Summary
Плотные электроэнцефалография массиве все более широко используется для изучения социальных когнитивных функций у детей и взрослых. Здесь мы представляем создана методология, которая представляет собой значительное улучшение на обычных методик для изучения ЭЭГ у детей и взрослых.
Protocol
1. Подготовка экспериментальной установки
- До прибытия участника в лаборатории, убедитесь, что ЭЭГ Геодезические системы (ГЭС) компонентов и компьютерный эксперимент управления и программное обеспечение (Net Station) работают правильно.
- Удалите все ненужные и потенциально отвлекающих элементов из эксперимента комнате.
- Настройка эксперимента номер в соответствии с конкретной экспериментальной парадигмы реализуются. Здесь мы используем парадигмы, начиная от компьютерных задач, вводить с помощью E-премьер презентация программного обеспечения для различных родитель-ребенок и экспериментатор-ребенок парадигмы взаимодействия.
- Убедитесь, что видеокамеры взимается и организовать камер под углами идеально подходит для текущей экспериментальной установки.
2. Обмен информацией
- По прибытии участника в лаборатории, описать Геодезические датчика Чистая приложению протокол и объяснить эксперимент.
- Убедившись, что участник имеет хорошее понимание того, экспериментальный протокол, убедитесь, что он или она (или его или ее законного опекуна) подписывает форму согласия, прежде чем приступить эксперимента.
- Для ЭЭГ исследования, часто бывает полезно получить от участника определенную информацию, которую можно ожидать, чтобы иметь влияние на записали электрической активности мозга. Например, информация о сонливость, последнее блюдо, а в прошлом сна может представлять интерес. В Хейли лаборатории, такую информацию получают путем введения стандартизированных анкет. Чтобы продолжить эксперимент своевременно, желательно иметь два экспериментаторов настоящее время: один для управления анкет, и один для проведения HCGSN подготовки подробно описаны ниже.
3. Подготовка к HydroCel Геодезические датчика Чистая приложений
- Подготовка HydroCel солевой раствор электролита дистиллированной воды, хлористый калий, а также детский шампунь, убедившись, что тщательно перемешать, пока все хлористого калия растворяют в растворе.
- Использование рулетку, измерьте окружность головы участника, запись измерений в сантиметрах.
- Получить соответствующего размера HCGSN, то есть тот, который охватывает диапазон окружности головы, в которой окружность головы участника падает.
- Погрузите датчик конца HCGSN в раствор электролита и дайте ему впитаться в течение 5 минут, будучи уверенным, держать разъем конце подальше от всех жидкостей. Желательно использовать таймер или секундомер, чтобы гарантировать точное времени.
- Открытое программное обеспечение Чистая станции на управляющий компьютер и начать экспериментальный сеанс управления позволяют нуля и усиления измерений должны быть приняты до подключения HCGSN разъем и сбора данных.
4. Применение HydroCel Геодезические Чистая датчика
Для того, чтобы обеспечить справедливый и последовательный анализ собранных данных ЭЭГ, чистая процедура приложение должно быть очень стандартизированы. Такая стандартизация достигается путем проведения измерений головы участника (как описано выше), чтобы обеспечить точное и последовательное размещение электродов от участника к участнику. Если оптимальная чистая позиционирования изначально не достигнута, удалить чистой и повторно.
- В ожидании датчик сети, чтобы закончить замачивание в растворе электролита, руководство участника эксперимента в комнату и поручить ему или ей сесть на стул. Кресло должно быть без колес, чтобы избежать нежелательных движений при применении чистых датчика. В случае младенец участник, у опекуна ребенка сидеть на стуле с младенцем сидя на коленях или ее, держа ребенка за талию, так что всю голову младенца доступен и ребенок остается на месте.
- Использование рулетка и карандаш фарфора маркер, найдите и отметьте вершину путем принятия следующих измерений:
- Уха до уха через макушку головы
- Насьон в ИНИОН поверх головы
- Снять датчик сеть из электролита ведро и поместите его на чистые, сухие полотенца. Аккуратно промокните датчик сеть с полотенцем, чтобы удалить излишки раствора электролита.
