Presenteren we twee analytische protocollen die kunnen worden gebruikt voor het analyseren van intracraniële elektro-encefalografie gegevens met behulp van de statistische parametrische Mapping (SPM) software: analyse van het tijd-frequentie statistische parametrische toewijzing voor neurale activiteit, en dynamische causale het modelleren van geïnduceerde Responsie voor intra – en intersite – interregionale verbindingen.
Het meten van neurale activiteit en connectiviteit gekoppeld aan cognitieve functies bij een hoge ruimtelijke en temporele resolutie is een belangrijk doel in cognitieve neurowetenschappen. Intracraniële elektro-encefalografie (EEG) elektrische neurale activiteit rechtstreeks kunt opnemen en heeft de unieke mogelijkheden om dit doel te bereiken. Traditioneel, heeft gemiddeld analyse toegepast om te analyseren van intracraniële EEG gegevens; verschillende nieuwe technieken zijn echter beschikbaar voor beeltenis van neurale activiteit en intra – en intersite – interregionale connectiviteit. Hier introduceren we twee analytische protocollen die we recent toegepast voor het analyseren van intracraniële EEG gegevens met behulp van de statistische parametrische Mapping (SPM) software: tijd-frequentie SPM analysis tool voor neurale activiteit en dynamische causale modellering van geïnduceerde Responsie voor intra – en intersite – interregionale connectiviteit. Als representatieve resultaten rapporteren we onze analyse van intracraniële EEG gegevens tijdens de waarneming van gezichten. De resultaten bleek dat de inferieure occipital gyrus (IOG) toonden een gamma-band activiteit op zeer vroege stadia (110 ms) in reactie op gezichten, en zowel de IOG en amygdala toonde snelle intra – en intersite – interregionale verbindingen met verschillende soorten oscillaties. Deze analytische protocollen hebben het potentieel om te identificeren van de neurale mechanismen die ten grondslag liggen aan de cognitieve functies met hoge ruimtelijke en temporele profielen.
Het meten van neurale activiteit en connectiviteit gekoppeld aan cognitieve functies bij een hoge ruimtelijke en temporele resolutie is een van de belangrijkste doelstellingen van de cognitieve neurowetenschappen. Vervullen van dit doel is echter niet eenvoudig. Een populaire methode gebruikt voor het opnemen van neurale activiteit is functionele magnetische resonantie beeldvorming (MRI). Hoewel functionele MRI verschillende voordelen, zoals een hoge ruimtelijke resolutie op het niveau van de millimeter en de niet-invasieve opname biedt, is een duidelijk nadeel van functionele MRI zijn lage temporele resolutie. Daarnaast meet de functionele MRI bloed-zuurstof-niveau-afhankelijke signalen, die slechts indirect elektrische neurale activiteit weerspiegelen. Populaire elektrofysiologische methoden, met inbegrip van elektro-encefalografie (EEG) en Liquor (MEG), hebben hoge temporele resolutie op het niveau van de milliseconde. Zij hebben echter relatief lage ruimtelijke resolutie, omdat ze opnemen van elektrische/elektromagnetische signalen op de hoofdhuid en inverse problemen om te verbeelden hersenactiviteit moeten oplossen.
Intracraniële EEG kunt elektrische neurale activiteit op hoge temporele (milliseconden) en ruimtelijke (centimeter) resoluties1direct opnemen. Deze maatregel kan bieden waardevolle mogelijkheden om te begrijpen van neurale activiteit en connectiviteit, hoewel het duidelijke beperkingen heeft (bijvoorbeeld, meetbare regio’s zijn beperkt tot de klinische criteria). Verschillende intracraniële EEG studies hebben traditionele gemiddelde analyse om te verbeelden neurale activiteit toegepast. Hoewel gemiddeld analyse gevoelig tijd vergrendeld en lage frequentie band activering detecteren kan, op kan niet speurder non-phase-locked en/of activering van hoge-frequentie (bijvoorbeeld gamma band). Bovendien, is functionele neurale koppeling niet geanalyseerd in de diepte in de literatuur over intracraniële EEG opnames. Verschillende nieuwe technieken zijn onlangs ontwikkeld om te verbeelden neurale activiteit en intra – en intersite – interregionale connectiviteit in functionele MRI en EEG/MEG-opnamen, die kunnen worden toegepast om intracraniële EEG gegevens te analyseren.
Hier introduceren we analytische protocollen die wij onlangs hebben toegepast om intracraniële EEG gegevens met behulp van de software van de statistische parametrische Mapping (SPM) te analyseren. Eerste, te onthullen wanneer en op welke frequentie, de hersengebieden kon worden geactiveerd, we tijd-frequentie SPM analyse2uitgevoerd. Deze analyse ontleedt de tijd en frequentie domeinen tegelijk met een continue wavelet transformatie en op de juiste manier corrigeert het family-wise (FWE)-foutenpercentage in de tijd-frequentie-kaarten met behulp van de willekeurige veldentheorie. Ten tweede, te onthullen hoe hersengebieden communiceren, pasten we dynamische causale modellering (DCM) van de geïnduceerde reacties4. DCM kan het onderzoek naar effectieve connectiviteit (dat wil zeggen, de causale en directionele invloeden tussen hersenen regio’s5). Hoewel DCM werd oorspronkelijk voorgesteld als een instrument voor het analyseren van functionele MRI gegevens5, heeft DCM van geïnduceerde reacties uitgebreid analyseren van de spectra van de macht tijd-variërend van elektrofysiologische signalen4. Deze analyse kan de voorstelling van zowel intra – en intersite – interregionale neurale connectiviteit. Verschillende neurofysiologische studies hebben gesuggereerd dat lokale intraregionale berekeningen en lange-afstands interregionale communicatie hoofdzakelijk gebruik van gamma – en theta-band oscillaties, respectievelijk, en hun interacties (bijvoorbeeld, entrainments) kan theta-gamma Kruis-frequentie koppeling3,6,7,8worden weergegeven. Dit rapport richt zich op de analytische Gegevensprotocol; voor een overzicht van achtergrond informatie9,10 en opname protocollen11 van intracraniële EEG, gelieve te verwijzen naar de literatuur.
De analytische protocollen voor intracraniële EEG gegevens met behulp van de software van de SPM geïntroduceerd hierin hebben verschillende voordelen in vergelijking met functionele MRI. Ten eerste kunnen de protocollen verbeelden neurale activering met een hoge temporele resolutie. Daarom, blijkt uit de resultaten of de cognitieve correlaten van neurale activering in vroege of late stadia van verwerking ten uitvoer worden gelegd. In ons voorbeeld was het gezicht effect vastgesteld tijdens een zeer vroeg stadium (d…
The authors have nothing to disclose.
Deze studie werd ondersteund door de fondsen van de Benesse Corporation, Japan maatschappij voor de promotie van wetenschap (JSPS) financiering programma voor volgende generatie toonaangevende onderzoekers (LZ008), de organisatie voor de bevordering van onderzoek in neurologische aandoeningen, en de JSPS KAKENHI (15K 04185; 18K 03174).