Diese Arbeit wurde durch Mittel des Korean Basic Science Institute (KBSI) Stipendiums, Neuroimaging Studies of Hypnotically Induced Deception, unterstützt.

Das folgende Versuchsprotokoll wurde vom UCLA Institutional Review Board überprüft und genehmigt. Vor Beginn des Experiments wurden die Probanden einer Telefonvorprüfung unterzogen, die Personen ausschloss, die potenziell schwanger waren, unter 18 Jahre alt waren oder in einer Maschinenschau gearbeitet hatten oder auf andere Weise metallische Implantate hatten. Linkshänder oder Personen mit einer vorscheine psychischen Erkrankung wurden ebenfalls aus dem Themenpool ausgeschlossen. Die Teilnehmer wurden dann angewiesen, am Tag des Experiments auf Koffein, Drogen und Alkohol zu verzichten. Die schriftliche Einwilligung in Kenntnis der Sachlage und das Verständnis der Einwilligung wurde von jedem Teilnehmer am Tag des Experiments eingeholt.
1. EEG Sensor Net Anwendung
Die EEG-Daten werden mit einem 256-Kanal-MRT-kompatiblen Geodäten-Sensornetz aufgezeichnet. Die Impedanzwerte in Elektroden sollten während des gesamten Experiments in etwa 20 min Intervallen überwacht werden, um sicherzustellen, dass die Elektroden nicht ausgetrocknet sind und die Impedanzen unter der Schwelle bleiben.
<ol><li>Bestimmen Sie die richtige Netzgröße, indem Sie den Kopfumfang vom Glabella-Braurücken bis etwa 2,5 cm über dem Inion messen.</li>
	<li>HydroCel Saline Kaliumchlorid Elektrolyt Lösung wurde nach EGI Anweisungen hergestellt. EEG Electrogeodesic 256 Sensornetz wurde dann in Elektrolytlösung für 10 min getränkt.</li>
	<li>Der Scheitelpunkt, oder Cz, Punkt auf dem Kopf wurde bestimmt, indem der Mittelpunkt zwischen Nasion und Inion gemessen und mit dem Mittelpunkt ausgerichtet wurde, der die präauricularen Punkte seziert. Das EEG-Netz wurde dann so platziert, dass die Cz-Referenzelektrode am Scheitelpunkt ausgerichtet ist.</li>
	<li>Mit dem EGI Geodesic Photogrammetry System (GPS) haben wir fotografische Bilder des Kopfes und der Elektroden gesammelt, um den sensorischen Raum zu kalibrieren, der bei der EEG-Quellanalyse verwendet werden soll.</li>
	<li>Anschließend wurden Elektrodenimpedanzen gemessen. Der Kontakt mit der Kopfhaut wurde auf die Elektroden mit Impedanzgehalten oberhalb der Schwelle überprüft. Die Elektrodenplatzierungen werden angepasst, und elektrolytlösung wurde bei Bedarf zu Elektroden hinzugefügt, um die Impedanz zu reduzieren.</li>
</ol>2. Gleichzeitiges EEG/fMRI- und Temperaturaufzeichnungsprotokoll vor hypnose
Nachdem das EEG-Netz entsprechend aufgebracht wurde, geht das Motiv in den MR-Scannerraum. Alle Metallobjekte werden entfernt. Strukturelle MRT- und funktionelle MRT-Scans werden auf einem Siemens Allegra 3T Scanner gesammelt. Vor der hypnotischen Induktion werden gleichzeitigE EEG/fMRI-Daten erhoben, um für jedes Thema eine funktionale Ausgangsbasis zu erstellen.
<ol><li>MPRAGE Struktur-Scan</li>
	<li>T2 Matched Bandwidth – eine spezielle Scansequenz, die einen guten Kontrast für die Bildregistrierung bietet und dabei dieselben metrischen Verzerrungen wie die folgenden funktionsreichen Scans aufweist.</li>
	<li>Funktioneller Scan - T2*-gewichtete echo-planare Pulssequenz mit tr=2,5 sek,TE=40 msec, Sichtfeld=200 mm x 200 mm, Flip Angle=90°, Erfassung ganzer Gehirnbilder mit einer Auflösung=64 x 64 x 28, Voxelgröße=3 mm3. Die Daten werden für insgesamt fünf Minuten gesammelt.</li>
	<li>EEG-Daten werden gleichzeitig mit einem MR-compatible Electrical Geodesics (EGI) 256-Kanal-System während der fünfminütigen funktionellen MRT-Aufnahmen aufgezeichnet, um ein Basis-EEG vor der hypnotischen Induktion zu erstellen. Unser Labor hat Pioniermethoden für die gleichzeitige fMRI/EEG-Sammlung mit Software und Hardware entwickelt, die MR-Artefakte und Balistokardiogramm-Rauschen in Echtzeit entfernt (weitere Details siehe Referenz25).</li>
	<li>Nach dem Ruhezustandsscan hören die Probanden ein Band, das sie anweist, sich vorzustellen, dass ihre linke Hand in einen Eimer kalten Eiswassers getaucht ist. Die Temperaturunterschiede zwischen den einzelnen Handdaten werden mit unserem unten beschriebenen Differentialthermometriegerät quantifiziert.</li>
</ol>3. Hypnotische Induktion
Die Probanden saßen dann bequem in einem schwach beleuchteten, ruhigen Raum. EEG-Daten wurden während der gesamten Dauer der hypnotischen Induktion und progressiven Entspannungsvertiefungstechnik aufgezeichnet.
<ol><li>Hypnotische Induktion begann mit einem kurzen Interview des Hypnotherapeuten, um fachspezifische räumliche Hinweise zu bestimmen, die Entspannung verursachen. Den Probanden wurde dann eine Reihe von Fragen gestellt, um festzustellen, ob sie in der Lage waren, sich zu visualisieren.</li>
	<li>Der Hypnotherapeut begann dann die Induktion mit einem Ideomoter-Vorschlag, der als Armanhebungstechnik bekannt ist. Während dieser Zeit gab der Hypnotherapeut dem Thema immer wieder den Vorschlag, dass sich ihr Arm anfühlte, als würde er leichter werden, und irgendwann würde ihr Arm ohne volitionalen Aufwand automatisch in die Luft steigen. Nachdem der Arm des Subjekts erhöht war, wurden sie angewiesen, ihren Arm zu biegen und ihre Stirn mit den Fingerspitzen zu berühren. Sobald das Thema erfüllt war, bat der Hypnotherapeut das Subjekt, die Augen zu schließen und sich wie im Tiefschlaf zu entspannen.</li>
	<li>Der Grad der hypnotischen Anfälligkeit wurde dann über die 12-Punkte-Stanford-Skala der hypnotischen Anfälligkeit, Form C-Test, beurteilt.</li>
	<li>Eine Vertiefungstechnik in Form einer fortschreitenden Entspannung wurde dann verwendet, um das Subjekt in eine größere hypnotische Tiefe zu bringen.</li>
	<li>EEG-Daten werden während der hypnotischen Induktion während der hypnotischen Induktion in einem schwach beleuchteten kupferabgeschirmten Raum aufgezeichnet.</li>
</ol>4. EEG/fMRI Datenerfassung und Differentialthermometrie Post Hypnotische Induktion
<ol><li>Nach hypnotischer Induktion und fortschreitender Entspannung betritt das Subjekt mit dem MR-kompatiblen EEG-Sensornetz wieder den MR-kompatiblen EEG-Sensornetz. Zu diesem Zeitpunkt wurden Temperatursensoren auf den medialen Teil beider Handgelenke geklebt. Die Armbänder wurden dann über die verklebten Temperatursensoren gelegt, um die Platzierung zu stabilisieren.</li>
	<li>Temperatursensoren sollten gemäß dem Schaltplan in Abbildung 2konfiguriert werden. Die Kalibrierung wurde vor dem Experiment durchgeführt und durch Eintauchen von Sensorspitzen in zwei Lösungen unterschiedlicher Temperaturen (37 °C± 5) durchgeführt. Die Sensorleistung wurde auf Thermometerwerte überprüft.</li>
	<li>Das Motiv hört dann ein vorab aufgenommenes progressives Entspannungsband, das der Hypnotherapeut über MR-kompatible Kopfhörer angefertigt hat. Während dieser Zeit werden fMRI-Daten nach pulsierenden Sequenzen in Schritt 1.1 mit gleichzeitiger EEG-Aufzeichnung gesammelt.</li>
	<li>Erhebung von Ruhezustand EEG/fMRI-Daten nach hypnotischer Induktion erfolgt nach den Schritten 2.2-2.4.</li>
	<li>Der Hypnotherapeut verwaltet dann den "Kalthandschuh"-Vorschlag für die anschließende EEG/fMRI-Datenerhebung, die wiederum nach den Schritten 2.2-2.5 erfolgt. Während des Vorschlags bittet der Hypnotherapeut das Subjekt immer wieder, sich vorzustellen, dass seine Hand in ein kaltes Wasserbad getaucht ist, und sich vorzustellen, dass ihre linke Hand von den Fingerspitzen bis zum Handgelenk zunehmend kälter wird. Differenzielle Thermometriemessungen werden in diesem Block aufgezeichnet.</li>
</ol>

