Nous tenons à remercier le cerveau Products GmbH pour fournir leur équipement, d&#39;expertise et aider à la réalisation de ce travail. Nous tenons également à remercier Glyn Spencer, de l&#39;Université de Nottingham, dans l&#39;aide à la production de la vidéo. Nous remercions également l&#39;ingénierie et physique Conseil de recherche en sciences (EPSRC), EP/J006823/1 et de l&#39;Université de Nottingham pour financer cette recherche.

1. Préparation de l&#39;installation expérimentale <ol><li> Avant l&#39;arrivée de l&#39;objet mis en place l&#39;équipement EEG dans la salle de contrôle où l&#39;opérateur de scanner va s&#39;asseoir. Connectez l&#39;ordinateur portable au matériel EEG comme le montre la figure 1. Note: tous les déclencheurs de périphériques et le scanner IRM doivent avoir des durées de plus de 200 microsecondes pour être détecté par le système EEG. </li><li> Configurer l&#39;ordinateur de relance, dans cette étude, nous utilisons un stimulus visuel; marqueurs sont lus dans l&#39;enregistreur BrainVision au début et à la fin de chaque période de stimulation. </li><li> Assurer l&#39;espace de travail pour l&#39;enregistrement des données est réglé sur la résolution temporelle plus élevée disponible et les paramètres de filtre correctes. Pour la majorité des études couplage AC avec un filtre de 0,016 à 250 Hz est optimal, bien que DC-couplage ou un (1 kHz) Filtre passe-bas élevées peuvent être nécessaires si les signaux ultra basse ou haute fréquence neuronales sont d&#39;un intérêt, respectivement. </li><li> Vérifiez les marqueurs de la smarmite et la présentation du stimulus de confirmer qu&#39;ils sont enregistrés par le système EEG correctement. Tournez sur la synchronisation du scanner et horloges EEG utilisant le panneau de commande de l&#39;enregistreur BrainVision. Ensuite, vérifiez si la synchronisation est réussie, si l&#39;installation est correcte et l&#39;icône verte &quot;Sync On&quot; point apparaît. </li><li> Mettre en place le scanner IRM de façon classique, ici nous utilisons le corps bobine de transmission RF et une tête de canal 32 bobine de réception RF. Lorsque cela est possible, il est préférable d&#39;utiliser une tête de taille transmettre bobine pour minimiser le risque d&#39;échauffement RF du bouchon EEG et les câbles associés. Cependant dans la plupart des scanners, la bobine d&#39;émission de la tête ne peut pas être utilisé en conjonction avec une bobine réceptrice à éléments multiples, ce qui conduit à une sous-optimale mis en place pour l&#39;acquisition de données d&#39;IRM (en particulier parallèlement l&#39;imagerie d&#39;accélération n&#39;est pas possible). Nous utilisons cette tête spécifique bobine de réception car il intègre un port d&#39;accès qui permet aux câbles du bouchon EEG à courir le long d&#39;un chemin tout droit sorti de la scAnner. </li><li> S&#39;assurer que les séquences IRM pour être exécuté sont mis en place. La séquence IRMf doit utiliser un TR de tranche qui est un multiple de la période d&#39;horloge d&#39;EEG (200 microsecondes). Si l&#39;on utilise un système de RM Philips le calculateur de synchronisation Philips peut être utilisé pour déterminer la tranche possible et combinaisons de TR. </li><li> Faire une dernière vérification que tous les équipements enregistre comme prévu. </li></ol> 2. Sujet arrivée <ol><li> Demandez au sujet d&#39;arriver avec les cheveux propres et de porter des vêtements confortables et non-métallique. </li><li> Expliquer au sujet du but de l&#39;expérience et ce qui va se passer. </li><li> Demandez au sujet de remplir des formulaires qui sont utilisés pour établir qu&#39;il n&#39;y a pas de contre-indications pour MR balayage et que les consentements Sous réserve de participer à l&#39;expérience. Consultez les