Diese Arbeit wurde von der NSF gewähren BCS0745880 unterstützt.

I. Einleitung Im Bereich der Cognitive Neuroscience, der funktionellen Magnetresonanztomographie (fMRI) hat sich zum Standard-Methode der Analyse. Die Popularität von fMRI stammt zum Teil aus leicht erhältlichen Datenerfassungs-und Analyse-Techniken zusätzlich zu leicht interpretierbare Ergebnisse, dass die Hirnregionen mit einer bestimmten kognitiven Prozess zugeordnet Highlight. Allerdings hat fMRI schlechte zeitliche Auflösung und kann daher nicht verfolgen die rasche zeitliche Dynamik der Funktionsweise des Gehirns. Wenn kognitive Neurowissenschaftler in erster Linie nutzen fMRI fortsetzen, wird das resultierende Bild der Funktion des Gehirns werden stark defizitär. Event-Potentiale (EKP) sind viel seltener, obwohl diese Methode bietet hervorragende zeitliche Auflösung verwendet. Der Zweck des vorliegenden Artikels ist es, detailliert die wichtigsten Techniken in hoher Dichte ERP Datenerfassung beteiligt. Es ist zu hoffen, dass diese Informationen dem verstärkten Einsatz von ERP in Cognitive Neuroscience fördern. II. Allgemeine Ausrüstung Setup- ERP-Daten sind in der Regel an einem Ort mit einer niedrigen Umgebungstemperatur elektromagnetischen Feldstärke, um Interferenzen mit der neuronale Signal zu minimieren gemessen. Zur Minimierung solcher Störungen sind ERPs oft in einem abgeschirmten Metallgehäuse Kammer (dh ein Faraday-Käfig) gemessen, aber es kann möglich sein, eine ungeschirmte Lage mit einem akzeptablen Niveau der Umgebungstemperatur Feldstärke (1 mg oder weniger, was gemessen werden kann, finden ein elektromagnetisches Feld m). Jede Elektrode eine Verbindung zu einem Verstärker, der wiederum eine Verbindung zu einem Datenerfassung Computer. Ein separater Computer für Stimulus-Präsentation verwendet. Zur Minimierung der Eingriffe in das neuronale Signal, nur wesentlich angetrieben Komponenten innerhalb des abgeschirmten Kammer oder in der Nähe der Aufnahmeort, wie der Reiz-Display und die Antwort Tastatur (z. B. sollte untergebracht werden können Lampen verwendet werden, um in Elektrode Anwendung zu unterstützen, sollte aber während der Aufnahme powered). Ein Video Switch kann verwendet werden, um entweder die Datenerfassung Computer oder der Stimulus-Präsentation Computer auf einem einzigen Monitor angezeigt werden. Wenn einer abgeschirmten Kammer verwendet wird, kann alle Kabel durch einen kleinen Kanal in der Wand (das ist ein paar Zentimeter im Durchmesser) oder eine rissige Tür laufen. Die Teilnehmer sollten in einem bequemen Stuhl mit Armlehnen und einer Rückenhöhe, dass Schulter-Unterstützung bietet, um Nackenmuskulatur Artefakt zu minimieren sitzen, sondern ermöglicht den Zugriff auf hinteren unteren Elektroden für nachfolgende Elektrodenimpedanz Reduktion. Wir verwenden einen abgeschirmten Raum (erbaut von Global Partners in Abschirmung, Inc., Passaic, NJ) und einem 128-Kanal-Quik-Cap/SynAmps 2 Neuroscan System (Compumedics USA, Charlotte, NC). III. Cap Placement und Electrode Digitalisierung Die Elektroden sind in der Regel in einer Spandex Kappe, die erheblich reduziert Einwirkzeit eingebettet. Allerdings sind die relativen Elektrode Standorten in eine Kappe befestigt, die eliminiert die Möglichkeit der Verwendung von Standard-Elektroden-Konfigurationen, wie die 10-20 Elektrodensystem 1 oder eine höhere Dichte Variante wie die 5.10 Elektrodensystem 2, die genau auf positioniert sind einen einzelnen Teilnehmer Grundlage. Für die Präsentation der Endergebnisse in einem Standardformat, diktierte positionieren wir Elektrode Oz für jeden Teilnehmer an den ungefähren Standort des 10-5 Elektrodensystem (und dann Etikett alle Elektroden entsprechend ihrer ungefähren 10-5 Elektrodensystem Positionen). Bei der Anwendung der Kappe, sicher hat es links-rechts-Symmetrie, mit Mittellinie Elektroden über der Mittellinie des Kopfes platziert, und dass die meisten posterior-inferior Elektroden sind besser als der Schädel-Hals-Grenze zu Nackenmuskulatur Artefakt zu vermeiden. Während ein Kinnriemen angemessen halten wird die Kappe in Position, können Anbringen der Seitenbänder um eine maßgeschneiderte Gürtel in Hüfthöhe mit Klettverschlüssen zu verbessern seitlichen Elektrode Kontakt mit dem Kopf. Elektroden neben den Augen auch für die anschließende Entfernung von Augen-Bewegung oder Blinken Artefakte angewendet werden. Obwohl es vernünftig ist anzunehmen, dass die Platzierung