<ol>
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Abnorm Psychol. 88, 92-95 (1979).</li><li>Terhune, D. B., Carde&#241;a, E., Lindgren, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Differential+frontal-parietal+phase+synchrony+during+hypnosis+as+a+function+of+hypnotic+suggestibility.">Differential frontal-parietal phase synchrony during hypnosis as a function of hypnotic suggestibility.</a> Psychophysiology. , (2011).</li><li>Tellegen, A., Atkinson, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Openness+to+absorbing+and+self-altering+experiences+(&amp;#34;absorption&amp;#34;),+a+trait+related+to+hypnotic+susceptibility.">Openness to absorbing and self-altering experiences (&amp;#34;absorption&amp;#34;), a trait related to hypnotic susceptibility.</a> J. Abnorm. Psychol. 83, 268-277 (1974).</li><li>Oakley, D. A., Halligan, P. 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J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Pain+response+in+depersonalization:+a+functional+imaging+study+using+hypnosis+in+healthy+subjects.">Pain response in depersonalization: a functional imaging study using hypnosis in healthy subjects.</a> Psychother. Psychosom. 76, 115-121 (2007).</li><li>Schulz-St&#252;bner, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Clinical+hypnosis+modulates+functional+magnetic+resonance+imaging+signal+intensities+and+pain+perception+in+a+thermal+stimulation+paradigm.">Clinical hypnosis modulates functional magnetic resonance imaging signal intensities and pain perception in a thermal stimulation paradigm.</a> Reg. Anesth. Pain Med. 29, 549-556 (2004).</li><li>Holroyd, J. C., Nuechterlein, K. H., Shapiro, D., Ward, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Individual+differences+in+hypnotizability+and+effectiveness+of+hypnosis+or+biofeedback.">Individual differences in hypnotizability and effectiveness of hypnosis or biofeedback.</a> Int. J. Clin. Exp. Hypn. 30, 45-65 (1982).</li><li>Mart&#237;nez-Montes, E., Vald&#233;s-Sosa, P. A., Miwakeichi, F., Goldman, R. I., Cohen, M. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Concurrent+EEG/fMRI+analysis+by+multiway+Partial+Least+Squares.">Concurrent EEG/fMRI analysis by multiway Partial Least Squares.</a> Neuroimage. 22, 1023-1034 (2004).</li><li>Frischholz, E. J., Tryon, W. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hypnotizability+in+relation+to+the+ability+to+learn+thermal+biofeedback.">Hypnotizability in relation to the ability to learn thermal biofeedback.</a> Am. J. Clin. Hypn. 23, 53-56 (1980).</li><li>Engstrom, D. R., London, P., Hart, J. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hypnotic+susceptibility+increased+by+EEG+alpha+training.">Hypnotic susceptibility increased by EEG alpha training.</a> Nature. 227, 1261-1262 (1970).</li></ol>

