EEG مو الإيقاع في التنمية التقليدية وغير التقليدية

Summary

تقييم إيقاع EEG مو يوفر منهجية فريدة من نوعها لدراسة نشاط الدماغ وعند دمجها مع المقايسات مقرها سلوكيا، يمكن أن يكون أداة قوية لتوضيح جوانب الإدراك الاجتماعي، مثل التقليد، في السكان السريرية.

Abstract

المخ (EEG) هو وسيلة فعالة وكفؤة، وموسع لتقييم وتسجيل نشاط المخ. بالنظر إلى القرار الزماني ممتازة، EEG يمكن استخدامها لدراسة الاستجابة العصبية المتصلة سلوكيات معينة، والدول، أو مؤثرات الخارجية. مثال على هذه الأداة هو تقييم نظام مرآة الخلايا العصبية (MNS) في البشر من خلال فحص إيقاع EEG مو. إيقاع EEG مو، النشاط متذبذبة في نطاق الترددات 8-12 هرتز المسجلة من الأقطاب الكهربائية في موقع مركزي، وقمعت عندما ينفذ الفردية، أو ببساطة يلاحظ، هدف الإجراءات الموجهة. على هذا النحو، وقد اقترح أن تعكس نشاط MNS. وقد افترضوا أن الخلل في نظام مرآة الخلايا العصبية (MNS) يلعب دورا مساهما في العجز الاجتماعي من اضطراب طيف التوحد (ASD). ويمكن بعد ذلك أن تدرس MNS noninvasively في السكان السريرية باستخدام EEG مو إيقاع توهين بمثابة مؤشر لنشاطها. ووصف البروتوكول الاضافييوفر ocol وسيلة لدراسة الوظائف المعرفية الاجتماعية مرتبطة نظريا إلى MNS في الأشخاص الذين يعانون التنمية نموذجية وشاذة، مثل ASD.

Introduction

المخ (EEG) هو وسيلة فعالة وكفؤة، وموسع لتقييم وتسجيل نشاط المخ. كما تطلق الخلايا العصبية في الدماغ، مما يؤدي الجهد يمكن تضخيمها، سجلت، وتمثل بيانيا. القرار الزماني للEEG يسمح لتحليل التغييرات حتى وجيزة في أنماط التذبذب في الدماغ، فضلا عن تحليل استجابة الدماغ للمؤثرات محددة.

على الرغم من كونه أقدم تقنية تصوير الدماغ، التي يعود تاريخها إلى أواخر القرن ^ال 19، لا يزال لديه EEG واسعة النطاق تطبيق. بينما التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي (fMRI) لديها القرار المكانية ممتازة، فقد فقيرة نسبيا القرار الزماني. هذا يمثل قيدا رئيسيا من تقييم الرنين المغناطيسي الوظيفي نظرا للسرعة لا تصدق في العمليات التي تحدث في الدماغ. EEG لديه القدرة على تقييم نشاط الدماغ الكهربائية على مستوى ميلي ثانية واحدة، وتوفير إمكانات طnsight في مراحل المعالجة في الدماغ.

وقد اتسع نطاق التكنولوجيات المتطورة أيضا انطباق EEG. وقد سمحت زيادة في كثافة نظم التسجيل لتطوير تقنيات التعريب المصدر، تخفيف بعض القيود فيما يتعلق EEG القرار المكانية. بالإضافة إلى ذلك، نظم الحديثة قد قللت من المشاركين انشاء الوقت الفردية بشكل كبير، مما يسمح لتقييم السكان لم تكن متاحة سابقا، مثل عينات سريرية ^1-3،28-30 الرضع والأطفال.