der Elektroden ist relativ konsistent über die Teilnehmer, werden die Unterschiede in Kopfgröße und Elektrodenkappe Platzierung produzieren Elektrode Lage Variabilität. Um diese Variabilität kann Elektrode Standorten für jeden Teilnehmer gemessen werden. Wir verwenden eine Polhemus FASTRAK Digitizer (Colchester, VT), die einen Sender, drei Empfängern, die auf die Kappe mit Klettverschluss (für Teilnehmer Bewegung richtig) montiert, und ein Stift für die Aufnahme jeder Elektrode Lage (diese Hardware ist kompatibel mit Neuroscan die SCAN / includes 3DSpaceDx Software, die wir für die Datenerfassung zu verwenden). Unabhängig davon, welche Digitizer verwendet wird, sollte es Setup nach dem vorgegebenen Richtlinien, wie zB die Vermeidung der Nähe von großen metallischen Gegenständen und Trennen Sender und Empfänger zu verlegen. Der Digitizer ist kalibriert und auf ihre Richtigkeit geprüft werden und sollte verschoben werden, wenn necessary, an einen anderen Ort, bis die räumliche Lokalisierung korrekt ist. IV. Reduzierung Elektrodenimpedanzen Nach der Elektrode Standorten digitalisiert sind, sollten die Teilnehmer bequem sitzen in der Aufnahme Stuhl. Einige Teilnehmer finden es bequemer, wenn ein gefaltetes Handtuch ist leicht zwischen die Schultern und die Stuhllehne versteckt. Dann sollte die Multi-Elektroden-Kappe in den Verstärker angeschlossen werden. Die Impedanz der einzelnen Elektroden müssen, dass sie unterhalb einer vorgegebenen Schwelle gesenkt werden. Dies wird durch das Einspritzen einer leitenden Gel in jede Elektrode Öffnung, die es erlauben Strom zwischen der Kopfhaut und der darüber liegenden Elektrode fließen Wille geschehe. Um die Möglichkeit von Cross-Kontamination Teilnehmer, eine neue sterile Spritze und stumpfe Spitze Nadel muss für jeden Teilnehmer verwendet werden. Es ist bemerkenswert, dass, obwohl 5 k &amp; Omegal ist ein Standard-Impedanz-Schwelle, eine etwas höhere Schwelle eingesetzt werden können, wenn die Umgebungstemperatur elektromagnetischen Feldstärke ist sehr gering sein. Wir nutzen die Neuroscan SCAN Software Elektrodenimpedanz, die Impedanz-Ebene zeigt nach Farbe für alle Elektroden in Echtzeit zu messen. Es gibt eine Reihe von Techniken, die Beschleunigung der Impedanz Reduktion, die die meiste Zeit in Anspruch Aspekt der ERP Datenerfassung kann. Es ist wichtig zu bedenken, dass das Ziel der Anwendung des Gels zwischen der Kopfhaut und der unmittelbar darüber liegenden Elektrode beschränken ist. Es wird empfohlen, dass die dominante Hand die Spritze und Anwendung des Gels zu steuern, während die nicht-dominante Hand führt andere Funktionen. Die Spritze mit der Durchführung von Gel kann gegen den Kopf mit keiner der Teilnehmer Beschwerden Rest gefüllt, sollte aber nie gegen den Kopf gedrückt werden. Erstens, für eine bestimmte Elektrode ist es oft nützlich, ein paar Kreise mit der Spritze zu machen, während es gegen den Kopfstützen, die dazwischen liegenden Haare zu bewegen. Nach diesem, während leichtes Andrücken der Elektrode nach unten mit der nicht dominanten Hand, sollte eine kleine Menge des Gels auf die Kopfhaut injiziert werden und dann die Spritze sollte herausgezogen werden, während weiterhin Gel zu injizieren, um ein Gel Brücke zwischen der Kopfhaut und die machen Elektrode. Gel, dass ragt aus der Elektrode Eröffnung off sollte mit einem Tuch abgewischt werden und verworfen. In einigen Fällen wird die Durchführung Gel verbinden benachbarten Elektroden, so dass Impedanzen verbunden werden - das reduziert räumliche Auflösung, sondern ist in der Regel von geringer Bedeutung, da es eine hohe Anzahl von Elektroden werden. Gel sollte zuerst auf den Boden und Referenz-Elektroden angelegt werden, und wenn der erste Satz von Elektrodenimpedanzen alle hoch bleiben Gel sollte auf diese beiden Elektroden erneut angewendet werden. Als Gel-Regel wird immer leitend im Laufe der Zeit, ist eine Strategie, um Gel in Elektroden innerhalb einer Kopfhaut Quadranten (wie z. B. den rechten hinteren Kopfhaut) zu injizieren, bis alle Impedanzen zu verringern, injizieren Gel in Elektroden innerhalb der nächsten Quadranten, bis alle Impedanzen zu verringern beginnen beginnen , und dann radeln durch die Quadranten re-injiziert Gel in die höchste Impedanz Elektroden. Es sollte hervorgehoben werden, dass das Gel Bewerbung sollte nie der Teilnehmer Unbehagen, und es sollte deutlich gemacht, die Teilnehmer, dass sie irgendwelche Beschwerden