formulaires avant de continuer. Dans cette étude, l&#39;approbation du comité d&#39;éthique local a été obtenu et tous les sujets ont donné leur consentement éclairé. </li><li> Mesurer la tête circonférence et sélectionnez l&#39;applicationcap ropriately taille (c&#39;est à dire le plus petit bouchon disponible qui est plus grande que la taille de la tête). Placer le capuchon sur la tête à partir de l&#39;avant de la tête et en le tirant vers l&#39;arrière. Positionner correctement le bouchon, de sorte que l&#39;électrode Cz est située à mi-chemin entre le nasion et inion et également centré gauche-droite. </li><li> Connecter les électrodes sur la tête par: déplacement cheveux hors de la voie, l&#39;application d&#39;alcool et ensuite gel Abralyte. Fixez l&#39;électrode ECG à la base du dos en utilisant une méthode similaire à celle utilisée pour les électrodes de capitalisation. Cette électrode est utilisée pour mesurer le rythme cardiaque. Le positionnement de la base du dos est recommandé pour optimiser le rapport signal sur bruit de la R-pic dans la courbe d&#39;ECG ainsi que pour l&#39;objet de confort. </li><li> Les travaux sur les contacts de façon à réduire les impédances des électrodes sur la tête de moins de 10 kW (à l&#39;exclusion de la valeur des résistances internes à chaque électrode). ECG et la résistance EOG peuvent être plus élevés que les signaux sont plus forts et bien connections peut être difficile à atteindre, mais il doit être maintenu en dessous de 50kΩ. </li><li> Vérifier la qualité des données EEG est satisfaisante en inspectant visuellement les données sur l&#39;écran du moniteur. </li></ol> 3. En dehors de l&#39;enregistrement du MR Scanner (Facultatif: uniquement nécessaire si vous souhaitez comparer EEG qualité des données à partir de l&#39;intérieur et à l&#39;extérieur du scanner MR) <ol><li> Mettre en place le dispositif de présentation et de l&#39;équipement EEG en dehors du scanner (dans un endroit où le champ magnétique est faible). Assurez-vous que la configuration est aussi proche que possible de celle utilisée à l&#39;intérieur du scanner IRM (en particulier le sujet doit être en décubitus dorsal et un processus similaire de la présentation du stimulus doit être utilisé). </li><li> Réaliser l&#39;expérience et d&#39;enregistrer les données d&#39;une manière similaire à celle utilisée à l&#39;intérieur du scanner (voir la section 4). </li></ol> 4. Mise en réserve jusqu&#39;à l&#39;intérieur du scanner MR <ol><li> Demandez au sujet d&#39;être assis pendant que vous configurez l&#39;equi EEGpement dans la salle de scanner IRM. </li><li> Prenez l&#39;amplificateur dans la chambre blindée et le placer sur une table à l&#39;arrière du scanner. Fixer l&#39;amplificateur à un câble optique à fibres longues. Faites passer le câble à fibre optique à travers le guide d&#39;onde et l&#39;attacher à l&#39;adaptateur USB BrainAmp dans la salle de contrôle (Figure 1). </li><li> Enregistrement du patient dans le module de balayage malade M. base de données. </li><li> Prenez le sujet dans la salle et leur demander de s&#39;allonger sur le lit du scanner. </li><li> Donner les bouchons sujet, un casque et le bouton d&#39;appel, et de s&#39;assurer qu&#39;ils sont à l&#39;aise. </li><li> Placez la bobine de la tête sur la tête du sujet. Les câbles EEG doivent quitter la bobine de la tête le long de la trajectoire la plus courte possible. Maintenant tampon de la tête du sujet pour minimiser le mouvement de la tête. </li><li> Déplacez le sujet dans le scanner alésage, en s&#39;assurant que les électrodes Fp1 et Fp2 sont à l&#39;isocentre du scanner IRM dans la direction z. Ceci est normalement réalisé en alignant les deux électrodes avec la lumière qui est utilisée pour positionner til soumis avant