Nach der Annahme und Veröffentlichung hat Electrical Geodesics, Inc. die Open-Access-Gebühr für diesen Artikel

Es scheint eine große Variabilität in Denkmethoden zu geben, die verwendet werden, um Probanden in einen Hypnosezustand zu induzieren1. Wir zeigen hier, dass ein Vorschlag für eine nichtvolitäre Motorbewegung gefolgt von der SHSS, Form C, zur Änderung des EEG-Leistungsspektrums verwendet werden kann. Wir stellen fest, dass, obwohl das in dieser Studie verwendete Thema in der Vergangenheit hypnotisiert worden war, es keinen Versuch über die Harvard Group Suggestibility Scale oder einen anderen Mechanismus gab, ein hochanfälliges Thema zu finden. Wir gehen davon aus, dass das Ausmaß der Veränderungen in EEG-Frequenz-Subbands wahrscheinlich je nach Anfälligitätsniveau variiert, wie berichtet wurde4.
Wir haben auch eine Einrichtung zur Messung von Handtemperaturschwankungen demonstriert, die während einer gleichzeitigen EEG/fMRI-Sitzung auftreten können. Obwohl Probanden schließlich lernen können, Handtemperaturänderungen ohne Hypnose mit Biofeedback-Cues zu erreichen, dauert dies in der Regel viele Trainingseinheiten26. Frischholz und Tryon26 waren nicht in der Lage, den Zusammenhang zwischen Veränderungen der Handtemperatur und hypnotischer Tiefe mit dem Kalthandschuh-Vorschlagsparadigma zu replizieren, im Gegensatz zu dem, von anderen27berichteten. Um diese Kontroverse beizulegen, sind zusätzliche Arbeiten erforderlich. Nichtsdestotrotz kann sich die Methode zur Messung von Handtemperaturänderungen während einer funktionellen Neuroimaging-Sitzung als nützlich bei der Beurteilung der neuronalen Korrelate des hypnotischen "Kalthandschuh"-Vorschlags nach hypnotischer Induktion erweisen.