- Дайте конец разъема HCGSN участнику или второй экспериментатор провести на чистую приложения.
- Возьмите HCGSN, положив обе руки в интерьере сети. Держите чистый, что большие пальцы помещаются твердо (но осторожно) по обе стороны от центральной, наиболее фронтальной электрода и ваш мизинец пальцы толкнул твердо против группы подключения самых задних ряда электродов. Будьте осторожны, чтобы не затягивать сеткой. Ваши остальные шесть пальцев должна быть свободной в сеть, чтобы позволить центральную часть падать хромал.
- Крауч или встать на колени так, что вы в глаза,уровне с участника.
- С задом наперед, тянуть датчик сетку над головой участника. Часто бывает полезно иметь второй настоящего экспериментатора при применении датчиков сети на младенческая участника, чтобы отвлечь ребенка и свести к минимуму движения головы.
- Использование кончиках ваших пальцев, потяните мягко на полосу сети и настроить его так, что вершина электрод расположен на вершине точку ранее отмеченные карандашом маркер фарфора. Затяните ухом и подбородком ремни. Осмотрите анатомических местах ориентир и чистой симметрии, есть ли сеть в правильном положении, и внести необходимые коррективы.
5. Измерительный электрод сопротивлений
ЭЭГ определяется как разность потенциалов (напряжение) между ссылками сайтов и измеряется сайта. Высокий импеданс на кожу головы-электрод вызывает снижение измеряемого напряжения, ослабление амплитуды сигнала, а также увеличение в присутствии шума. Хотя после приобретения фильтрации в некоторых исследований (например, обычные исследования ERP) можно избавиться от этого шума, высокое сопротивление обычно компромиссы верности приобретенного ЭЭГ данных. Поэтому важно, чтобы убедиться, что сопротивления находятся в пределах допустимого спецификациями перед началом записи ЭЭГ данных.
- Подключите конец HCGSN в интерфейсный кабель и включите рычаг, чтобы зафиксировать ее на месте. Включите камеру.
- В контрольной комнате, открыть новую сессию в Сети станции, введите информацию участника, и нажмите кнопку Начать сессию. Потому что видео-и г ЭЭГ сигналы синхронизированы, Потоковое видео из эксперимента комната должна появиться на экране.
- Выбор панелей выпадающего меню, открытое сопротивление, а затем нажмите кнопку мера. Монтаж датчиков системы HCGSN появится на экране. Перетащите окно к краю экрана так, что она открывает на мониторе в эксперименте комнате.
- Использование одноразовой пипетки, грабли в сторону волосы участника, так что каждый электрод сидит прямо на головы участников.
- Обратитесь к окну Измерение сопротивления отображения HCGSN монтажа на мониторе. Датчики, которые не делают хороший контакт с кожей головы появится красный. Запишите номера электрода датчика. Используйте пипетку и небольшое количество уже подготовленных раствор электролита для улучшения сопротивление этих датчиков. Электроды на монтаж станет зеленым, как их сопротивление повышается.
- Когда импедансы являются удовлетворительными (то есть, когда все электроды на монтаж зеленые), нажмите кнопку Сохранить и кнопку Закрыть на сопротивление окна Измерение в диспетчерской.
- В Чистый станции, открытые Плотные отображения сигнала. Прокрутите сигналов и отметить любые каналы, которые проявляют высокую амплитуда шума из-за плохого контакта кожи головы.
6. Принимая Базовый Recordings
Перед началом экспериментальной парадигмы, возьмите некоторые базовые г ЭЭГ покоя электрической активности мозга участников. Отдых записи базовой играют важную роль в непрерывном г ЭЭГ исследования, потому что есть высокая степень изменчивости в электрической активности мозга от участника к участнику. Как результат, большинство непрерывной г ЭЭГ исследования должны реализовывать в пределах субъектов эксперимента, анализ различий между экспериментальной состоянии и предварительно эксперимент базовой фазы. Для связанных с событием ЭЭГ исследования, базовый этап может и не понадобиться.