leur entrée dans l&#39;alésage. </li><li> Fixez le bouchon EEG à l&#39;amplificateur à l&#39;arrière du scanner. S&#39;assurer qu&#39;il n&#39;y a pas de boucles de fil dans les dérivations EEG (car ils peuvent conduire à un échauffement RF et aussi causer des grands artefacts EEG à être induits) et que le câblage est isolé de M. vibrations autant que possible de scanner; ici, nous utilisons un faisceau en porte à faux pour atteindre cet isolement. </li></ol> 5. Enregistrement dans le scanner <ol><li> Parlez au sujet de la salle de console pour confirmer qu&#39;ils puissent entendre l&#39;opérateur de scanner et sont OK. </li><li> Un deuxième expérimentateur commence la surveillance EEG, la vérification des électrodes bruyants dans les traces, ainsi que pour le vert &quot;Sync On&quot; point en bas de l&#39;écran. </li><li> L&#39;effet net des cryo-pompes sur l&#39;enregistrement peut être considéré (voir la figure 2). Par conséquent, éteindre ces pompes lors de l&#39;acquisition des données, conformément aux directives du fabricant. </li><li> Demandez au sujet de bouger la tête par un small montant. L&#39;importance de garder la tête peut encore être vu à partir des tensions importantes dans l&#39;enregistrement EEG qui résultent de petits mouvements de la tête. </li><li> Testez l&#39;enregistrement de l&#39;activité neuronale en demandant au sujet d&#39;ouvrir et de fermer les yeux. Regardez pour l&#39;activité alpha occipital. Cela permettra de vérifier si vous mesurez signaux physiologiques plutôt que du bruit. Si un signal d&#39;alpha ne peut être vu sur un sujet (qui survient chez certains sujets), il est possible de tester l&#39;activité neuronale en effectuant une course courte du paradigme expérimental sans le scanner fonctionnement MR et de chercher la moyenne des potentiels évoqués. </li><li> L&#39;artefact d&#39;impulsion peut être clairement observé dans les données brutes (voir figure 2), en particulier sur les électrodes sur les tempes. Utilisez le tracé ECG pour corriger cet artefact en temps réel en utilisant RecView (ou dans les logiciels de post-traitement). </li><li> Dès que l&#39;IRM commence les gradients provoquent de grandes artefacts dans les données de l&#39;EEG. </li><li> Whl&#39;expérience en IRMf est prêt à démarrer, - avec le système de présentation du stimulus dans un état ​​prêt - puis commencer à enregistrer les données de l&#39;EEG en suivant les étapes indiquées. </li><li> Maintenant commencer l&#39;expérience, en vérifiant que les marqueurs de la présentation du stimulus et le scanner IRM peut être vu dans BrainVision Recorder. Ici, le stimulus est composé d&#39;un damier radial plein champ à 100% de contraste. Le taux de reprise est de 2 Hz de telle sorte qu&#39;une réponse évoquée se produit toutes les 500 ms et d&#39;un marqueur est placé dans le fichier EEG à chaque inversion de l&#39;image. </li><li> La qualité des données EEG apparaît comme très pauvres, mais il peut être nettoyé en place, que ce soit en ligne dans RecView ou lors du post-traitement. Afin que la correction de l&#39;artefact de gradient de travailler sans compromettre l&#39;enregistrement des signaux neuronaux, la présentation du stimulus ne doit pas être bloqué sur la TR et la fréquence de répétition de stimulation ne doit pas être égale à la fréquence de répétition de la tranche. </li><li> correction des artefacts de gradient doit être effectuée oust avant correction des artefacts impulsion (voir figures 3 et 4). Les données peuvent ensuite être segmentés en fonction de la présentation du stimulus et analysées avec de nombreuses techniques, dont la plus simple est d&#39;étalement pour enquêter sur les réponses évoquées (voir Figure 6). </li></ol> 6. Débriefing du sujet <ol><li> Une fois la numérisation