Seit seiner Gründung gab es erhebliche Kontroversen darüber, was Hypnose ist und wie genau messbare physiologische Veränderungen bei anfälligen Individuen entstehen. Studien, die darauf abzielen, die neuronalen Korrelationen von Hypnose und Reaktionen auf hypnotische Suggestion zu verstehen, haben in der Regel unterschiedlicheErgebnisse1 hervorgebracht, die zumindest teilweise auf Unterschiede in hypnotischen Induktions- und Suggestionstechniken2zurückzuführen sein können, was eine Motivation für eine detaillierte Methodik und Protokollbeschreibung liefert.
Obwohl Hypnose konventionell als ein Zustand der inneren Konzentration und fokussierte Aufmerksamkeit definiert wurde1,3, umfasst eine vollständigere operative Definition auch: vermindertes Bewusstsein für exogene Reize4, erhöhte Absorption5, oder mühelose Aufmerksamkeit auf Worte des Experimentators und vermindertes spontanes Denken6. Eine hypnotische Induktion ist im Allgemeinen definiert als eine Reihe von verbalen Anweisungen, die Hypnose und Absorption erleichtern6. Hypnotizabilität variiert stark zwischen Individuen, ist aber im Allgemeinen stabil innerhalb der Individuen im Laufe der Zeit7,8; Die Suggestibilität wird in der Regel in Form der Verhaltensreaktion auf Vorschläge gemessen, wobei die am häufigsten angewendete Metrik die Stanford Hypnotic Susceptibility Scale (SHSS) Form C9-12ist.
Studien, die die neuronalen Korrelate der Hypnose untersuchen, lassen sich im Allgemeinen in zwei Kategorien einteilen. Entweder untersuchen sie Aktivitätsnetzwerke, die während der "Ruhezustandshypnose" intrinsisch aktiviert wurden, oder sie untersuchen Veränderungen der neuronalen Aktivität, die als Reaktion auf hypnotische Vorschläge auftreten6. In einer kürzlich durchgeführten EEG-Studie wurde festgestellt, dass hochgradig suggestible Individuen eine höhere ereignisbedingte Desynchronität des frontal-parietalen Netzwerks im Alpha-2-Band während der Hypnose im Vergleich zu niedrig suggestierbarenProbanden4 zeigten. Kürzlich hat die funktionelle Magnetresonanztomographie (fMRI) auch Veränderungen in vorderen Standardmodusnetzwerken während der "Ruhezustandshypnose" ohne eine entsprechende Erhöhung der Aktivität in anderenHirnbereichen2 aufgedeckt. Konvergierende Beweise deuten darauf hin, dass Hypnose mit dissoziierter vorderer Aufmerksamkeitskontrolle in Verbindung gebracht wird13.
Veränderungen der fMRI Blutsauerstoffspiegel abhängig (BOLD) Signale als Reaktion auf eine Vielzahl von hypnotischen Vorschlägen wurden auch vor kurzem berichtet14-23. Die Mehrheit der Suggestion-Response-Studien korreliert Gehirnsignalveränderungen mit subjektiven Bewertungen veränderter Wahrnehmung. Jedoch, hypnotische Vorschlag wurde auch verwendet, um physiologische Parameter wie Blutdruck, Herzfrequenz, und Subjekt Handtemperatur in Reaktion24zu ändern.
Hier erweitern wir diese früheren Erkenntnisse durch die Entwicklung eines experimentellen Paradigmas, das hier als "Kalthandschuh"-Paradigma bezeichnet wird, bei dem die Probanden angewiesen werden, wahrzunehmen, dass eine ihrer Hände in der Temperatur kälter ist als die andere, ohne eine externe physikalische Manipulation der Temperatur. Diese mündlichen Anweisungen werden über MR-kompatible Kopfhörer während der Datenaufzeichnung geliefert.
In der vorliegenden Arbeit zeigen wir zunächst unsere Methode zur simultanen EEG/fMRI-Datenerfassung. Anschließend zeigen wir das Kalthandschuhparadigma, das die Erfassung von EEG/fMRI-Daten zusammen mit Handtemperaturmessungen vor und nach hypnotischer Induktion umfasst. Unsere Methode zur hypnotischen Induktion umfasst einen ideomotorischen Vorschlag, der durch1beschrieben wird, gefolgt von einer Tiefenbewertung mit dem SSHS, Formular C. Wir erkennen zuverlässige Veränderungen im EEG-Leistungsspektrum, die nach hypnotischer Induktion auftreten. Wir zeigen auch, dass unser MRT-kompatibles Differentialthermometriegerät in der Lage ist, Handtemperaturänderungen während der gleichzeitigen EEG/fMRI-Datenerfassung zu messen. Dieses Verfahren kann wichtige quantitative EEG/fMRI-Messungen zur Beurteilung von Hirnsignaländerungen, die während der intrinsischen "Ruhezustand"-Hypnose auftreten, sowie die Messung von Signaländerungen als Reaktion auf hypnotische Hinweise auf eine veränderte thermische Wahrnehmung liefern.

<table border="1">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Equipment Name</td>
			<td>Company</td>
			<td>Catalogue Number</td>
			<td>Comment</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Precision Monolithic Temperature Sensor</td>
			<td>National Semiconductor Corporation</td>
			<td>LM34/LM35</td>
			<td>100 mV/&#176;C; accurate to within &#177;0.4&#160;&#176;C at room temperature</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Precision Instrumentation Amplifier</td>
			<td>National Semiconductor Corporation</td>
			<td>INA114</td>
			<td>Part of Magnet Room I/O interface</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>HydroCel Saline</td>
			<td>Electrical Geodescis Inc.</td>
			<td>N-PRT-KCL-1000-000</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>HydroCel Geodesic Sensor Net with a 256-channel High Density Electrode Array</td>
			<td>Electrical Geodescis Inc.</td>
			<td>256-channel HCGSN</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Geodesics Photogrammetry System</td>
			<td>Electrical Geodescis Inc.</td>
			<td>EGI GPS</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pipettes</td>
			<td>Electrical Geodescis Inc.</td>
			<td>N-ACC-PIP-1000-000</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

method for simultaneous fmri/eeg data collection during a focused attention suggestion for differential thermal sensation