- Оставьте участника только в эксперименте комнату и поручить ему или ей сидеть тихо и свести к минимуму движение. Для участников ребенок, родители / опекуны должны оставаться в комнате с младенцем сидит спокойно в его или ее на колени. В Хейли лаборатории, фильм под названием Детские Моцарта, аудио-визуальных сочетание классической музыки и красочных движущихся конструкций, играют, чтобы дети сохранять спокойствие и по-прежнему. Хотя базовые интерактивные фазе не всегда может быть идеальным, он может быть использован в качестве предварительного базовый этап, чтобы успокоить ребенка, прежде чем принимать базовых записей.
- В Чистый станции, нажмите кнопку записи, чтобы начать запись видео и данные сигнала. На плотных Показать сигнала, событие маркеры могут быть вставлены связать поведенческие события электрической активности в течение всего эксперимента. Вставить "базовой" событие маркер на отображение сигнала.
- Запись основы для стандартизированного период времени. В Хейли лаборатории, стандартный базовый этап длится 2 минуты.
7. Запуск эксперимента
В г ЭЭГ исследования, необходимо иметь не менее двух экспериментаторов настоящее время на протяжении всего исследования. Один экспериментатор будет отвечать за взаимодействие с участником и реализации поведенческой парадигмы, в то время как второй экспериментатор будет следить за плотной отображения сигнала.
- Реализация экспериментального пунктпарадигмы.
- Монитор Плотные отображения сигнала в течение всего эксперимента, чтобы определить, какие каналы отображения увеличения уровня шума. Увеличение шума могут не отражать увеличение сопротивления. Приемлемые уровни сопротивления может быть восстановлена с помощью более растворе электролита. Это должно быть сделано на перерыв в протоколе исследования.
8. Анализ участников
- Если эксперимент завершится, осторожно ослабить и удалить HCGSN с головы участника. Промыть, дезинфекции и сухой чистой.
- Дайте участник полотенцем, которым, чтобы вытереть излишки раствора электролита.
- Дайте участника все оставшиеся вопросники, которые должны быть завершены.
9. Анализ
То же программное обеспечение EGI использованы для приобретения Диг данные также используются для анализа данных, что позволяет плавный и легкий переход от сбора данных до анализа данных. Потому что HCGSN также поднимает электрических шумов, происходящих из окружающей среды, данные должны быть сначала фильтруется и очищается прежде чем он может быть проанализирован. Все необходимые инструменты включены в Чистый станции.
- В Чистый станции, нажмите кнопку и откройте панель инструментов сигнала. Выполнить полученных данных файла через фильтрацию и инструменты обнаружения артефактов после установки желаемых параметров. Инструмент обнаружения артефактов идентифицирует шипы в результате глаз мигает или движения глаз и обнаруживает плохие каналы. Во многих случаях дополнительные ручного редактирования и удаления артефактов может быть необходимо (особенно при работе с младенцем населения, в которых вы не можете контролировать глаз мигает и движений).
- Сегмент данных таким образом, чтобы отдельные различных экспериментальных условиях на основе вставляется маркера событий.
- Примените любой желаемой анализа. В Хейли лаборатории, частотный анализ используется для анализа того, как характерные частоты активности головного мозга варьирует от условий эксперимента, а также между различными частями мозга. Уменьшение энергии волн является потенциально отражает повышение активности нейронов в этом регионе.
10. Представитель данных
Рисунок 1. Сырые ЭЭГ сигналов показывает колебания записаны напряжения (мВ) во времени (ы), на один электрод (электрод 30). Сигналы представляют собой данные, собранные в течение первых 1000 мс каждого из 3 экспериментальных этапов: базовой, демонстрации и немедленного отзыва.
Рисунок 2. Сырые данные, собранные со всей кожи головы (128-электрод монтаж) в течение трех экспериментальных фаз (базовый, демонстрации, немедленного отзыва) из участвующих младенца. Данные представлены в виде топографической карты и иллюстрирует различия в поверхности уровня электрической активности мозга (мкВ) по всей области мозга и экспериментальной фазе кукольный задачи.
