ЭЭГ Му Ритм в типичных и нетипичных развития
Summary
Оценка ЭЭГ мю ритма предоставляет уникальную методику изучения активности мозга и в сочетании с анализами поведенчески основе, может стать мощным инструментом для выяснения аспектов социального познания, такие как имитация, в клинических популяциях.
Abstract
Электроэнцефалография (ЭЭГ) является эффективной, и неинвазивный метод оценки и регистрации активности головного мозга. Учитывая превосходное временное разрешение, ЭЭГ может быть использован для изучения нервный ответ в связи с конкретными поведения, состояний, или внешние раздражители. Примером этой утилиты является оценка зеркало нейронов системы (МНБ) в организме человека в результате рассмотрения в ЭЭГ мю ритма. На ЭЭГ му ритм, колебательная активность в диапазоне 8-12 Гц частоты, записанного с центрально расположенными электродами, подавляется, когда индивид выполняется, или просто наблюдает, целенаправленного действия. Таким образом, было предложено, чтобы отразить активность МНБ. Было предположение, что дисфункция в зеркало нейронов системы (МНБ) играет пишущим роль в социальных дефицитов расстройства аутистического спектра (ASD). МНБ то можно неинвазивно рассмотрены в клинических популяций с помощью ЭЭГ му ослабление ритм как индекс для своей деятельности. Описанный протocol обеспечивает бульвар для изучения социальных когнитивных функций теоретически, связанные с МНБ у лиц с типичной и атипичной развития, таких, как ASD.
Introduction
Электроэнцефалография (ЭЭГ) является эффективной, и неинвазивный метод оценки и регистрации активности головного мозга. Как нейроны пожара в головном мозге, в результате чего напряжение может быть усилен, записаны, и графически. Временное разрешение ЭЭГ позволяет для анализа даже кратких изменений в колебательных моделей мозга, а также при анализе реакции мозга на определенные раздражители.
Несмотря на то, старейший метод визуализации головного мозга, начиная с конца 19-го века, ЭЭГ-прежнему имеет широкомасштабное применение. В то время как функциональная магнитно-резонансная томография (МРТ) имеет отличную пространственное разрешение, он имеет относительно низкий временное разрешение. Это представляет собой значительное ограничение оценки МРТ учитывая невероятная скорость, с которой происходят процессы в головном мозге. ЭЭГ имеет возможность оценить электрическую активность мозга на уровне миллисекунд, обеспечивая потенциальную INsight в фазах обработки мозга.
Развитие технологий также расширили применимость ЭЭГ. Увеличение плотности систем записи позволило для развития методов локализации источников, смягчения некоторых ограничений ЭЭГ относительно пространственным разрешением. Кроме того, современные системы снизили индивидуальный участник время настройки значительно, что позволяет для оценки ранее недоступных населения, таких как младенческой и клинических образцов 1-3,28-30.
Учитывая превосходное временное разрешение, ЭЭГ может быть использован для изучения нервный ответ в связи с конкретными поведения, состояний, или внешние раздражители. Примером этой утилиты является оценка зеркало нейронов системы (МНБ) в организме человека. Нейроны зеркала были первоначально определены в обезьян с помощью одного запись нейронов 4, что свидетельствует группунейроны, которые ответили на оба исполнения и соблюдения двигательного действия. Этот прямой способ записи размещении электродов в мозге редко используются в организме человека, и только в тяжелом клинических случаев. ЭЭГ предложен способ оценки МНБ путем мониторинга ЭЭГ му ритм. Это колебание шаблон в диапазоне 8-12 Гц, как было показано для ослабления власти ЭЭГ в ответ на казни и наблюдения двигательных действий, подобных образцу активации наблюдается у обезьян 5-7. Точно так же, стимулирование предполагаемых областей мозга МНБ через транскраниальной магнитной стимуляции (например, нижняя лобная извилины) отменяет ЭЭГ му ритм 8 и пресечение ЭЭГ му ритм коррелирует со смелыми сигналов от МРТ в предполагаемых районах зеркало нейронных внутри субъектов 9, обеспечивая дополнительную поддержку, что этот ритм индексы, по крайней мере частично, МНС активность. Оценка ЭЭГ мю ритма позволило для неинвазивной оценки зеркало нейрона актаivity в организме человека.
