह है कि ग्रिड को कान के पीछे के हिस्से के बहुत करीब रखा जाता है। सी-ग्रिड और कान के पिछले हिस्से के बीच 1 मिमी से 2 मिमी छोड़ना सुनिश्चित करना चाहिए। कान के पीछे संलग्न टेप का एक छोटा सा टुकड़ा आराम बढ़ाने में मदद करता है।

विधि के संशोधन
सी-ग्रिड एक आकार में आता है। हालांकि, यह अपने आकार के बारे में कुछ लचीलेपन की अनुमति देता है। आंतरिक पक्ष के प्लास्टिक को काटकर, आकार को बड़े कानों को फिट करने के लिए कम किया जा सकता है। इलेक्ट्रोड या प्रवाहकीय पथों में कटौती नहीं करने के लिए विशेष ध्यान देना चाहिए।

उपयोग किए गए एम्पलीफायर और रिकॉर्डिंग परिदृश्य के आधार पर, एम्पलीफायर को शरीर पर रखने के विभिन्न तरीके हैं। ग्रिड की पूंछ की निश्चित लंबाई और यह तथ्य कि यह कान से क्षैतिज रूप से दूर इंगित करता है, एम्पलीफायर के कनेक्टर को रखने के लिए संभावित स्थानों को सीमित करता है। विभिन्न निर्माता एडाप्टर केबल प्रदान करते हैं जो ग्रिड को एक विशिष्ट एम्पलीफायर (या तो मोबाइल या प्रयोगशाला-आधारित) से जोड़ते हैं। एम्पलीफायर रखने के लिए विभिन्न समाधान प्रस्तावित किए गए हैं; कुछ शोधकर्ता हेडबैंड3 का उपयोग करते हैं, जबकि अन्य इसे बेसकैप27 में एकीकृत करते हैं। छोटे प्रयोगों के लिए, एक हेडबैंड उपयुक्त है। लंबे प्रयोगों के लिए, एम्पलीफायर को कपड़े6 या बॉडी2 पर टैप किया जा सकता है, कस्टम-निर्मित पट्टियों में संग्रहीत किया जा सकता है, गर्दन 1 के चारों ओर पहने जाने वाले हेडफ़ोन पर टैप कियाजा सकता है, या आमतौर पर माउंटेन बाइकिंग के लिए उपयोग किए जाने वाले गर्दन रक्षक पर टैप किया जा सकता है। हमने एक प्रोटोटाइप विकसित किया है जो एक गर्दन स्पीकर (श्रवण उत्तेजनाओं को प्रस्तुत करने के लिए) को मोबाइल ईईजी एम्पलीफायर और सी-ग्रिड से कनेक्टर के साथ जोड़ता है (भवन निर्देश यहां पाए जा सकते हैं: https://github.com/mgbleichner/nEEGlace)। हमने हाल के एक अध्ययन (तैयारी में) में इस दृष्टिकोण का सफलतापूर्वक उपयोग किया है जिसमें हमने 4 घंटे के लिए कान-ईईजी रिकॉर्ड किया, जबकि प्रतिभागियों ने एक कार्यालय में काम किया।

भविष्य के अनुप्रयोग
सी-ग्रिड रोजमर्रा की जिंदगी में दीर्घकालिक रिकॉर्डिंग के लिए एक आशाजनक उपकरण है। उदाहरण के लिए, कोई भी इसका उपयोग रोजमर्रा की जिंदगी में ध्वनि प्रसंस्करण की जांच करने के लिए करसकता है। दीर्घकालिक रिकॉर्डिंग के साथ, अनुभूति और श्रवण समारोह में सर्कैडियन विविधताओं की भी जांच की जा सकतीहै 28,29. नैदानिक उद्देश्यों के लिए, ग्रिड का उपयोग मिर्गी के दौरे2, नींद स्टेजिंग6, या श्रवण उपकरणों 7,11 के लिए ध्यान मापने के लिए दीर्घकालिक निगरानी के लिए किया जा सकता है।

समाप्ति
यह प्रोटोकॉल प्रयोगशाला में और उससे परे इन सी-ग्रिड के साथ प्रयोग करने के लिए शोधकर्ताओं को व्यापक रूप से लैस करता है। यदि शोधकर्ता इस प्रोटोकॉल का पालन करते हैं और सावधानीपूर्वक चरणों का प्रदर्शन करते हैं, जिसमें सबसे महत्वपूर्ण शामिल हैं, जैसे कि त्वचा की सफाई और सी-ग्रिड फिटिंग, तो वे अपने कान-ईईजी प्रयोगों के लिए उच्च गुणवत्ता वाले डेटा की उम्मीद कर सकते हैं।

Disclosures

लेखकों ने हितों के टकराव की कोई रिपोर्ट नहीं की है।

Acknowledgments

इस काम को एमी-नोएथर कार्यक्रम, बीएल 1591/1-1 - प्रोजेक्ट आईडी 411333557 के तहत डॉयचे फोर्सचुंग्सगेमिनशाफ्ट (डीएफजी, जर्मन रिसर्च फाउंडेशन) द्वारा वित्त पोषित किया गया था। हम वीडियो को फिल्माने में उनकी सहायता के लिए सुओंग गुयेन, मैनुएला जेगर और मारिया स्टोलमैन को धन्यवाद देते हैं। हम वीडियो वॉयसओवर के लिए जोआना स्कैनलॉन को धन्यवाद देते हैं।

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Abrasive gel: Abralyt HiCl easycap GmbH, Germany
AFEx app University of Oldenburg, Germany for our exemplary data recording, open-source: https://zenodo.org/record/5814670#.Y0AavXZByUk
Alcohol Carl Roth GmbH + Co. KG, Germany 70% isopropanol, 30% destilled water
c-grid: cEEGrid TSMI, Oldenzaal, The Netherlands
cEEGrid connector University of Oldenburg, Germany costum build
EEG acquisition app: Smarting mBrainTrain, Serbia
Matlab The MathWorks, Inc., USA used for data analyses and creating the figures
Medical tape: Leukosilk BSN medical GmbH, Germany
mobile EEG amplifier: Smarting MOBI mBrainTrain, Serbia
Multimeter PeakTech Prüf- und Messtechnik GmbH, Germany optional device to check functionality of electrodes
nEEGlace University of Oldenburg, Germany costumized neckspeaker with integrated EEG amplifier (Smarting, mBrainTrain, Serbia) and cEEGrid connectors
Paper wipes  -
Record-a app University of Oldenburg, Germany for our exemplary data recording, open-source: https://github.com/NeuropsyOL/Pocketable-Labs
Smartphone: Google Pixel 3a  Google LLC, USA
Yahama Digital Piano P-35 Hamamatsu, Japan for our exemplary data recording

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References

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तंत्रिका विज्ञान अंक 193
कान-इलेक्ट्रोएन्सेफलोग्राफी के साथ मस्तिष्क गतिविधि रिकॉर्ड करना
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Hölle, D., Bleichner, M. G.… More

Hölle, D., Bleichner, M. G. Recording Brain Activity with Ear-Electroencephalography. J. Vis. Exp. (193), e64897, doi:10.3791/64897 (2023).

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