terminée, prenez le sujet sur le scanner et les aider à décoller le bouchon EEG. </li><li> Permettez-leur de se laver les cheveux. </li><li> Ils sont maintenant libres de partir. </li></ol> 7. Dégagement à la fin de l&#39;expérience <ol><li> Emballez le matériel EEG tel que requis par votre laboratoire. Si le fabricant MR exige, assurez-vous que le matériel de synchronisation est débranché à la fin de chaque séance et de ne pas rester attaché à l&#39;électronique du scanner. </li><li> Enfin, le bouchon EEG doit être nettoyé. Pour ce faire, tremper le bouchon dans l&#39;eau (normalement pendant environ 5 min)ou un mélange d&#39;eau et de désinfectant (le désinfectant doit être choisi selon la recommandation du spectre et désinfectant agent pathogène en cause du fabricant de cap. temps d&#39;exposition et la concentration de désinfectant doivent suivre les directives du fabricant du désinfectant.). Ensuite, utilisez une brosse à dents pour nettoyer l&#39;écart gel résiduel. Il est très important de nettoyer complètement le bouchon pour assurer la bonne exécution du chapeau lorsqu&#39;il est utilisé par la suite. </li></ol> 8. Analyse <ol><li> Ici, l&#39;analyse EEG en temps réel a été démontrée, mais il est aussi possible et normalement souhaitable de post-traitement des données de l&#39;EEG. Cela peut être fait dans un certain nombre de logiciels d&#39;analyse tels que le cerveau produits Analyzer 2 ou EEGLAB. </li><li> Dégradé et la correction des artefacts d&#39;impulsion peuvent être effectuées en utilisant une variété de méthodes telles que: artefact moyenne soustraction 18,19 (couramment utilisé pour la correction de pente et souvent utilisé pour la correction des artefacts d&#39;impulsion), analyse en composantes indépendantes 20,21 </sup&gt; ou base optimale fixe 22 (pour la correction des artefacts impulsion). </li><li> Les données peuvent ensuite être analysées dans le temps ou dans le domaine fréquentiel pour examiner les réponses évoquées et en cours activité oscillatoire. </li><li> Ici, nous avons enregistré le tracé ECG en utilisant le système des produits du cerveau afin d&#39;obtenir les informations nécessaires à la correction des artefacts d&#39;impulsion. Dans la configuration standard du tracé ECG est enregistré au moyen d&#39;une électrode spécifique placé à l&#39;arrière de l&#39;objet. Dans notre laboratoire, nous utilisons également une solution non-standard, qui emploie une vectrocardiogram pour générer la trace cardiaque (cette solution est disponible uniquement avec l&#39;équipement de surveillance physiologique Philips). Nous avons trouvé ce qui peut être utile si une trace propre ne peut être obtenue à l&#39;aide de l&#39;ECG conventionnel mis en place. </li></ol>

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	<li>Kilner, J. M., Mattout, J., Henson, R., Friston, K. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hemodynamic+correlates+of+EEG:+A+heuristic.">Hemodynamic correlates of EEG: A heuristic.</a> Neuroimage. 28, 280-286 (2005).</li><li>Goldman, R. I., Stern, J. M., Engel, J., 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=Simultaneous+EEG+and+fMRI+of+the+alpha+rhythm.">Simultaneous EEG and fMRI of the alpha rhythm.</a> Neuroreport. 13, 2487-2492 (2002).</li><li>Laufs, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Endogenous+Brain+Oscillations+and+Related+Networks+Detected+by+Surface+EEG-Combined+fMRI.">Endogenous Brain Oscillations and Related Networks Detected by Surface EEG-Combined fMRI.</a> Human Brain Mapping. 29, 762-769 (2008).</li><li>Debener, S., Ullsperger, M., Siegel, M., Engel, A. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Single-trial+EEG-fMRI+reveals+the+dynamics+of+cognitive+function.">Single-trial EEG-fMRI reveals the dynamics of cognitive function.