In der vorliegenden Arbeit zeigen wir eine Methode zur gleichzeitigen Erfassung von EEG/fMRI-Daten. In unserem Setup werden EEG-Daten mit einem 256-Kanal-Sensornetz mit hoher Dichte erfasst. Der EEG-Verstärker selbst ist in einem Field Isolation Containment System (FICS) enthalten, und MRT-Taktsignale werden mit der EEG-Datenerfassung zur nachfolgenden MR-Artefaktcharakterisierung und -entfernung synchronisiert. Wir demonstrieren diese Methode zuerst für die Datensammlung des Ruhezustands. Danach zeigen wir ein Protokoll zur EEG/fMRI-Datenaufzeichnung, während die Probanden ein Band hören, auf dem sie aufgefordert werden, sich vorzustellen, dass ihre linke Hand in ein Kaltwasserbad getaucht ist und hier als Kalthandschuhparadigma bezeichnet wird. Thermische Differenzen zwischen den einzelnen Handdaten werden während der gesamten EEG/fMRI-Datenerfassung mit einem MR-kompatiblen Temperatursensor gemessen, den wir zu diesem Zweck entwickelt haben. Wir erfassen Kalthandschuh-EEG/fMRI-Daten zusammen mit gleichzeitigen Differential-Handtemperaturmessungen sowohl vor als auch nach hypnotischer Induktion. Zwischen Pre- und Post-Sitzungen werden während des hypnotischen Induktions- und Tiefenbewertungsprozesses einzelne Modalitäts-EEG-Daten gesammelt. Unsere repräsentativen Ergebnisse zeigen, dass signifikante Veränderungen im EEG-Leistungsspektrum während der hypnotischen Induktion gemessen werden können und dass Handtemperaturänderungen während des Kalthandschuhparadigmas mit unserem MR-kompatiblen Differentialthermometriegerät schnell erkannt werden können.

Abbildung 1 zeigt das EEG-Leistungsspektrum in einem repräsentativen Kanal (Abbildung 1a) durchschnittlich über 1.000 msec in einem einzelnen Subjekt während der Wachzeit, die der hypnotischen Induktion vorausging (Abbildung 1b). Es sei darauf hingewiesen, dass die Muster hier der charakteristischen umgekehrten Beziehung zwischen Leistung und Frequenz (f) folgen, mit Falloff bei 1/f. Abbildung 1c zeigt das Leistungsspektrum, das aus diesem Thema nach hypnotischer Induktion und einer Vertiefungstechnik entnommen wurde. Die Dämpfung der Leistung ist in EEG-Theta- und Beta-Subbands zu beobachten, und das Gesamtdiagramm folgt nicht mehr 1/f. Abbildung 2 zeigt unseren Schaltplan für einen MRT-kompatiblen Temperatursensor, der LM34/LM35-Präzisionstemperatursensoren verwendet, die an ein Arduino-Gerät gekoppelt sind.
<img alt="Figure 1" src="/files/ftp_upload/3298/3298fig1.jpg"> Abbildung 1. Elektroenzephalogramm (EEG) Leistungsspektrum in einem einzigen Subjekt für einen repräsentativen Elektrodenkanal. (a) 255-Kanal-EEG-Elektrodenarray mit der räumlichen Position der Kanalauswahl für die in blau markierte Leistungsanalyse (b) EEG-Leistungsspektrum vor hypnotischer Induktion und (c) Leistungsspektrum im selben Elektrodenkanal nach hypnotischer Induktion und einer Vertiefungstechnik. Der Balken in der oberen, rechten Ecke von Abbildung 1c zeigt die Legende für jedes EEG-Subband mit Frequenzen an: Delta (0,1-4 Hz), Theta (4-8Hz), Alpha (8-12 Hz), Beta (12-20 Hz) und Gamma (Frequenzen über 20 Hz).
<img alt="Figure 2" src="/files/ftp_upload/3298/3298fig2.jpg"> Abbildung 2. Schaltplan der MRT-kompatiblen Differenztemperatursensorkonfiguration. (oben) Differential-Thermometrie-Schaltung, (unten) Übersicht über den Messprozess der Thermometrie.

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Method for Simultaneous fMRI/EEG Data Collection during a Focused Attention Suggestion for Differential Thermal Sensation

Wir präsentieren ein Protokoll zur gleichzeitigen Erfassung von EEG/fMRI-Daten und zur synchronisierten MR-Uhrsignalaufzeichnung. Wir demonstrieren diese Methode anhand eines einzigartigen Paradigmas, bei dem Probanden beim Scannen Anweisungen zum "kalten Handschuh" erhalten und EEG/fMRI-Daten zusammen mit Handtemperaturmessungen sowohl vor als auch nach hypnotischer Induktion aufgezeichnet werden.

Methode zur gleichzeitigen fMRI/EEG-Datenerfassung während eines Focused Attention Suggestions for Differential Thermal Sensation

In the present work, we demonstrate a method for concurrent collection of EEG/fMRI data. In our setup, EEG data are collected using a high-density ...

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Research

JoVE Journal

Behavior

11.6K Aufrufe.  University of California, Los Angeles. Wir präsentieren ein Protokoll zur gleichzeitigen Erfassung von EEG/fMRI-Daten und zur synchronisierten MR-Uhrsignalaufzeichnung. Wir demonstrieren diese Methode anhand eines einzigartigen Paradigmas, bei dem Probanden beim Scannen Anweisungen zum "kalten Handschuh" erhalten und EEG/fMRI-Daten zusammen mit Handtemperaturmessungen sowohl vor als auch nach hypnotischer Induktion aufgezeichnet werden.