Discussion
Hydrocel Геодезические Чистая датчика от EGI является неинвазивным и простым в применить метод получения г ЭЭГ данные из взрослой и детской участников. Эта технология сочетает в себе высокое временное и пространственное разрешение с более широкие возможности для мобильности, делая его идеальным для использования в сложных поведенческих парадигм для исследования познавательной деятельности, которые могут быть отражены только в тонкие изменения в электрической активности. Учитывая возрастающий интерес к исследованию развития познания младенческой и относительного дефицита методов визуализации мозга подходит для использования в детской населения, использование HCGSN, вероятно, увеличится, что приведет нас к более глубокому пониманию детского познания.
Disclosures
Нет конфликта интересов объявлены.
Acknowledgments
Производитель Геодезические Чистая Датчик Электрические Геодезические, Inc (EGI). Для получения контактной информации, пожалуйста, посетите http://www.egi.com/company .
References
- Willis, W. G., Weiler, M. D. Neural substrates of childhood attention-deficit / hyperactivity disorder: Electroencephalographic and Magnetic Resonance Imaging evidence. Developmental Neuropsychology. 27, 135-182 (2005).
- Yang, L., Liu, Z., He, B.
EEG-fMRI reciprocal functional neuroimaging. Clinical Neurophysiology. 121, 1240-1250 (2010). - Dale, M. P., Halgren, E. Spatiotemperal mapping of brain activity by integration of multiple imaging modalities. Current Opinion in Neurobiology. 11, 202-208 (2001).
- Sperli, F., Spinelli, L., Seeck, M., Kurian, M., Michel, C. M., Lantz, G. EEG source imaging in pediatric epilepsy surgery: A new perspective in presurgical workup. Epilepsia. 47, 1-10 (2006).
- Holmes, M. D., Quiring, J., Tucker, D. M. Evidence that juvenile myoclonic epilepsy is a disorder of frontotemporal corticothalamic networks. NeuroImage. 49, 80-93 (2010).
- Holmes, M. D., Tucker, D. M., Quiring, J. M., Hakimian, S., Miller, J. W., Ojemann, J. G. Comparing Noninvasive dense array and intracranial electroencephalography for the localization of seizures. Neurosurgery. 66, 1-10 (2010).
- Muthukumaraswamy, S. D., Johnson, B. W. Changes in rolandic mu rhythm during observation of a precision grip. Psychophysiology. 41, 152-156 (2004).
- Muthukumaraswamy, S. D., Johnson, B. W., McNair, N. A. Mu rhythm modulation during observation of an object-directed grasp. Cognitive Brain Research. 19, 195-201 (2004).
- Arbel, Y. Error processing by individuals with specific language impairment: An ERP study. Dissertation Abstracts International: Section B: The Sciences and Engineering. 67, 3095-3095 (2006).
- Lepage, J., Théoret, H. EEG evidence for the presence of an action observation-execution matching system in children. European Journal of Neuroscience. 23, 2505-2510 (2006).
- Sokhadze, E. Event-related potential study of novelty processing abnormalities in autism. Applied Psychphysiology and Biofeedback. 34, 37-51 (2009).
- Nyström, P. The infant mirror neuron system studied with high density EEG. Social Neuroscience. Special Issue: The Mirror Neuron System. , 3-3 (2008).
- Bernier, R., Dawson, G., Webb, S., Murias, M. EEG mu rhythm and imitation impairments in individuals with autism spectrum disorder. Brain and Cognition. 64, 228-237 (2007).
- Brodbeck, V., Lascano, A. M., Spinelli, L., Seeck, M., Michel, C. M. Accuracy of EEG source imaging of epileptic spikes in patients with large brain lesions. Clinical Neurophysiology. 120, 679-685 (2009).
- Ramon, C. Power spectral density changes and language lateralization during covert object naming tasks measured with high-density EEG recordings. Epilepsy and Behaviour. 14, 54-59 (2009).