</a> Trends in Cog. Sci. 10, 558-563 (2006).</li><li>Eichele, T., 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=Assessing+the+spatiotemporal+evolution+of+neuronal+activation+with+single-trial+event-related+potential+and+functional+MRI.">Assessing the spatiotemporal evolution of neuronal activation with single-trial event-related potential and functional MRI.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 102, 17789-17803 (2005).</li><li>Lemieux, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electroencephalography-correlated+functional+MR+imaging+studies+of+epileptic+activity.">Electroencephalography-correlated functional MR imaging studies of epileptic activity.</a> Neuroimaging Clinics of North America. 14, 487 (2004).</li><li>Grouiller, F., 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=With+or+without+spikes:+localization+of+focal+epileptic+activity+by+simultaneous+electroencephalography+and+functional+magnetic+resonance+imaging.">With or without spikes: localization of focal epileptic activity by simultaneous electroencephalography and functional magnetic resonance imaging.</a> Brain. 134, 2867-2886 (2011).</li><li>Debener, S., Mullinger, K. J., Niazy, R. K., Bowtell, R. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Properties+of+the+ballistocardiogram+artefact+as+revealed+by+EEG+recordings+at+1.5,+3+and+7+Tesla+static+magnetic+field+strength.">Properties of the ballistocardiogram artefact as revealed by EEG recordings at 1.5, 3 and 7 Tesla static magnetic field strength.</a> Int. J. of Psychophys. 67, 189-199 (2008).</li><li>Yan, W. X., Mullinger, K. J., Brookes, M. J., Bowtell, R. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Understanding+Gradient+Artefacts+in+Simultaneous+EEG/fMRI.">Understanding Gradient Artefacts in Simultaneous EEG/fMRI.</a> Neuroimage. 46, 459-471 (2008).</li><li>Yan, W. X., Mullinger, K. J., Geirsdottir, G. B., Bowtell, R. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Physical+modelling+of+pulse+artefact+sources+in+simultaneous+EEG/fMRI.">Physical modelling of pulse artefact sources in simultaneous EEG/fMRI.</a> Human Brain Mapping. 31, 604-620 (2010).</li><li>Mullinger, K. J., Brookes, M. J., Stevenson, C. M., Morgan, P. S., Bowtell, R. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Exploring+the+feasibility+of+simultaneous+EEG/fMRI+at+7+T.">Exploring the feasibility of simultaneous EEG/fMRI at 7 T.</a> Magnetic Resonance Imaging. 26, 607-616 (2008).</li><li>Mullinger, K. J., Yan, W. X., Bowtell, R. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Reducing+the+Gradient+Artefact+in+Simultaneous+EEG-fMRI+by+Adjusting+the+Subject's+Axial+Position.">Reducing the Gradient Artefact in Simultaneous EEG-fMRI by Adjusting the Subject's Axial Position.</a> NeuroImage. 54, 1942-1950 (2011).</li><li>Mandelkow, H., Halder, P., Boesiger, P., Brandeis, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Synchronization+facilitates+removal+of+MRI+artefacts+from+concurrent+EEG+recordings+and+increases+usable+bandwidth.">Synchronization facilitates removal of MRI artefacts from concurrent EEG recordings and increases usable bandwidth.</a> Neuroimage. 32, 1120-1126 (2006).</li><li>Mullinger, K. J., Morgan, P. S., Bowtell, R. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Improved+Artefact+Correction+for+Combined+Electroencephalography/Functional+MRI+by+means+of+Synchronization+and+use+of+VCG+Recordings.">Improved Artefact Correction for Combined Electroencephalography/Functional MRI by means of Synchronization and use of VCG Recordings.</a> Journal of Magnetic Resonance Imaging. 27, 607-616 (2008).</li><li>Chia, J. M., Fischer, S. E., Wickline, S. A., Lorenz, C. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Performance+of+QRS+detection+for+cardiac+magnetic+resonance+imaging+with+a+novel+vectorcardiographic+triggering+method.">Performance of QRS detection for cardiac magnetic resonance imaging with a novel vectorcardiographic triggering method.</a> Journal of Magnetic Resonance Imaging. 12, 678-688 (2000).</li><li>Fischer, S. E., Wickline, S. A., Lorenz, C. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Novel+Real-Time+R-Wave+Detection+Algorithm+Based+on+the+Vectorcardiogram+for+Accurate+Gated+Magnetic+Resonance+Acquisitions.">Novel Real-Time R-Wave Detection Algorithm Based on the Vectorcardiogram for Accurate Gated Magnetic Resonance Acquisitions.</a> Magnetic Resonance In Medicine. 42, 361-370 (1999).</li><li>Jansen, M., 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=Motion-related+artefacts+in+EEG+predict+neuronally+plausible+patterns+of+activation+in+fMRI+data.">Motion-related artefacts in EEG predict neuronally plausible patterns of activation in fMRI data.</a> Neuroimage. 59, 261-270 (2012).</li><li>Allen, P. J., Josephs, O., Turner, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+Method+for+removing+Imaging+Artifact+from+Continuous+EEG+Recorded+during+Functional+MRI.">A Method for removing Imaging Artifact from Continuous EEG Recorded during Functional MRI.</a> Neuroimage. 12, 230-239 (2000).</li><li>Allen, P. J., Poizzi, G., Krakow, K., Fish, D. R., Lemieux, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Identification+of+EEG+Events+in+the+MR+Scanner:+The+Problem+of+Pulse+Artifact+and+a+Method+for+Its+Subtraction.">Identification of EEG Events in the MR Scanner: The Problem of Pulse Artifact and a Method for Its Subtraction.</a> Neuroimage. 8, 229-239 (1998).</li><li>Briselli, E., 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=An+independent+component+ballistocardiogram+analysis-based+approach+on+artifact+removing.">An independent component ballistocardiogram analysis-based approach on artifact removing.</a> Magnetic Resoance Imaging. 24, 393-400 (2006).</li><li>Mantini, D., 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=Complete+artifact+removal+for+EEG+recorded+during+continuous+fMRI+using+independent+component+analysis.">Complete artifact removal for EEG recorded during continuous fMRI using independent component analysis.</a> Neuroimage. 34, 598-607 (2007).</li><li>Naizy, R. K., Bechmann, C. F., Iannetti, G. D., Brady, J. M., Smith, S. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Removal+of+fMRI+environment+artifacts+from+EEG+data+using+optimal+basis+sets.">Removal of fMRI environment artifacts from EEG data using optimal basis sets.</a> Neuroimage. 28, 720-737 (2005).</li><li>Eichele, T., Moosmann, M., Wu, L., Gutberlet, I., Debener, S., Ullsperger, M., Debener, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Simultaneous EEG and fMRI: recording, analysis and application. 1, (2010).</li><li>Sandmann, P., 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=Visual+activation+of+auditory+cortex+reflects+maladaptive+plasticity+in+cochlear+implant+users.">Visual activation of auditory cortex reflects maladaptive plasticity in cochlear implant users.</a> Brain. 135, 555-568 (2012).</li><li>Brookes, M. J., Mullinger, K. J., Stevenson, C. M., Morris, P. G., Bowtell, R. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Simultaneous+EEG+source+localisation+and+artifact+rejection+during+concurrent+fMRI+by+means+of+spatial+filtering.">Simultaneous EEG source localisation and artifact rejection during concurrent fMRI by means of spatial filtering.</a> NeuroImage. 40, 1090-1104 (2008).</li></ol>

La production de cet article a été parrainé par Brain Products GmbH. Pierluigi Castellone est un employé de Brain Products GmbH, qui fabrique des instruments et des logiciels utilisés dans le présent article.