Serie: Method for Simultaneous fMRI/EEG Data Collection during a Focused Attention Suggestion for Differential Thermal Sensation

Best Current Practice for Obtaining High Quality EEG Data During Simultaneous fMRI

Simultaneous EEG-fMRI allows the excellent temporal resolution of EEG to be combined with the high spatial accuracy of fMRI. The data from these two modalities can be combined in a number of ways, but all rely on the acquisition of high quality EEG and fMRI data. EEG data acquired during simultaneous fMRI are affected by several artifacts, including the gradient artefact (due to the changing magnetic field gradients required for fMRI), the pulse artefact (linked to the cardiac cycle) and movement artifacts (resulting from movements in the strong magnetic field of the scanner, and muscle activity). Post-processing methods for successfully correcting the gradient and pulse artifacts require a number of criteria to be satisfied during data acquisition. Minimizing head motion during EEG-fMRI is also imperative for limiting the generation of artifacts.
Interactions between the radio frequency (RF) pulses required for MRI and the EEG hardware may occur and can cause heating. This is only a significant risk if safety guidelines are not satisfied. Hardware design and set-up, as well as careful selection of which MR sequences are run with the EEG hardware present must therefore be considered.
The above issues highlight the importance of the choice of the experimental protocol employed when performing a simultaneous EEG-fMRI experiment. Based on previous research we describe an optimal experimental set-up. This provides high quality EEG data during simultaneous fMRI when using commercial EEG and fMRI systems, with safety risks to the subject minimized. We demonstrate this set-up in an EEG-fMRI experiment using a simple visual stimulus. However, much more complex stimuli can be used. Here we show the EEG-fMRI set-up using a Brain Products GmbH (Gilching, Germany) MRplus, 32 channel EEG system in conjunction with a Philips Achieva (Best, Netherlands) 3T MR scanner, although many of the techniques are transferable to other systems.

Simultaneous electroencephalography (EEG) and functional Magnetic Resonance imaging (fMRI) is a powerful neuroimaging tool. However, the inside of an MRI scanner forms a difficult environment for EEG data recording and safety must be considered whenever operating EEG equipment inside a scanner. Here, we present an optimised EEG-fMRI data acquisition protocol.

Besten gegenwärtigen Praxis zur Gewinnung von High Quality EEG Daten während Gleichzeitige fMRI

Simultaneous  EEG-fMRI allows the excellent temporal resolution of EEG to be combined with the  high spatial accuracy of fMRI. The data  from these two ...

Forschung

Verhalten

Simultaneous EEG Monitoring During Transcranial Direct Current Stimulation

Transcranial direct current stimulation (tDCS) is a technique that delivers weak electric currents through the scalp. This constant electric current induces shifts in neuronal membrane excitability, resulting in secondary changes in cortical activity. Although tDCS has most of its neuromodulatory effects on the underlying cortex, tDCS effects can also be observed in distant neural networks. Therefore, concomitant EEG monitoring of the effects of tDCS can provide valuable information on the mechanisms of tDCS. In addition, EEG findings can be an important surrogate marker for the effects of tDCS and thus can be used to optimize its parameters. This combined EEG-tDCS system can also be used for preventive treatment of neurological conditions characterized by abnormal peaks of cortical excitability, such as seizures. Such a system would be the basis of a non-invasive closed-loop device. In this article, we present a novel device that is capable of utilizing tDCS and EEG simultaneously. For that, we describe in a step-by-step fashion the main procedures of the application of this device using schematic figures, tables and video demonstrations. Additionally, we provide a literature review on clinical uses of tDCS and its cortical effects measured by EEG techniques.

Transcranial direct current stimulation (tDCS) is a non-invasive brain stimulation technique that has shown initial therapeutic effects in several neurological conditions. The main mechanism underlying these therapeutic effects is the modulation of cortical excitability. Therefore, online monitoring of cortical excitability would help guide stimulation parameters and optimize its therapeutic effects. In the present article we review the use of a novel device that combines simultaneous tDCS and EEG monitoring in real time.

Simultane EEG Überwachung Während transkranielle Gleichstrom-Stimulation

Transcranial  direct current stimulation (tDCS) is a technique that delivers weak electric  currents through the scalp. This constant electric current ...

The 5-Choice Serial Reaction Time Task: A Task of Attention and Impulse Control for Rodents

This protocol describes the 5-choice serial reaction time task, which is an operant based task used to study attention and impulse control in rodents. Test day challenges, modifications to the standard task, can be used to systematically tax the neural systems controlling either attention or impulse control. Importantly, these challenges have consistent effects on behavior across laboratories in intact animals and can reveal either enhancements or deficits in cognitive function that are not apparent when rats are only tested on the standard task. The variety of behavioral measures that are collected can be used to determine if other factors (i.e., sedation, motivation deficits, locomotor impairments) are contributing to changes in performance. The versatility of the 5CSRTT is further enhanced because it is amenable to combination with pharmacological, molecular, and genetic techniques.

This protocol describes the 5-choice serial reaction time task, which is an operant based task used to study attention and impulse control in rodents. Test day challenges, which are modifications of the standard task, increase flexibility of the task and can be combined with other manipulations to more fully characterize behavior.