zu verbalisieren, so dass die entsprechende Aktion gestoppt werden kann. V. Datenaufzeichnung Vor der Aufnahme beginnt, sollten die Teilnehmer ermutigt werden, in eine komfortable Position zu bringen und zu entspannen, Nacken-Muskulatur Artefakt zu minimieren und zu vermeiden Kopfbewegungen, dass der Kontakt zwischen den hinteren Elektroden und die Rückenlehne zu produzieren könnten. Es sollte dem Teilnehmer betont werden, dass während der Aufnahme sollten sie relativ ruhig bleiben, da wesentliche Bewegung des Stuhls (in der Regel enthält ein Metallrahmen) können elektromagnetische Störungen verursachen. Die Teilnehmer sollten dann eine Antwort erhalten Tastatur und alle nicht benötigten Geräte in der Nähe der Teilnehmer, wie Lampen, sollten entfernt oder deaktiviert. Um für die nachfolgende Veranstaltung im Zusammenhang mit Analysen, muss der Beginn eines jeden Reiz Ereignis signalisiert / durch den Reiz Computer ausgelöst werden und empfangen und zusammen mit den elektrophysiologischen Daten gespeichert. Wir senden diese Triggerimpulse bei jedem Beginn des Stimulus über den parallelen Anschluss via E-Prime-Programme (Psychologie Software Tools, Inc., Pittsburgh, PA), dass benutzerdefinierte InLine-Port-Initialisierung und Trigger-Skripte, die frei verfügbar sind 3 enthalten, und die Auslöser sind empfangen und gespeichert durch die Scan-Software. Port-Konfiguration Pin-Outs sollte verwiesen, um sicherzustellen, gültigen Trigger-Werte verwendet werden. Von Bedeutung sind die meisten Verstärker High-Pass Filter-Einstellungen akzeptabel, da die Ziel ist es einfach zu sehr niedrigen Frequenz Komponenten (wie DC), die irrelevant für die transiente neuronale Reaktion zu entfernen. Im Gegensatz dazu variieren akzeptable Low-Pass-Filter-Einstellungen auf dem Recording-Umgebung abhängig. In Umgebungen mit sehr niedrigen Umgebungstemperaturen elektromagnetische Störungen ein Low-Pass-Filter mit einer sehr hohen Grenzfrequenz (z. B. 200 Hz) verwendet werden können, dieh minimiert Verzerrungen der neuronalen Antwort, die enthalten höhere Frequenzen hat. In Umgebungen mit höheren Störpegel, eine niedrigere Grenzfrequenz (zB 80 Hz) und ein 60 Hz Notch-Filter kann verwendet werden, so dass die elektrophysiologische Reaktion durch das neuronale Signal dominiert wird. Beachten Sie, dass die Filterung auch in der Software durchgeführt werden, nachdem die Daten erfasst, obwohl Filterung am Verstärkerstufe erzeugt oft weniger Signalverzerrung. VI. Reinigung des Cap Die Multi-Elektroden-Kappe muss gründlich gereinigt und desinfiziert werden sofort nach Datenerfassung abgeschlossen ist. Wir beginnen mit Einweichen der Kappe in warmem Wasser für 5-10 Minuten und dann spülen jede Elektrode mit einem laufenden Wasserstrahl gründlich entfernen Sie alle leitenden Gel. Das stumpfe Ende eines Holzstab Wattestäbchen kann verwendet werden, um die Löcher in den Elektroden deutlich werden. Dann werden wir genießen die Kappe in eine seifige warmen Wasserbad (bestehend aus 4 Liter Wasser und 1-2 Unzen Dial) für 30 Minuten, um sicherzustellen, dass alle das Gel entfernt wurde, gefolgt von gründlichem Ausspülen mit Wasser. Zur Vermeidung von Cross-Kontamination Teilnehmer muss die Kappe für 15-30 Minuten in einem geeigneten Wasser / Desinfektionsmittel mischen (z. B. 4 Teile Wasser zu 1 Teil Envirocide) einweichen und dann gründlich mit Wasser abgespült werden. Wenn Aufhängen der Kappe, um zu trocknen, sollte sie symmetrisch und ohne Spannung gesetzt werden, da sie einen gewissen Grad an dessen Trocknung Position, die, wenn unregelmäßige die Leichtigkeit der nachfolgenden Impedanz Reduzierung reduzieren können. Kann behalten VII. Analysis Overview Daten-Vorverarbeitung 4 besteht aus mehreren Schritten, einschließlich Ausschluss von Elektroden, die arm oder Wackelkontakt hatte, die Entfernung von blink Artefakte, Baseline-Korrektur und zusätzliche High-Pass oder Tiefpassfilterung. Pre-Processing wird von Event-bezogenen durchschnittlich gefolgt, und die räumliche Auflösung kann durch die Durchführung ERP Quelllokalisierung 5 verbessert werden. Wir nutzen die BESA-Analyse-Software (Gräfelfing, Deutschland) für Pre-Processing-, Event-Mittelung und Quelllokalisierung (BEG bietet regelmäßig zweitägige Analyse Kurse), mit zusätzlichen Analyse exportiert Event-bezogene durchschnittliche Dateien mit benutzerdefinierten Skripts geschrieben durchgeführt in MATLAB (The MathWorks, Natick, MA).