بالنظر إلى القرار الزماني ممتازة، EEG يمكن استخدامها لدراسة الاستجابة العصبية المتصلة سلوكيات معينة، والدول، أو مؤثرات الخارجية. مثال على هذه الأداة هو تقييم نظام مرآة الخلايا العصبية (MNS) في البشر. وقد تم تحديد الخلايا العصبية المرآة أصلا في القرود باستخدام الخلايا العصبية تسجيل واحد ^4، التي تثبت مجموعة منالخلايا العصبية التي ردت على كل من التنفيذ والمراقبة من الإجراءات الحركية. ونادرا ما يستخدم هذا الأسلوب التسجيل المباشر من وضع أقطاب كهربائية في الدماغ في البشر، وفقط في الحالات السريرية وخيمة. وقد وفرت EEG طريقة لتقييم MNS من خلال رصد إيقاع EEG مو. وقد تبين هذا النمط التذبذب في نطاق 8-12 هرتز لتخفيف قوة EEG ردا على التنفيذ والمراقبة من الإجراءات الحركية، على غرار النمط الملاحظ في تفعيل القرود ^5-7. وبالمثل، وتحفيز مناطق الدماغ المفترض MNS من خلال تحفيز المغناطيسي عبر الجمجمة (مثل التلفيف الجبهي السفلي) يلغي EEG مو إيقاع ⁸ و EEG مو إيقاع قمع يرتبط مع إشارات BOLD من الرنين المغناطيسي الوظيفي في مناطق مرآة الخلايا العصبية المفترضة في المواضيع ^9، وتوفير دعم إضافي أن هذا الإيقاع الفهارس، على الأقل في جزء منه، والنشاط MNS. وقد سمح تقييم إيقاع EEG مو لإجراء تقييم موسع من فعل الخلايا العصبية المرآةivity في البشر.

يوفر EEG منهجية فريدة من نوعها لدراسة نشاط الدماغ وعند دمجها مع المقايسات مقرها سلوكيا، يمكن أن يكون أداة قوية لتوضيح جوانب الإدراك الاجتماعي، مثل التقليد، في السكان السريرية. علاوة على ذلك، انطباق EEG للاستخدام مع السكان الذين يعانون من ضعف في الإدراك أو اللغة يسمح لنظرة ثاقبة قدرات الأفراد الذين تقنيات التصوير الأخرى أو النماذج السلوكية قد تكون تستخدم أقل بنجاح. يوفر بروتوكول وصف وسيلة لدراسة الوظائف المعرفية الاجتماعية مرتبطة نظريا لنظام الخلايا العصبية المرآة في الأشخاص الذين يعانون التنمية نموذجية وشاذة، مثل اضطراب طيف التوحد.

Protocol

بروتوكول التالية تلتزم المبادئ التوجيهية للمجلس المراجعة المؤسسية جامعة واشنطن.