Die 5-Wahl Serienreaktionszeit-Aufgabe: Eine Aufgabe der Aufmerksamkeit und Impulskontrolle für Nager

This protocol describes the 5-choice serial reaction time task, which is an operant based task used to study attention and impulse control in rodents. ...

Transcranial Direct Current Stimulation and Simultaneous  Functional Magnetic Resonance Imaging

Transcranial direct current stimulation (tDCS) is a noninvasive brain stimulation technique that uses weak electrical currents administered to the scalp to manipulate cortical excitability and, consequently, behavior and brain function. In the last decade, numerous studies have addressed short-term and long-term effects of tDCS on different measures of behavioral performance during motor and cognitive tasks, both in healthy individuals and in a number of different patient populations. So far, however, little is known about the neural underpinnings of tDCS-action in humans with regard to large-scale brain networks. This issue can be addressed by combining tDCS with functional brain imaging techniques like functional magnetic resonance imaging (fMRI) or electroencephalography (EEG).
In particular, fMRI is the most widely used brain imaging technique to investigate the neural mechanisms underlying cognition and motor functions. Application of tDCS during fMRI allows analysis of the neural mechanisms underlying behavioral tDCS effects with high spatial resolution across the entire brain. Recent studies using this technique identified stimulation induced changes in task-related functional brain activity at the stimulation site&#160;and also in more distant brain regions, which were associated with behavioral improvement. In addition, tDCS administered during resting-state fMRI allowed identification of widespread changes in whole brain functional connectivity.
Future studies using this combined protocol should yield new insights into the mechanisms of tDCS action in health and disease and new options for more targeted application of tDCS in research and clinical settings. The present manuscript describes this novel technique in a step-by-step fashion, with a focus on technical aspects of tDCS administered during fMRI.

Transcranial direct current stimulation (tDCS) is a noninvasive brain stimulation technique. It has successfully been used in basic research and clinical settings to modulate brain function in humans. This article describes the implementation of tDCS and simultaneous functional magnetic resonance imaging (fMRI), to investigate the neural basis of tDCS effects.

Transkranielle Gleichstromstimulation und Simultan Functional Magnetic Resonance Imaging

Transcranial direct current stimulation (tDCS) is a noninvasive brain stimulation technique that uses weak electrical currents administered to the scalp ...

Methods to Test Visual Attention Online

Online data collection methods have particular appeal to behavioral scientists because they offer the promise of much larger and much more representative data samples than can typically be collected on college campuses. However, before such methods can be widely adopted, a number of technological challenges must be overcome &#8211; in particular in experiments where tight control over stimulus properties is necessary. Here we present methods for collecting performance data on two tests of visual attention. Both tests require control over the visual angle of the stimuli (which in turn requires knowledge of the viewing distance, monitor size, screen resolution, etc.) and the timing of the stimuli (as the tests involve either briefly flashed stimuli or stimuli that move at specific rates). Data collected on these tests from over 1,700 online participants were consistent with data collected in laboratory-based versions of the exact same tests. These results suggest that with proper care, timing/stimulus size dependent tasks can be deployed in web-based settings.

To replicate laboratory settings, online data collection methods for visual tasks require tight control over stimulus presentation. We outline methods for the use of a web application to collect performance data on two tests of visual attention.

Methoden zur Visuelle Aufmerksamkeit Online Testen

Online data collection methods have particular appeal to behavioral scientists because they offer the promise of much larger and much more representative ...

A Method for Remotely Silencing Neural Activity in Rodents During Discrete Phases of Learning

This protocol describes how to temporarily and remotely silence neuronal activity in discrete brain regions while animals are engaged in learning and memory tasks. The approach combines pharmacogenetics (Designer-Receptors-Exclusively-Activated-by-Designer-Drugs) with a behavioral paradigm (sensory preconditioning) that is designed to distinguish between different forms of learning. Specifically, viral-mediated delivery is used to express a genetically modified inhibitory G-protein coupled receptor (the Designer Receptor) into a discrete brain region in the rodent. Three weeks later, when designer receptor expression levels are high, a pharmacological agent (the Designer Drug) is administered systemically 30 min prior to a specific behavioral session. The drug has affinity for the designer receptor and thus results in inhibition of neurons that express the designer receptor, but is otherwise biologically inert. The brain region remains silenced for 2-5 hr (depending on the dose and route of administration). Upon completion of the behavioral paradigm, brain tissue is assessed for correct placement and receptor expression. This approach is particularly useful for determining the contribution of individual brain regions to specific components of behavior and can be used across any number of behavioral paradigms.

This protocol describes how to temporarily and remotely silence neuronal activity in discrete brain regions while rats are engaged in learning and memory tasks. The approach combines pharmacogenetics (Designer-Receptors-Exclusively-Activated-by-Designer-Drugs) with a behavioral paradigm (sensory preconditioning) that is designed to distinguish between different components of learning.

Ein Verfahren zum Fern Silencing neuronale Aktivität in Nagetiere Während diskreter Phasen des Lernens

This protocol describes how to temporarily and remotely silence neuronal activity in discrete brain regions while animals are engaged in learning and ...