<ol>
	<li>Jasper, H. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+ten-twenty+electrode+system+of+the+International+Federation.">The ten-twenty electrode system of the International Federation.</a> Electroencephalogr. Clin. Neurophysiol. 10, 371-375 (1958).</li><li>Oostenveld, R., Praamstra, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+five+percent+electrode+system+for+high-resolution+EEG+and+ERP+measurements.">The five percent electrode system for high-resolution EEG and ERP measurements.</a> Clin. Neurophysiol. 112, 713-719 (2001).</li><li>Slotnick, S. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rapid+retinotopic+reactivation+during+spatial+memory.">Rapid retinotopic reactivation during spatial memory.</a> Brain Res. 1268, 97-111 (2009).</li><li>Slotnick, S. D., Handy, T. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Source+localization+of+ERP+generators.+In+Event-Related+Potentials:+A+Methods+Handbook.">Source localization of ERP generators. In Event-Related Potentials: A Methods Handbook.</a> , 149-166 (2004).</li></ol>

high density event-related potential  data acquisition in cognitive neuroscience

Funktionelle Kernspintomographie (fMRI) ist derzeit der Standard-Methode zur Bewertung Hirnfunktion im Bereich der Cognitive Neuroscience, zum Teil weil fMRI Datenerfassungs-und Analyse-Techniken leicht verfügbar sind. Da fMRI hat hervorragende räumliche Auflösung, aber schlechte zeitliche Auflösung, kann diese Methode nur verwendet werden, um die räumliche Lage der Hirnaktivität mit einer bestimmten kognitiven Prozess (und zeigt so gut wie nichts über den zeitlichen Verlauf der Aktivität des Gehirns) assoziiert zu identifizieren. Im Gegensatz dazu ereignisbezogene Potential (ERP)-Aufnahme, eine Methode, die viel weniger häufig als fMRI verwendet wird, verfügt über exzellente zeitliche Auflösung und somit eine schnelle zeitliche Modulationen in neuronale Aktivität zu verfolgen. Leider sind ERPs unter in Cognitive Neuroscience verwendet werden, da die Datenerfassung Techniken nicht leicht verfügbar sind und eine geringe Dichte ERP Aufnahme hat eine schlechte räumliche Auflösung. In dem Bemühen, den verstärkten Einsatz von ERP in Cognitive Neuroscience, der vorliegende Artikel Details wichtigsten Techniken in hoher Dichte ERP Datenerfassung beteiligt zu fördern. Entscheidend ist, bieten eine hohe Dichte EKPs das Versprechen von hervorragender zeitlicher Auflösung und eine gute räumliche Auflösung (oder sehr gute räumliche Auflösung, wenn sie mit fMRI gekoppelt), die erforderlich sind, um die räumlich-zeitliche Dynamik der Funktion des menschlichen Gehirns zu erfassen.