1. تقييم الكهربية

1. إعداد الدورة
   1. إعداد غرفة واحدة: مكان manipulandum (انظر الشكل 1)، وكتلة خشبية مع جهاز استشعار المرفقة، والذي يرسل علامة ختم الوقت لاقتناء البرمجيات عندما يتم اغتنامها ذلك، على الطاولة في استيعاب متناول المشاركين. تفعيل EEG برامج اقتناء وتبدأ "الدورة الجديدة" (الشكل S1).
   2. إعداد الصافي: حل دافئة من الماء المقطر (1 L)، وكلوريد البوتاسيوم (1 ملعقة طعام)، وشامبو الاطفال (1 ملعقة صغيرة) إلى 104 ° F. نقع 128 القطب كثيفة مجموعة نظام EEG في محلول ملحي تحسنت.
   3. إعداد المشاركين: تأكد من أن المشاركين يجلس بشكل مريح حوالي 75 سم من شاشة عرض الحوافز وكاملة في ضوء كاميرا الفيديوالحقبة. العثور على وبمناسبة قمة الرأس على رأس المشاركين مع علامة الجلد. قياس الرأس من خلال إيجاد تقاطع نقطة الوسط بين الأنيفى وinion ونقطة الوسط بين preauriculars.
   4. صافي التطبيق: ضع قبعة على رأسه EEG المشارك بحيث يتم وضع قطب كهربائي قمة الرأس مباشرة فوق علامة قمة الرأس. تحقق ممانعات وضمان أن ممانعات هي دون الحد الأدنى المناسب لنظام EEG في استخدام (الشكل S2).
   5. تبدأ الدورة تسجيل اللقطات الفيديو.
2. تسجيل الإعداد: مرجع إشارة إلى القطب قمة الرأس. مرشح التناظرية بين 0.1 و 100 هرتز، تضخيم الإشارات، ورقمنة على 500 عينة / ثانية.
3. عرض الحوافز: مشارك الحاضر مع 3 شروط: مراقبة وتنفيذ وراحة، مقتبسة من النموذج الذي وضعه Muthukumaraswamy وزملاؤه ^5.
   1. مراقبة حالة: إرشاد المشاركين على الجلوس بهدوء ومشاهدةشريط فيديو لشخص يمسك manipulandum. كل محاكمة يجب أن تستمر 6 ثوانى. الوقت الفيديو بشكل مسبق لمراقبة المحاكمات بدقة للتأكد من أن فهم احظ يحدث بالضبط في 3 ثانية. رصد اهتمام المشاركين البصرية أثناء المهمة، وبمناسبة المحاكمات خلالها لا يذهبون إلى الشاشة ليتم التخلص منها خلال مرحلة ما بعد المعالجة.
   2. تنفيذ الشرط: إرشاد المشاركين على الجلوس بهدوء مع الحق يستريح ناحية أسفل manipulandum، وعند سماع الاشارة السمعية بشكل مسبق، لتقليد انتزاع manipulandum من مراقبة حالة مقطع فيديو. كل محاكمة يجب أن تستمر 6 ثوانى. ضمان أن يتم تقديم جديلة السمعية في تمام 3 ثانية بواسطة prerecording مسار السمعية التي تحافظ على توقيت باستمرار تنفيذ جديلة والفاصل الزمني بين المحاكمة. الاستفادة من أجهزة الاستشعار على manipulandum لتسجيل بالضبط الوقت الذي يحدث فهم المشارك (الشكل S3).
   3. حالة بقية: إرشاد المشاركين إلى الجلوس quieTLY بعيون مفتوحة وسلبي نلاحظ التقاطع صغيرة على الشاشة التحفيز. سجل EEG المستمر خلال حالة بقية لمدة 3 دقائق.
   4. لكل من مراقبة وتنفيذ الشروط، وكتل عشوائية من عشر تجارب الحاضر، أي ما مجموعه أربعين المحاكمات في الشرط. تأكد من أن صورة manipulandum يبقى على الشاشة طوال مراقبة وتنفيذ كتل، بما في ذلك بين المحاكمات. إدارة حالة راحة في الانتهاء من مراقبة وتنفيذ الشروط.
4. معالجة المعلومات
   1. بعد جمع البيانات، وإعادة فحص ممانعات. ملاحظة أية تغييرات على مستويات مقاومة. إنهاء اقتناء تسجيل البرمجيات.
   2. معالجة ما بعد: Rereference EEG إشارة إلى متوسط. شريحة البيانات EEG المستمر في أربعين المحاكمات 6 ثوانى لكل حالة (الشكل S4).
   3. إجراء الكشف الآلي قطعة أثرية. استخدام الخوارزميات الآلي لتفقد قطاعات للحركة الفنية عن طريق تحديد سرعة متوسط ​​سعة exceedinز 200 μV، التفاضلية متوسط ​​سعة تتجاوز 100 μV، وصفر التباين في محاكمة معينة (الشكل S5).
   4. إجراء الكشف اليدوي قطعة أثرية عن طريق التفتيش بصريا البيانات وتؤكد مع استعراض الفيديو من الدورة لإزالة جميع المحاكمات في حالة المراقبة الملوثة مع أي قطعة أثرية الحركة وجميع المحاكمات في حالة تنفيذ الملوثة مع أي قطعة أثرية الحركة لا علاقة لها فتة فهم. استبعاد التجارب مع قطعة أثرية هامة من التحليل. تجاهل أي محاكمات التي تم وضع علامة خلال اقتناء كما لم يحضر. دراسة وملاحظة نسبة رفض محاكمة لكل مجموعة التشخيص قيد التحليل.
5. تحليل البيانات
   1. في Muthukumaraswamy وآخرون. ^5، الجزء تنظيفها المحاكمات في العهود 2 ثانية تتكون من 1 ثانية من البيانات قبل قبضة و1 ثانية بعد لكل من مراقبة (كما تميزت الكهروضوئية) وتنفيذ (كما تميزت استشعار manipulandum) الظروف. الجزء جانحنى 2 العهود ثانية من حالة الراحة.
   2. تحويل فورييه السريع (الاتحاد الفرنسي للتنس) كل قطعة. حدد مجموعة من ثمانية أقطاب كهربائية على كل نصف الكرة الأرضية المحيطة مواقف C3 و C4 القياسية للتحليلات الإحصائية (بعد Muthukumaraswamy وآخرون. ⁵ و بيرنييه وآخرون. ³⁾ (الشكل 2). لكل حالة، متوسط ​​القوة عبر التجارب المشمولة في حساب أطياف السلطة.
   3. حساب مو توهين عن طريق فحص متوسط ​​القوة خلال إما التنفيذ أو مراقبة عمل المحرك، وفقا لمتوسط ​​الطاقة أثناء حالة الراحة، عبر مجموعة هرتز 8-13. استخدام سجل من هذه النسبة لتحديد درجة التوهين. ملاحظة: يمثل قيمة سالبة توهين أثناء التنفيذ أو المراقبة، في حين يمثل قيمة إيجابية تكبير. هذه المنهجية يأخذ بعين الاعتبار التباين بين الأفراد، وغير الطبيعية من القيم المعبر عنها في شكل نسبة. <ر /> ملاحظة: تم تطوير هذا البروتوكول باستخدام 128 القطب كثيفة مجموعة نظام EEG مع محطة نت برنامج الإصدار 4.1. في حين أن الخطوات الأساسية متشابهة عبر أنظمة EEG، قد تختلف بروتوكولات اقتناء والتحليل.