Measurement of Vibration Detection Threshold and Tactile Spatial Acuity in Human Subjects

Tests that allow the precise determination of psychophysical thresholds for vibration and grating orientation provide valuable information about mechanosensory function that are relevant for clinical diagnosis as well as for basic research. Here, we describe two psychophysical tests designed to determine the vibration detection threshold (automated system) and tactile spatial acuity (handheld device). Both procedures implement a two-interval forced-choice and a transformed-rule up and down experimental paradigm. These tests have been used to obtain mechanosensory profiles for individuals from distinct human cohorts such as twins or people with sensorineural deafness.

Here, we present protocols to determine vibration detection thresholds and tactile acuity using psychophysical methods in man.

Die Messung der Schwingungserfassungsschwelle und Tactile Spatial Acuity in Human Subjects

Tests that allow the precise determination of psychophysical thresholds for vibration and grating orientation provide valuable information about ...

Protocol for Data Collection and Analysis Applied to Automated Facial Expression Analysis Technology and Temporal Analysis for Sensory Evaluation

We demonstrate a method for capturing emotional response to beverages and liquefied foods in a sensory evaluation laboratory using automated facial expression analysis (AFEA) software. Additionally, we demonstrate a method for extracting relevant emotional data output and plotting the emotional response of a population over a specified time frame. By time pairing each participant's treatment response to a control stimulus (baseline), the overall emotional response over time and across multiple participants can be quantified. AFEA is a prospective analytical tool for assessing unbiased response to food and beverages. At present, most research has mainly focused on beverages. Methodologies and analyses have not yet been standardized for the application of AFEA to beverages and foods; however, a consistent standard methodology is needed. Optimizing video capture procedures and resulting video quality aids in a successful collection of emotional response to foods. Furthermore, the methodology of data analysis is novel for extracting the pertinent data relevant to the emotional response. The combinations of video capture optimization and data analysis will aid in standardizing the protocol for automated facial expression analysis and interpretation of emotional response data.

A protocol for capturing and statistically analyzing emotional response of a population to beverages and liquefied foods in a sensory evaluation laboratory using automated facial expression analysis software is described.

Protokoll für die Datenerhebung und Analyse Applied zu Automatische Gesichtsausdruck Analysis Technologie und zeitliche Analyse für die sensorische Prüfung

We demonstrate a method for capturing emotional response to beverages and liquefied foods in a sensory evaluation laboratory using automated facial ...

A Protocol of Manual Tests to Measure Sensation and Pain in Humans

Numerous qualitative and quantitative techniques can be used to test sensory nerves and pain in both research and clinical settings. The current study demonstrates a quantitative sensory testing protocol using techniques to measure tactile sensation and pain threshold for pressure and heat using portable and easily accessed equipment. These techniques and equipment are ideal for new laboratories and clinics where cost is a concern or a limiting factor. We demonstrate measurement techniques for the following: cutaneous mechanical sensitivity on the arms and legs (von-Frey filaments), radiant and contact heat sensitivity (with both threshold and qualitative assessments using the Visual Analog Scale (VAS)), and mechanical pressure sensitivity (algometer, with both threshold and the VAS). The techniques and equipment described and demonstrated here can be easily purchased, stored, and transported by most clinics and research laboratories around the world. A limitation of this approach is a lack of automation or computer control. Thus, these processes can be more labor intensive in terms of personnel training and data recording than the more sophisticated equipment. We provide a set of reliability data for the demonstrated techniques. From our description, a new laboratory should be able to set up and run these tests and to develop their own internal reliability data.

The goal of this procedure is to demonstrate a battery of quantitative techniques for sensory and pain measurement in humans. The equipment and techniques described are commonly found in pain clinics or are easy to obtain.

Ein Protokoll von manuellen Tests zu messen Sensation und Schmerzen beim Menschen

Numerous qualitative and quantitative techniques can be used to test sensory nerves and pain in both research and clinical settings. The current study ...

Simultaneous Transcranial Alternating Current Stimulation and Functional Magnetic Resonance Imaging

Transcranial alternating current stimulation (tACS) is a promising tool for noninvasive investigation of brain oscillations. TACS employs frequency-specific stimulation of the human brain through current applied to the scalp with surface electrodes. Most current knowledge of the technique is based on behavioral studies; thus, combining the method with brain imaging holds potential to better understand the mechanisms of tACS. Because of electrical and susceptibility artifacts, combining tACS with brain imaging can be challenging, however, one brain imaging technique that is well suited to be applied simultaneously with tACS is functional magnetic resonance imaging (fMRI). In our lab, we have successfully combined tACS with simultaneous fMRI measurements to show that tACS effects are state, current, and frequency dependent, and that modulation of brain activity is not limited to the area directly below the electrodes. This article describes a safe and reliable setup for applying tACS simultaneously with visual task fMRI studies, which can lend to understanding oscillatory brain function as well as the effects of tACS on the brain.

Transcranial alternating current stimulation (tACS) is a promising tool for noninvasive investigation of brain oscillations, though its effects are not completely understood. This article describes a safe and reliable setup for applying tACS simultaneously with functional magnetic resonance imaging, which can increase understanding oscillatory brain function and effects of tACS.