Watch this Scientific Journal Video about High Density Event-related Potential  Data Acquisition in Cognitive Neuroscience at JoVE.com

High Density Event-related Potential  Data Acquisition in Cognitive Neuroscience

Event-Related Potentials (ERP)-Aufnahme ist unter in Cognitive Neuroscience verwendet werden, da die Datenerfassung Techniken nicht leicht verfügbar sind und diese Methode hat oft schlechte räumliche Auflösung. Zur Förderung der verstärkten Nutzung von ERP in Cognitive Neuroscience, der vorliegende Artikel Details wichtigsten Techniken in hoher Dichte ERP Datenerfassung beteiligt.

High Density Event-Related Potential Data Acquisition in Cognitive Neuroscience

Functional magnetic resonance imaging (fMRI) is currently the standard method of evaluating brain function in the field of Cognitive Neuroscience, in part ...

high-density-event-related-potential-data-acquisition-cognitive

Research

JoVE Journal

Neuroscience

12.5K Aufrufe.  Boston College. Event-Related Potentials (ERP)-Aufnahme ist unter in Cognitive Neuroscience verwendet werden, da die Datenerfassung Techniken nicht leicht verfügbar sind und diese Methode hat oft schlechte räumliche Auflösung. Zur Förderung der verstärkten Nutzung von ERP in Cognitive Neuroscience, der vorliegende Artikel Details wichtigsten Techniken in hoher Dichte ERP Datenerfassung beteiligt.

Serie: High Density Event-related Potential  Data Acquisition in Cognitive Neuroscience

Applications of EEG Neuroimaging Data: Event-related Potentials, Spectral Power, and Multiscale Entropy

When considering human neuroimaging data, an appreciation of signal variability represents a fundamental innovation in the way we think about brain signal. Typically, researchers represent the brain's response as the mean across repeated experimental trials and disregard signal fluctuations over time as "noise". However, it is becoming clear that brain signal variability conveys meaningful functional information about neural network dynamics. This article describes the novel method of multiscale entropy (MSE) for quantifying brain signal variability. MSE may be particularly informative of neural network dynamics because it shows timescale dependence and sensitivity to linear and nonlinear dynamics in the data.

Neuroimaging researchers typically consider the brain's response as the mean activity across repeated experimental trials and disregard signal variability over time as "noise". However, it is becoming clear that there is signal in that noise. This article describes the novel method of multiscale entropy for quantifying brain signal variability in the time domain.

Anwendungen von EEG Neuroimaging Daten: Ereignis-korrelierte Potenziale, Spectral Power und Multiscale Entropy

When considering human neuroimaging data, an appreciation of signal variability represents a fundamental innovation in the way we think about brain ...

Forschung

Neurowissenschaften

Somatosensory Event-related Potentials from Orofacial Skin Stretch Stimulation

Cortical processing associated with orofacial somatosensory function in speech has received limited experimental attention due to the difficulty of providing precise and controlled stimulation. This article introduces a technique for recording somatosensory event-related potentials (ERP) that uses a novel mechanical stimulation method involving skin deformation using a robotic device. Controlled deformation of the facial skin is used to modulate kinesthetic inputs through excitation of cutaneous mechanoreceptors. By combining somatosensory stimulation with electroencephalographic recording, somatosensory evoked responses can be successfully measured at the level of the cortex. Somatosensory stimulation can be combined with the stimulation of other sensory modalities to assess multisensory interactions. For speech, orofacial stimulation is combined with speech sound stimulation to assess the contribution of multi-sensory processing including the effects of timing differences. The ability to precisely control orofacial somatosensory stimulation during speech perception and speech production with ERP recording is an important tool that provides new insight into the neural organization and neural representations for speech.

This paper introduces a method for obtaining somatosensory event-related potentials following orofacial skin stretch stimulation. The current method can be used to evaluate the contribution of somatosensory afferents to both speech production and speech perception.

Somatosensorischen Ereignis-korrelierte Potenziale von Orofaziale Haut Stretch Stimulation

Cortical processing associated with orofacial somatosensory function in speech has received limited experimental attention due to the difficulty of ...