Conseils généraux Depuis l&#39;aménagement physique de toutes les chambres du scanner est différent, nous reconnaissons que vous ne pouvez pas être en mesure de positionner vos amplificateurs EEG en dehors de l&#39;alésage de l&#39;aimant. Dans ce cas, un bon compromis consiste à placer les amplificateurs sur un tapis de caoutchouc d&#39;épaisseur de manière à les découpler des vibrations du scanner autant possible. Si vous trouvez que la correction des artefacts de gradient ne fonctionne pas bien, vérifiez les temps entre le volume ou marqueurs de tranche, car il est probable dans ce cas que le TR qui a été saisi à la console MR n&#39;est pas précisément le TR qui est généré . Dans ce cas, vous devrez contacter le fabricant du scanner M. pertinente pour obtenir de l&#39;aide. Les étapes les plus importantes dans le processus d&#39;acquisition de données EEG au cours de l&#39;IRMf simultanées sont celles prises pour s&#39;assurer que toutes les sources de bruit externes ont été réduites au minimum (par exemple, les pompes à cyrocooler et les vibrations de l&#39;équipement EEG). Pour allow correction d&#39;artefacts de gradient optimal, il est important de veiller à ce que les horloges de balayage EEG et MR sont synchronisés, le TR de tranche est un multiple de la période d&#39;horloge de balayage et que l&#39;objet est positionné de manière optimale. Pour assurer optimales artefacts correction de nombreuses techniques d&#39;impulsions exigent une trace cardiaque propre à partir duquel R pics peuvent être détectés, nous suggérons que cela peut être mieux réalisé à l&#39;aide d&#39;un VCG, bien qu&#39;il soit également possible avec un ECG bien positionné. Si vous utilisez l&#39;ECG, il est recommandé de placer ce à la base du dos pour maximiser le rapport signal sur bruit de la R-pic avec l&#39;avantage supplémentaire de ce qui est un site facile d&#39;accéder à une position près du cœur 23. Positionnement de l&#39;ECG sur les résultats de la poitrine à artefacts de mouvement en raison de la respiration d&#39;être ajouté à la trace à partir de ce conducteur et de provoquer l&#39;artefact de gradient pour faire varier au cours du temps. Cela peut entraîner la saturation de trace et / ou de correction des artefacts de gradient ne fonctionne pas en raison de la variabilité du modèleet n&#39;est donc pas recommandée. Discussion générale EEG-IRMf est un outil puissant pour étudier le fonctionnement du cerveau, comme la haute résolution temporelle de l&#39;EEG peut être combiné avec la haute résolution spatiale de l&#39;IRMf. À ce jour, un certain nombre d&#39;études ont utilisé cette approche multi-modale à acquérir une meilleure compréhension du fonctionnement du cerveau. EEG-IRMf a été appliquée à des volontaires sains afin d&#39;étudier la corrélation entre les rythmes oscillants (mesurée par EEG) et les réactions d&#39;oxygénation du sang (IRMf BOLD), par exemple 2,3. Il a également été utilisé pour étudier si les caractéristiques du signal évoqué peuvent expliquer la variance dans le signal BOLD sur une base essai par essai 4,5. Dans les études cliniques, la principale utilisation de la technique a été d&#39;étudier les foyers de décharges épileptiques intercritiques qui sont par nature difficiles à localiser de manière non invasive 6,7. Ces exemples montrent la puissance de cette imagerie multi-modaleING outil. Toutefois, afin de permettre l&#39;étude de ces phénomènes, il est important d&#39;avoir accès à la meilleure qualité possible des données EEG et IRM. Pour atteindre cet objectif à l&#39;intérieur du scanner IRM, il est important d&#39;avoir le meilleur dispositif expérimental et aussi de choisir les méthodes d&#39;analyse les plus appropriées. Les méthodes d&#39;analyse optimales seront dans une certaine mesure dépendra de la question de recherche d&#39;intérêt, tout comme les méthodes de correction utilisé pour l&#39;élimination des artefacts. Par exemple, la taille et le nombre de mouvements qui ont eu lieu lors de l&#39;enregistrement permettra de déterminer la combinaison la plus efficace des algorithmes pour enlever l&#39;artefact de gradient. Cependant, la solution optimale dispositif