Vizuálisan kiváltott potenciálok kinyerése az fMRI-vezérelt transzkranialis mágneses során rögzített EEG-adatokból
Összegzés
Ez a cikk leírja az elektroencefalográfia (EEG) adatainak gyűjtését és elemzését egyidejű transzkranialis mágneses stimuláció (TMS) során, amelyet a funkcionális mágneses rezonancia képalkotás (fMRI) által feltárt aktivációk vezetnek. A TMS artefaktumok eltávolításának és a lehetséges kapcsolódó események kivonásának módszerét, valamint paradigmát és kísérleti tervezési szempontokat írnak le.
Absztrakt
Bevezetés
A térbeli és időbeli felbontás előnyeinek kihasználása érdekében a TMS egyidejű EEG-TMS kombinációt képes biztosítani. Ehhez azonban módszerekre van szükség az EEG jel mágneses ingerlésével keletkezett műtermékek eltávolítására. Nagyon kevés offline matematikai megoldást javasoltak a TMS artefaktumok eltávolítására 16,21,22, bár egyetlen módszerben sem állapodtak meg, és egyetlen módszer sem lehet optimális az összes kísérleti modell számára. Az EEG felvételének ideiglenes leállítására a TMS 20 impulzus leadása során egy mintavételi és visszatartó áramkörből álló "nyírási" rendszert is kifejlesztettek. Ez a technika nem igényel speciális felszerelést, de nem képes teljesen elnyomni a maradék TMS artefaktust. Ebben a cikkben leírjuk a Thut és munkatársai által kifejlesztett EEG-TMS módszertan 19 adaptációját, amely különösen alkalmas az ERP-vizsgálatokra. Ez a technika lehetővé teszi az ERP megbízható kivonását, miközben eltávolítja a TMS impulzus által okozott összes maradék zajkomponentust. 2. ábra. Továbbra is általános útmutatást adunk egy sikeres EEG-TMS kísérleti eszköz felé.
Az ebben a módszertani cikkben tárgyalt TMS-vizsgálatok másik kihívása a legjobb tekercspozíció és szög megtalálása a kívánt kérgi terület pontos célzásához. Leírjuk a COREGISTER sztereotaktikus navigációs rendszer használatát az alany fején, a funkcionálisan előre megszerzett MRI képekkel. Bár a navigációs rendszer használható anatómiailag meghatározott agyi struktúrák felkutatására, az irányított fMRI célzás különösen hasznos, mivel számos kísérleti funkció és hatás esetében az aktiválás pontos helyét nem lehet csupán markerekből következtetni. Ezen funkcionális érdeklődésre számot tartó régiók (ROI) esetében a terület meghatározása minden résztvevő számára külön-külön történik.
A fentiek szemléltetésére adunk egy példát egy korábban elvégzett vizsgálatunkra, amelyben az EEG-t a TMS-mel egyidejűleg rögzítettük, fMRI-aktiválásokkal vezérelve 7. Ebben a vizsgálatban kettős disszociációt végeztünk az arc LES szelektív és test szelektív között: bár az arc és a test ERP poisk ugyanazon késleltetési és elektródahelyek körül, az oldalsó occipitalis lebenyben egyedileg meghatározott arcszelektív és testszelektív területek megcélzása lehetővé tette számunkra, hogy elkülönítsük azokat az ideghálózatokat, amelyek minden ERP választ alulfeszítenek. Végül megpróbálunk általánosabb tanácsokat adni az EEG felvétel optimalizálására a TMS alkalmazása során.
Előfizetés szükséges. Kérjük, ajánlja a JoVE-t könyvtárosának.
Jegyzőkönyv
Az élmény két külön ülésen zajlik. Az első munkamenet során funkcionális MRI kísérletet (pl. Funkcionális pálya igazítást) hajtunk végre annak érdekében, hogy egy objektumon a kívánt TMS célterületeket egyedileg meghatározzuk. Az fMRI eredményeket ezután egy sztereotaxiás navigációs rendszerbe vezetik a TMS pontos célzásához. A második szakaszra az fMRI adatok elemzését követően kerül sor, amelynek során az EEG-t a TMS-mel egyidejűleg rögzítik. Az itt leírt protokollt a Tel-Aviv Sourasky Medical Center etikai bizottsága hagyta jóvá.
Az ebben a dokumentumban bemutatott példában az adatokat a MATLAB 7.7 (R2008b) verziójával elemeztük. Az FMRI adatok feldolgozásához a MATLAB és a MarsBar eszközkészletet, a MATLAB Statisztikai Parametrikus Térképezést (SPM 5) használtuk az fMRI adatok feldolgozásához.
1. fMRI munkamenet és az fMRI adatok elemzése
2. Az EEG-TMS kísérlet paradigmájának elkészítése, amely lehetővé teszi az ERP kivonását
Az alábbi szakasz ismerteti az EEG-adatok gyűjtését a TMS alkalmazásakor oly módon, hogy az megbízható és reprodukálható ERP-kivonatot eredményezzen 19. Ennek a technikának az az előnye, hogy könnyen kezelhető a tartós másodlagos, TMS-artefaktum, és robusztus elég ahhoz, hogy lehetővé tegye az adatok helyreállítását az olaj TMS alatt található elektródáknál, ahol a műtárgy a legnagyobb feszültségű és a leghosszabb ideig tart.
3. Az EEG és a neuronavigációs rendszer felállítása és a kísérlet lebonyolítása
TMS Az egyénileg meghatározott ROI pontos célzása lehetséges egy sztereotaxikus navigációs rendszer használatával, amely infravörös kamerából, a résztvevő fejére szerelt infravörös érzékelőkből és speciális szoftverből áll.
4. EEG adatok elemzése és ERP számítás
Előfizetés szükséges. Kérjük, ajánlja a JoVE-t könyvtárosának.
Reprezentatív eredmények
Párhuzamos EEG-TMS felmérést alkalmaztak annak feltárására, hogy az occipitotemporális fejbőrön rögzített arcok és testek ERP-válaszai disszociálódtak-e. A vizuális ingerek bemutatásakor egy jelentős N1 komponenst rögzítenek a posterolaterális elektródák helyén. Különösen az N1 komponens általában fontosabb az arcok és a testek számára, mint a 8,33 ingerek egyéb kategóriái. Az arcon és a szelektív agyi területeken az fMRI-vel meghatározott stimuláló hatás értékelésével az arcukon és a test N1-összetevőjénél megkíséreltük feltárni, hogy a test arc- és N1-válaszai tükröződtek-e (legalábbis részben) átfedések nélkül, vagy inkább ugyanaz a hálózati tevékenység, mennyiségileg eltérő aktiválási szintekkel.