High-density Electroencephalographic Acquisition in a Rodent Model Using Low-cost and Open-source Resources

Advanced electroencephalographic analysis techniques requiring high spatial resolution, including electrical source imaging and measures of network connectivity, are applicable to an expanding variety of questions in neuroscience. Performing these kinds of analyses in a rodent model requires higher electrode density than traditional screw electrodes can accomplish. While higher-density electroencephalographic montages for rodents exist, they are of limited availability to most researchers, are not robust enough for repeated experiments over an extended period of time, or are limited to use in anesthetized rodents.1-3 A proposed low-cost method for constructing a durable, high-count, transcranial electrode array, consisting of bilaterally implantable headpieces is investigated as a means to perform advanced electroencephalogram analyses in mice or rats.

Procedures for headpiece fabrication and surgical implantation necessary to produce high signal to noise, low-impedance electroencephalographic and electromyographic signals are presented. While the methodology is useful in both rats and mice, this manuscript focuses on the more challenging implementation for the smaller mouse skull. Freely moving mice are only tethered to cables via a common adapter during recording. One version of this electrode system that includes 26 electroencephalographic channels and 4 electromyographic channels is described below.

Instructions for the low-cost construction and surgical implantation of a chronic transcranial high-density electroencephalographic montage into mice are provided. Signal recording, extraction, and processing techniques are also described.

Mit hoher Dichte Elektroenzephalographische Acquisition in einem Nagetiermodell unter Verwendung von Low-Cost-und Open-Source-Ressourcen

Advanced electroencephalographic analysis techniques requiring high spatial resolution, including electrical source imaging and measures of network ...

How to Find Effects of Stimulus Processing on Event Related Brain Potentials of Close Others when Hyperscanning Partners

The partners of each pair must be able to pass the McGill Friendship Questionnaire without communicating. Each partner is then seated in front of a screen in one of two adjacent rooms. These rooms are separated by a glass window through which participants communicate to maintain feelings of togetherness while being fitted with the EEG cap. After checking for adequate EEG signals, the glass is covered by a curtain to prevent visual communication. Then, partners must be silent but are instructed to try to feel in the presence of their partner during the entire experiment. Just before it starts, participants are told that each of them will be presented with one image at a time and that these images will occur at the same time for both of them on their own screen. They are also instructed that, for each trial, the simultaneous images will always be different. However, unbeknownst to them, trials are randomized: only half of them are consistent with this instruction and actually include two different images. These trials form the DSC, that is, the different-stimuli condition. The other half of the trials are inconsistent with the instruction. They include two identical images and form the ISC (identical-stimuli condition). After the experiment, participants are sorted into two groups: those who reported that they felt in the presence of their partner during the majority of the trials and those who reported they did not. The impact of the stimulus processing of the partner is found by subtracting the mean voltages of the ERPs of the ISC (inconsistent with the instructions) from the ERPs of the DSC (consistent with the instructions) in at least two time windows (TWs): firstly, in the 75 to 150 ms TW, where the absolute values of these subtractions are greater, especially at right frontal sites, in those who felt in the presence of their partner than in those who did not; secondly, in the LPP time window (i.e., from 650 to 950 ms post onset), where ERPs are significantly less positive in the DSC than in the ISC in those in whom the raw results of the early (75-150ms) subtractions are negative.

This protocol describes key steps involved in assessing the sensitivity of the brain of one person to the stimulus processing of a close other by selecting pairs of partners, recording their electroencephalogram (EEG) simultaneously and computing their event-related brain potentials (ERPs).

Wie Sie finden Effekte des Stimulus Verarbeitung auf Veranstaltung Verwandte Gehirn Potenziale der enge anderen wenn Hyperscanning Partner

The partners of each pair must be able to pass the McGill Friendship Questionnaire without communicating. Each partner is then seated in front of a screen ...

Data Acquisition and Analysis In Brainstem Evoked Response Audiometry In Mice

Brainstem evoked response audiometry (BERA) is of central relevance in the clinical neurophysiology. As other evoked potential (EP) techniques, such as visually evoked potentials (VEPs) or somatosensory evoked potentials (SEPs), the auditory evoked potentials (AEPs) are triggered by the repetitive presentation of identical stimuli, the electroencephalographic (EEG) response of which is subsequently averaged resulting in distinct positive (p) and negative (n) deflections. In humans, both the amplitude and the latency of individual peaks can be used to characterize alterations in synchronization and conduction velocity in the underlying neuronal circuitries. Importantly, AEPs are also applied in basic and preclinical science to identify and characterize the auditory function in pharmacological and genetic animal models. Even more, animal models in combination with pharmacological testing are utilized to investigate for potential benefits in the treatment of sensorineural hearing loss (e.g., age- or noise-induced hearing deficits). Here we provide a detailed and integrative description of how to record auditory brainstem-evoked responses (ABRs) in mice using click and tone-burst application. A specific focus of this protocol is on pre-experimental animal housing, anesthesia, ABR recording, ABR filtering processes, automated wavelet-based amplitude growth function analysis, and latency detection.