ЭЭГ дает уникальную методологию для изучения активности мозга и в сочетании с анализами поведенчески основе, он может стать мощным инструментом для выяснения аспектов социального познания, такие как имитация, в клинических популяциях. Кроме того, применимость ЭЭГ для использования с населения с когнитивными или языковых нарушений позволяет понимание способностей лиц, для которых другие методы визуализации или поведенческие парадигмы могут быть менее успешно использовать. Описанный протокол обеспечивает бульвар для изучения социальных когнитивных функций теоретически, связанные с зеркальной системы нейронов у людей с типичной и атипичной развития, например аутизма спектра расстройства.
Protocol
Representative Results
Discussion
Успешное сбора, обработки и анализа электрофизиологических данных, относящихся к мю ритма и приложения к клиническим населения требуется 1) применение ЭЭГ методологических инструментов, 2) обнаружение осторожны артефакт и обработки данных, 3) точная идентификация мю ритма, и 4) точную х?…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Эта работа была поддержана грантом Фонда Саймонса (SFARI # 89638 в РБ).
Materials
| Geodesic EEG System | EGI | N/A | Any EEG system, not only EGI based systems, is applicable for the described study |
| MATLAB software | MATLAB | N/A | Any mathematical, statistical software that can work with matrices is applicable |
| Netstation software | EGI | N/A | Any EEG acquisition software is applicable for the described study |
| Manipulandum | custom | N/A | Any object that is co-registered with data acquisition software to signal a successful grasp |
References
- Kuhl, P. K., Coffey-Corina, S., Padden, D., Dawson, G. Links between social and linguistic processing of speech in preschool children with autism: behavioral and electrophysiological. 8, (2005).
- McPartland, J., Dawson, G., Webb, S. J., Panagiotides, H., Carver, L. J. Event-related brain potentials reveal anomalies in temporal processing of faces in autism spectrum disorder. J. Child Psychol. Psychiatry. 45, 1235-1245 (2004).
- Bernier, R., Dawson, G., Webb, S., Murias, M. EEG mu rhythm and imitation impairments in individuals with autism spectrum disorder. Brain Cogn. 64, 228-237 .
- Rizzolatti, G., Fadiga, L., Gallese, V., Fogassi, L. Premotor cortex and the recognition of motor actions. Brain Res. Cogn. Brain. 3, 131-141 (1996).
- Muthukumaraswamy, S. D., Johnson, B. W., McNair, N. A. Mu rhythm modulation during observation of an object-directed grasp. Brain Res. Cogn. Brain Res. 19, 195-201 .
- Pineda, J. A. The functional significance of mu rhythms: translating "seeing" and "hearing" into "doing". Brain Res. Brain Res. Rev. 50, 57-68 (2005).
- Vanderwert, R. E., Fox, N. A., Ferrari, P. F. The mirror mechanism and mu rhythm in social development. Neurosci. Lett. 540, 15-20 (2013).
- Keuken, M. C., et al. The role of the left inferior frontal gyrus in social perception: an rTMS study. Brain Res. , 1383-13196 (2011).
- Braadbaart, L., Williams, J. H., Waiter, G. D. Do mirror neuron areas mediate mu rhythm suppression during imitation and action observation. Int. J. Psychophysiol. , 99-105 (2013).
- Rogers, S., Cook, I., Greiss-Hess, L. . Mature Imitation Task. Unpublished coding manual. , .
- Lord, C., Rutter, M., Le Couteur, A. Autism Diagnostic Interview-Revised: a revised version of a diagnostic interview for caregivers of individuals with possible pervasive developmental disorders. J. Autism Disord. 24, 659-685 (1994).
- Lord, C., et al. The autism diagnostic observation schedule-generic: a standard measure of social and communication deficits associated with the spectrum of autism. J. Autism Dev. Disord. 30, 205-223 (2000).
- . American Psychiatric Association (APA). Diagnostic and statistical manual of mental. disorders, Edition. , .
- Gastaut, H. J., Bert, J. EEG changes during cinematographic presentation; moving picture activation. of the EEG. Electroencephalogr. Clin. Neurophysiol. 6, 433-444 (1954).
- Muthukumaraswamy, S. D., Johnson, B. W. Changes in rolandic mu rhythm during observation of a precision grip. Psychophysiology. 41, 152-156 (2004).
- Chatrian, G. E., Petersen, M. C., Lazarte, J. A. The blocking of the rolandic wicket rhythm and some central changes related to movement. Electroencephalogr. Clin. Neurophysiol. 11, 497-510 (1959).
- Pfurtscheller, G., Neuper, C., Andrew, C., Edlinger, G. Foot and hand area mu rhythms. Int. J. Psychophysiol. 26, 121-135 (1997).
