Извличане на визуално извикани потенциали от ЕЕГ данни, записани по време на fMRI направляван транскраниален магнит
Обобщение
Тази статия описва метод за събиране и анализ на данни за електроенцефалография (ЕЕГ) по време на едновременна транскраниална магнитна стимулация (TMS), ръководена от активиране, разкрито чрез функционално ядрено-магнитен резонанс (fMRI). Описан е метод за премахване на артефакти от TMS и извличане на потенциално свързани събития, заедно с парадигмата и съображенията за експериментален дизайн.
Резюме
Въведение
За да се възползвате както от пространствената, така и от временната разделителна способност, TMS може да осигури едновременна EEG-TMS комбинация. Това обаче изисква методи за премахване на артефакти, генерирани от магнитна стимулация върху ЕЕГ сигнала. Предложени са много малко офлайн математически решения за премахване на артефакти от TMS 16,21,22, въпреки че не е съгласуван нито един метод и нито един метод не може да бъде оптимален за всички експериментални модели. Разработена е и система за "отрязване", състояща се от схема за задържане на проби и задържане, за временно спиране на придобиването на ЕЕГ по време на подаване на импулс TMS 20. Тази техника не изисква специализирано оборудване, но не може да потисне напълно остатъчния TMS артефакт. В тази статия ще опишем адаптация на EEG-TMS методология, разработена от Thut и колеги 19, особено подходяща за ERP проучвания. Тази техника позволява надеждно извличане на ERP, като същевременно премахва всички остатъчни шумови компоненти, причинени от TMS импулса. Фигура 2. Ще продължим да предоставяме общи насоки за успешно експериментално устройство с EEG-TMS.
Друго предизвикателство в изследванията на TMS, разгледани в този методологичен документ, е да се намери най-доброто положение и ъгъл на намотката за прецизно насочване на желаната зона на кората. Ще опишем използването на стереотаксична навигационна система COREGISTER в главата на субекта с предварително получените MRI изображения. Въпреки че навигационната система може да се използва за локализиране на анатомично определени мозъчни структури, насоченото насочване на fMRI е особено полезно, тъй като за много експериментални функции и ефекти точното местоположение на активирането не може да се установи само от маркери. За тези функционални региони от интерес (ROI) дефиницията на зона се прави за всеки участник поотделно.
За да илюстрираме горното, ще дадем пример за проучване, което извършихме по-рано, при което ЕЕГ беше записано едновременно с TMS, ръководено от fMRI активиране 7. В това проучване беше направена двойна дисоциация между лицевия LES. Селективен и телесен селективен: въпреки че ERP на лицето и тялото рискува около една и съща локация на латентност и електроди, насочването към селективните области на лицето и тялото, селективни, дефинирани индивидуално в страничния окципитален лоб, ни позволи да отделим невронните мрежи, които под разтягат всеки ERP отговор. И накрая, ще се опитаме да дадем по-общи съвети за оптимизиране на ЕЕГ записа при прилагане на TMS.
Необходим е абонамент. Моля, препоръчайте JoVE на вашия библиотекар.
Протокол
Опитът се провежда в две отделни сесии. По време на първата сесия се извършва функционален ЯМР експеримент (напр. Функционално подравняване на пистата), за да се дефинират желаните целеви области на TMS върху обект на индивидуална основа. След това резултатите от fMRI се подават в стереотаксична навигационна система за прецизно насочване на TMS. Втората сесия се провежда след анализ на fMRI данни, по време на който ЕЕГ се записва едновременно с TMS. Описаният тук протокол е одобрен от комисията по етика на Медицинския център в Тел Авив Сураски.
В примера, даден в този документ, данните са анализирани с MATLAB Версия 7.7 (R2008b). За обработка на fMRI данни бяха използвани софтуерът MATLAB за статистическо параметрично картографиране (SPM 5) и инструментариум MarsBar.
1. fMRI сесия и анализ на fMRI данни
2. Подготовка на парадигма за експеримента EEG-TMS, която ще позволи ERP извличане
В раздела по-долу е описан метод за събиране на ЕЕГ данни при прилагане на TMS по начин, който позволява надеждна и възпроизводима ERP екстракция 19. Предимството на тази техника е, че лесно се справя с дълготрайния вторичен, TMS артефакт и е здрав достатъчно дори да позволи възстановяване на данни на електроди, разположени точно под TMS на маслото, където артефактът е с най-високо напрежение и най-дълготраен.
3. Настройка на ЕЕГ и невронавигационната система и провеждане на експеримента
TMS Точно насочване на индивидуално определени ROI е възможно с използването на стереотаксична навигационна система, състояща се от инфрачервена камера, инфрачервени сензори, монтирани на главата на участника, и специализиран софтуер.
4. ЕЕГ анализ на данни и ERP изчисления
Необходим е абонамент. Моля, препоръчайте JoVE на вашия библиотекар.
Представителни резултати
Едновременно проведено проучване на ЕЕГ-TMS беше използвано, за да се разкрие дали ERP отговорите на лица и тела, записани на тилната и темпоралната скалпа, са дисоциирани. Когато се представят визуални стимули, значим N1 компонент се записва в заднолатералните електродни места. По-специално, компонентът N1 обикновено е по-важен за лица и тела, отколкото за други категории стимули 8,33. Чрез оценка на стимулиращия ефект върху лицето и селективните области на мозъка на тялото, дефинирани с fMRI на съответното им лице и N1 компонент на тялото, ние се опитахме да разкрием дали лицевите и N1 отговорите на тялото се отразяват (поне частично), без да се припокриват източници, или по-скоро една и съща мрежова активност с количествено различни нива на активиране.