Brainstem evoked response audiometry is an important tool in clinical neurophysiology. Nowadays, brainstem evoked response audiometry is also applied in the basic science and preclinical studies involving both pharmacological and genetic animal models. Here we provide a detailed description of how auditory brainstem responses can be successfully recorded and analyzed in mice.

Datenerfassung und -analyse in Brainstem Evokierte Reaktion Audiometrie bei Mäusen

Brainstem evoked response audiometry (BERA) is of central relevance in the clinical neurophysiology. As other evoked potential (EP) techniques, such as ...

How to Obtain Reliable Visual Event-related Potentials in Newborns

The present study discusses the characteristics of visual event-related potentials (VEPs) and outlines methodological steps for obtaining reliable measurements in newborns. Obtaining high-quality, reliable VEPs is crucial for the early detection of abnormal development of the central nervous system in at-risk newborns, and for implementing successful early interventions. Recommendations are based on a previous study which showed that when post-conceptional age, polysomnography-identified sleep stages, and light-emitting diodes (LEDs) googles as the luminous source are controlled, no more than 4 repetitions of VEP averages are required to obtain replicable recordings, variability decreases, and reliable VEPs can be obtained. By controlling for these sources of variability and using statistical analyses, we were able to clearly and reliably identify the amplitude and latency of three main components (NII, PII and NIII) present in 100% of newborns (n = 20) during active sleep. Recording VEPs during awake states, quiet sleep and transitional sleep is not recommended because VEP morphology may differ significantly from one average to the next, leading to the risk of misleading clinical prognoses. Moreover, it is easier to obtain VEPs during active sleep because this state can be clearly and reliably identified at this stage of development, sleep cycles are short enough to allow measurements to be taken in a reasonable time, and the method does not require new o expensive equipment.

Several important points for obtaining high-quality reliable visual evoked potentials (VEPs) in newborns while minimizing variability and the risk of misleading prognoses are presented.

So erhalten Sie zuverlässige visuelle Ereignispotenziale bei Neugeborenen

The present study discusses the characteristics of visual event-related potentials (VEPs) and outlines methodological steps for obtaining reliable ...

Reliable Acquisition of Electroencephalography Data during Simultaneous Electroencephalography and Functional MRI

Simultaneous electroencephalography (EEG) and functional magnetic resonance imaging (fMRI), EEG-fMRI, combines the complementary properties of scalp EEG (good temporal resolution) and fMRI (good spatial resolution) to measure neuronal activity during an electrographic event, through hemodynamic responses known as blood-oxygen-level-dependent (BOLD) changes. It is a non-invasive research tool that is utilized in neuroscience research and is highly beneficial to the clinical community, especially for the management of neurological diseases, provided that proper equipment and protocols are administered during data acquisition. Although recording EEG-fMRI is apparently straightforward, the correct preparation, especially in placing and securing the electrodes, is not only important for safety but is also critical in ensuring the reliability and analyzability of the EEG data obtained. This is also the most experience-demanding part of the preparation. To address these issues, a straightforward protocol that ensures data quality was developed. This article provides a step-by-step guide for acquiring reliable EEG data during EEG-fMRI using this protocol that utilizes readily available medical products. The presented protocol can be adapted to different applications of EEG-fMRI in research and clinical settings, and may be beneficial to both inexperienced and expert operators.

This article provides a straightforward protocol for acquiring good quality electroencephalography (EEG) data during simultaneous EEG and functional magnetic resonance imaging by utilizing readily available medical products.

Zuverlässige Erfassung von Elektroenzephalographiedaten während der simultanen Elektroenzephalographie und funktionellen MRT

Simultaneous electroencephalography (EEG) and functional magnetic resonance imaging (fMRI), EEG-fMRI, combines the complementary properties of scalp EEG ...