- Arroyo, S., et al. Functional significance of the mu rhythm of human cortex: an electrophysiologic study with subdural electrodes. Electroencephalogr. Clin. Neurophysiol. 87, 76-87 (1993).
- Babiloni, C., et al. Human cortical electroencephalography (EEG) rhythms during the observation of simple aimless movements: a high-resolution EEG study. Neuroimage. 17, 559-572 (2002).
- Babiloni, C., et al. Human movement-related potentials vs desynchronization of EEG alpha rhythm: a high-resolution EEG study. Neuroimage. 10, 658-665 (1999).
- Babiloni, C., et al. Transient human cortical responses during the observation of simple finger movements: a high-resolution EEG study. Hum. Brain. 20, 148-157 (2003).
- Cochin, S., Barthelemy, C., Lejeune, B., Roux, S., Martineau, J. Perception of motion and qEEG activity in human adults. Electroencephalogr. Clin. Neurophysiol. 107, 287-295 (1998).
- Cochin, S., Barthelemy, C., Roux, S., Martineau, J. Observation and execution of movement: similarities demonstrated by quantified electroencephalography. Eur. J. Neurosci. 11, 1839-1842 (1999).
- Cochin, S., Barthelemy, C., Roux, S., Martineau, J. Electroencephalographic activity during perception of motion in childhood. Eur. J. Neurosci. 13, 1791-1796 (2001).
- Martineau, J., Cochin, S. Visual perception in children: human, animal and virtual movement activates different cortical areas. Int. J. Psychophysiol. 51, 37-44 (2003).
- Lepage, J. F., Theoret, H. EEG evidence for the presence of an action observation-execution matching system in children. Eur. J. Neurosci. 23, 2505-2510 (2006).
- Marshall, P. J., Bar-Haim, Y., Fox, N. A. Development of the EEG from 5 months to 4 years of age. Clin. Neurophysiol. 113, 1199-1208 (2002).
- Southgate, V., Johnson, M. H., El Karoui, I., Csibra, G. Motor system activation reveals infants’ on-line prediction of others’ goals. Psychol. Sci. 21, 355-359 (2010).
- Nystrom, P., Ljunghammar, T., Rosander, K., von Hofsten, C. Using mu rhythm desynchronization to measure mirror neuron activity in infants. Dev. Sci. 14, 327-335 (2011).
- Southgate, V., Johnson, M. H., Osborne, T., Csibra, G. Predictive motor activation during action observation in human infants. Biol. , 769-772 (2009).
- Oberman, L. M., et al. EEG evidence for mirror neuron dysfunction in autism spectrum disorders. Brain Res. Cogn. Brain Res. 24, 190-198 (2005).
- Martineau, J., Cochin, S., Magne, R., Barthelemy, C. Impaired cortical activation in autistic children: is the mirror neuron system involved. Int. J. Psychophysiol. 68, 35-40 (2008).
- Oberman, L. M., Ramachandran, V. S., Pineda, J. A. Modulation of mu suppression in children with autism spectrum disorders in response to familiar or unfamiliar stimuli: the mirror neuron hypothesis. Neuropsychologia. 46, 1558-1565 (2008).
- Raymaekers, R., Wiersema, J. R., Roeyers, H. . EEG Study of the Mirror Neuron System in Children with High Functioning Autism. Brain Res. , 113-121 (2009).
- Fan, Y. T., Decety, J., Yang, C. Y., Liu, J. L., Cheng, Y. Unbroken mirror neurons in autism spectrum disorders. J. Child Psychol. Psychiatry. 51, 981-988 (2010).
- Bernier, R., Aaronson, B., McPartland, J. The role of imitation in the observed heterogeneity in EEG mu rhythm in autism and typical development. Brain Cogn. 82, 69-75 (2013).
- Pfurtscheller, G., Lopesda Silva, ., H, F. Event-related EEG/MEG synchronization and desynchronization: basic principles. Clin. Neurophysiol. 110, 1842-1857 (1999).
- Marshall, P. J., Young, T., Meltzoff, A. N. Neural correlates of action observation and execution in 14‐month‐old infants: An event‐related EEG desynchronization study. Dev. Sci. , 474-480 (2011).
- Marshall, P. J., Meltzoff, A. N. Neural mirroring systems: Exploring the EEG mu rhythm in human infancy. Dev. Cogn. Neurosci. , 110-123 (2011).
- Oberman, L., McCleery, J., Hubbard, E., Bernier, R., Pineda, J. Developmental changes in mu suppression to observed actions in individuals with autism spectrum disorders. Soc. Cogn. Affective Neurosci. 8, 300-304 .
