Extragerea potențialelor evocate vizual din datele EEG înregistrate în timpul magnetice transcraniene ghidate de fMRI
rezumat
Această lucrare descrie o metodă de colectare și analiză a datelor de electroencefalografie (EEG) în timpul stimulării magnetice transcraniene simultane (TMS) ghidată de activări dezvăluite prin imagistica prin rezonanță magnetică funcțională (fMRI). O metodă pentru îndepărtarea și extragerea artefactelor TMS a potențialelor evenimente legate este descrisă împreună cu paradigma și considerațiile de proiectare experimentală.
Abstract
Introducere
Pentru a profita atât de rezoluția spațială, cât și de cea temporală pe care TMS le poate oferi o combinație simultană EEG-TMS poate fi aplicată. Cu toate acestea, acest lucru necesită metode pentru îndepărtarea artefactelor generate de stimularea magnetică pe semnalul EEG. S-au propus foarte puține soluții matematice offline pentru îndepărtarea artefactelor TMS 16,21,22, deși nu este convenită nicio metodă și nici o metodă nu poate fi optimă pentru toate modelele experimentale. Un sistem de „tăiere”, format dintr-un circuit de eșantionare și reținere, a fost, de asemenea, dezvoltat pentru a opri temporar achiziția EEG în timpul livrării impulsului TMS 20. Această tehnică nu necesită echipament specializat, dar nu poate suprima complet artefactul TMS rezidual. În acest articol, vom descrie o adaptare a unei metodologii EEG-TMS dezvoltată de Thut și colegii 19, potrivită în special pentru studiile ERP. Această tehnică permite extragerea fiabilă a ERP în timp ce îndepărtează toate componentele de zgomot rezidual cauzate de pulsul TMS. Figura 2. Vom continua să oferim îndrumări generale către un dispozitiv experimental EEG-TMS de succes.
O altă provocare în studiile TMS abordate în această lucrare metodologică este de a găsi cea mai bună poziție și unghiul bobinei pentru direcționarea precisă a zonei corticale dorite. Vom descrie utilizarea unui sistem de navigație stereotactică COREGISTER la capul subiectului cu imaginile RMN funcționale pre-dobândite. Deși sistemul de navigație poate fi utilizat pentru localizarea structurilor cerebrale definite din punct de vedere anatomic, direcționarea fMRI ghidată este deosebit de utilă, deoarece pentru multe funcții și efecte experimentale locația precisă a activării nu poate fi dedusă doar din markeri. Pentru aceste regiuni funcționale de interes (ROI), definiția unei zone este făcută individual pentru fiecare participant.
Pentru a ilustra cele de mai sus, vom da un exemplu de studiu pe care l-am efectuat anterior, în care EEG a fost înregistrat simultan cu TMS ghidat de activări fMRI 7. În acest studiu, s-a făcut o dublă disociere între LES facial și selectiv corporal: deși ERP pentru față și corp poisk în jurul aceleiași latențe și situsuri ale electrodului, vizarea zonelor selective ale feței și a zonelor selective ale corpului definite individual în lobul occipital lateral ne-a permis să disociem rețelele neuronale care sub-întind fiecare răspuns ERP. În cele din urmă, vom încerca să oferim sfaturi mai generale pentru optimizarea înregistrării EEG atunci când aplicăm TMS.
Abonament necesar. Vă rugăm să recomandați JoVE bibliotecarului dvs.
Protocol
Experiența are loc în două sesiuni separate. În timpul primei sesiuni se efectuează un experiment RMN funcțional (de exemplu, o aliniere funcțională a pistelor) pentru a defini zonele țintă TMS dorite pe un obiect în mod individual. Rezultatele fMRI sunt apoi introduse într-un sistem de navigație stereotaxic pentru o direcționare precisă a TMS. A doua sesiune are loc în urma analizei datelor fMRI, timp în care EEG este înregistrat simultan cu TMS. Protocolul descris aici a fost aprobat de comitetul de etică al Centrului Medical Sourasky din Tel-Aviv.
În exemplul dat în acest document, datele au fost analizate cu MATLAB Versiunea 7.7 (R2008b). Pentru procesarea datelor fMRI au fost utilizate software-ul MATLAB și MarsBar pentru programul de cartografiere parametrică statistică (SPM 5) pentru SPM 23.
1. sesiunea fMRI și analiza datelor fMRI
2. Pregătirea unei paradigme pentru experimentul EEG-TMS care va permite extragerea ERP
În secțiunea de mai jos este descrisă o metodă de colectare a datelor EEG atunci când se aplică TMS într-un mod care permite extragerea ERP fiabilă și reproductibilă 19. Avantajul acestei tehnici este că manipulează cu ușurință artefactul secundar de lungă durată, TMS, și este robust suficient chiar pentru a permite recuperarea datelor la electrozi situați chiar sub TMS de ulei, unde artefactul are cea mai mare tensiune și cea mai lungă durată.
3. Configurarea EEG și a sistemului de neuronavigație și efectuarea experimentului
TMS Direcționarea precisă a ROI-urilor definite individual este posibilă cu utilizarea unui sistem de navigație stereotaxic, format dintr-o cameră cu infraroșu, senzori cu infraroșu montați pe capul participantului și software specializat.
4. Analiza datelor EEG și calculul ERP
Abonament necesar. Vă rugăm să recomandați JoVE bibliotecarului dvs.
Rezultate reprezentative
O anchetă simultană EEG-TMS a fost utilizată pentru a releva dacă răspunsurile ERP ale fețelor și corpurilor înregistrate pe scalpul occipitotemporal sunt disociate. Când sunt prezentați stimuli vizuali, o componentă N1 semnificativă este înregistrată la locurile electrodului posterolateral. În special, componenta N1 este în general mai importantă pentru fețe și corpuri decât pentru alte categorii de stimuli 8,33. Prin evaluarea efectului stimulator asupra feței și a zonelor cerebrale selective ale corpului definite cu RMN pe fața lor respectivă și pe componenta N1 a corpului, am încercat să dezvăluim dacă răspunsurile faciale și N1 ale corpului s-au reflectat (cel puțin parțial) fără a se suprapune surse sau mai degrabă aceeași activitate de rețea cu niveluri de activare cantitativ diferite.