2. توصيف عينة

1. تحديد السكان المريض المحتملين للمشاركة في النموذج من خلال سجلات البحوث، وقوائم المشاركين السابقة، أو إحالات من العيادات والأطباء المنطقة.
2. الشاشة المشاركين المحتملين لاحتمال تلبية المعايير التشخيصية لبناء السريرية (مثل اضطراب طيف التوحد) وتحديد أي معايير الاستبعاد، مثل وجود إصابة في الرأس، ورم، والتاريخ الاستيلاء، أو استخدام الأدوية المضادة للتشنج أو الباربيتورات التي قد تشوه إشارة الكهربية.
3. تأكيد الحالة التشخيصية من السكان المريض من خلال استخدام الأدوات الذهب التشخيص القياسية (مثل تشخيص التوحد مقابلة رعvised (ADI-R ¹¹⁾ وتشخيص التوحد مراقبة الجدول الزمني للعام (ADOS-G، ¹²⁾ من قبل الطبيب الخبير التالية الدليل التشخيصي والإحصائي تدار - 5 ^الطبعة (DSM-5) معايير ^13.
4. تحديد العينة التي يتم المقارنة على متغيرات ذات الصلة من الفائدة، مثل العمر والجنس والقدرة المعرفية، الخ

النتائج

البالغين نموذجية والأطفال والرضع وقد أثبتت على الدوام مو إيقاع حد سواء أثناء التنفيذ والمراقبة من الإجراءات عبر مجموعة متنوعة من النماذج والمحفزات ^{5، 14-30.} المترجمة التوهين في هذا النطاق التردد باستمرار عبر الأقطاب المركزية (الشكل 3) مشيرا إلى أن هذا لي...

Discussion

يتطلب نجاح اقتناء وتجهيز وتحليل البيانات المتعلقة الكهربية على إيقاع مو وتطبيق للسكان السريرية 1) تطبيق EEG الأدوات المنهجية، 2) الكشف عن القطع الأثرية الحذر والحد من البيانات، 3) تحديد دقيق لإيقاع مو، و4) توصيف دقيق للسكان السريرية وتحديد مجموعات المراقبة المناسبة....

Materials

Name	Company	Catalog Number	Comments
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