Standardized Data Acquisition for Neuromelanin-Sensitive Magnetic Resonance Imaging of the Substantia Nigra

The dopaminergic system plays a crucial role in healthy cognition (e.g., reward learning and uncertainty) and neuropsychiatric disorders (e.g., Parkinson's disease and schizophrenia). Neuromelanin is a byproduct of dopamine synthesis that accumulates in dopaminergic neurons of the substantia nigra. Neuromelanin-sensitive magnetic resonance imaging (NM-MRI) is a noninvasive method for measuring neuromelanin in those dopaminergic neurons, providing a direct measure of dopaminergic cell loss in the substantia nigra and a proxy measure of dopamine function. Although NM-MRI has been shown to be useful for studying various neuropsychiatric disorders, it is challenged by a limited field-of-view in the inferior-superior direction resulting in the potential loss of data from the accidental exclusion of part of the substantia nigra. In addition, the field is lacking a standardized protocol for the acquisition of NM-MRI data, a critical step in facilitating large-scale multisite studies and translation into the clinic. This protocol describes a step-by-step NM-MRI volume placement procedure and online quality control checks to ensure the acquisition of good-quality data covering the entire substantia nigra.

This protocol shows how to acquire neuromelanin-sensitive magnetic resonance imaging data of the substantia nigra.

Standardisierte Datenerfassung für Neuromelanin-sensitive Magnetresonanztomographie der Substantia nigra

The dopaminergic system plays a crucial role in healthy cognition (e.g., reward learning and uncertainty) and neuropsychiatric disorders (e.g., ...

Acquisition of Resting-State Functional Magnetic Resonance Imaging Data in the Rat

Resting-state functional magnetic resonance imaging (rs-fMRI) has become an increasingly popular method to study brain function in a resting, non-task state. This protocol describes a preclinical survival method for obtaining rs-fMRI data. Combining low dose isoflurane with continuous infusion of the &#945;2 adrenergic receptor agonist dexmedetomidine provides a robust option for stable, high-quality data acquisition while preserving brain network function. Furthermore, this procedure allows for spontaneous breathing and near-normal physiology in the rat. Additional imaging sequences can be combined with resting-state acquisition creating experimental protocols with anesthetic stability of up to 5 h using this method. This protocol describes the setup of equipment, monitoring of rat physiology during four distinct phases of anesthesia, acquisition of resting-state scans, quality assessment of data, recovery of the animal, and a brief discussion of post-processing data analysis. This protocol can be used across a wide variety of preclinical rodent models to help reveal the resulting brain network changes that occur at rest.

This protocol describes a method for obtaining stable resting-state functional magnetic resonance imaging (rs-fMRI) data from a rat using low dose isoflurane in combination with low dose dexmedetomidine.

Erfassung von funktionellen Magnetresonanztomographiedaten im Ruhezustand bei ratten

Resting-state functional magnetic resonance imaging (rs-fMRI) has become an increasingly popular method to study brain function in a resting, non-task ...

Measurement of the Directional Information Flow in fNIRS-Hyperscanning Data using the Partial Wavelet Transform Coherence Method

Social interaction is of vital importance for human beings. While the hyperscanning approach has been extensively used to study interpersonal neural synchronization (INS) during social interactions, functional near-infrared spectroscopy (fNIRS) is one of the most popular techniques for hyperscanning naturalistic social interactions because of its relatively high spatial resolution, sound anatomical localization, and exceptionally high tolerance of motion artifacts. Previous fNIRS-based hyperscanning studies usually calculate a time-lagged INS using wavelet transform coherence (WTC) to describe the direction and temporal pattern of information flow between individuals. However, the results of this method might be confounded by the autocorrelation effect of the fNIRS signal of each individual. For addressing this issue, a method termed partial wavelet transform coherence (pWTC) was introduced, which aimed to remove the autocorrelation effect and maintain the high temporal-spectrum resolution of the fNIRS signal. In this study, a simulation experiment was performed first to show the effectiveness of the pWTC in removing the impact of autocorrelation on INS. Then, step-by-step guidance was offered on the operation of the pWTC based on the fNIRS dataset from a social interaction experiment. Additionally, a comparison between the pWTC method and the traditional WTC method and that between the pWTC method and the Granger causality (GC) method was drawn. The results showed that pWTC could be used to determine the INS difference between different experimental conditions and INS's directional and temporal pattern between individuals during naturalistic social interactions. Moreover, it provides better temporal and frequency resolution than the traditional WTC and better flexibility than the GC method. Thus, pWTC is a strong candidate for inferring the direction and temporal pattern of information flow between individuals during naturalistic social interactions.

This protocol describes partial wavelet transform coherence (pWTC) for calculating the time-lagged pattern of interpersonal neural synchronization (INS) to infer the direction and temporal pattern of information flow during social interaction. The effectiveness of pWTC in removing the confounds of signal autocorrelation on INS was proved by two experiments.

Messung des direktionalen Informationsflusses in fNIRS-Hyperscanning-Daten mit der Partial-Wavelet-Transformationskohärenzmethode

Social interaction is of vital importance for human beings. While the hyperscanning approach has been extensively used to study interpersonal neural ...