expérimental du matériel EEG et IRMf est relativement indépendante de certaines questions de recherche. Les lignes directrices présentées ici sont donc de valeur générale et peuvent être suivis dans des expériences à l&#39;aide de matériel EEG et scanner IRM différent de celui que nous avons utilisé. Ici, nous avons démontré les méthodes d&#39;acquisition qui SHOULd suivre pour acquérir des données EEG et IRMf haute qualité. Nous avons utilisé un stimulus visuel basé sur un paradigme de relance précédemment employé 24. Cependant, les mêmes techniques d&#39;acquisition de données peuvent être appliquées indépendamment du paradigme utilisé pour stimuler l&#39;activité cérébrale d&#39;intérêt. Lors du choix de votre modèle, il convient de noter que la qualité des données de l&#39;EEG qui peuvent être obtenus lors de l&#39;enregistrement à l&#39;intérieur de l&#39;environnement MR avec les techniques actuellement disponibles pour les utilisateurs (et décrite ici) toujours placer certaines limites à l&#39;activité du cerveau qui peut être étudié: il ya des difficultés particulières en enregistrant l&#39;activité EEG en bas (&lt;5 Hz) et à haute fréquence (&gt; 80 Hz) des bandes où impulsion résiduelle et des artefacts de gradient peut résider. En outre, il faut prendre soin lors du choix du paradigme de sorte que la possibilité d&#39;un mouvement de sujet lié à la tâche est minimisé. C&#39;est un problème parce que les artefacts de mouvement dans les données de l&#39;EEG sont souvent difficiles à corriger les artefacts et les petits peuvent êtredifficile d&#39;identifier clairement, mais ils peuvent encore dominer signaux neuronaux. Ces artéfacts de mouvement peuvent provoquer des fausses corrélations mais plausible avec les données IRMf 17. Méthodes de post-traitement pour une utilisation simultanée EEG-IRMf sont nombreuses et en tant que tels leur discussion dépasse le cadre de ce travail. Comme mentionné précédemment, le gradient et artefact d&#39;impulsion peut être enlevé en utilisant un certain nombre de techniques qui comprennent moyenne artefact soustraction 18,19, analyse en composantes indépendantes 20,21, base optimale fixe 22 et 25 formateurs de voie. Souvent, une combinaison de ces méthodes peut être utilisée 23 et le rendement des procédés est dépendant de facteurs tels que l&#39;intensité du champ magnétique et le paradigme utilisé. Les méthodes de post-traitement optimaux pour une étude spécifique dépendront également les signaux d&#39;extraire des données, qu&#39;il s&#39;agisse des rythmes oscillants ou potentiels évoqués peuvent avoir une influence sur le Pôméthodes st-traitement employées. Bien qu&#39;il y ait beaucoup de recherches en cours visant à améliorer l&#39;acquisition et l&#39;analyse des méthodes de données pour une utilisation simultanée EEG-IRMf, il est déjà possible, en utilisant les techniques décrites ici, pour répondre à des questions importantes en neurosciences qui nécessitent la combinaison de la haute résolution spatiale de l&#39;IRMf et l&#39; excellente résolution temporelle de l&#39;EEG.

Électroencéphalographie simultanée (EEG) et l&#39;imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf) permet à l&#39;excellente résolution temporelle de l&#39;EEG à être combiné avec la précision spatiale de l&#39;IRMf. Il ya un certain nombre de façons dont les données de ces deux modalités peuvent être combinés 1, mais toutes reposent sur ​​l&#39;acquisition de données EEG et IRMf haute qualité. À ce jour, simultané EEG-IRMf a été utilisée pour étudier la corrélation entre les rythmes oscillants (mesurées avec EEG) et les réactions d&#39;oxygénation du sang (en utilisant le niveau d&#39;oxygénation du sang (BOLD) IRMf), par exemple 2,3. Il a également été utilisée pour étudier si les caractéristiques du signal évoqué peuvent expliquer la variance dans le signal BOLD sur une base essai par essai 4,5. Dans les études cliniques, la principale utilisation de la technique a été d&#39;étudier les foyers de décharges épileptiques intercritiques, qui peuvent aider à la planification chirurgicale et sont actuellement difficiles à localiser de manière non invasive6,7. Pour réaliser la fusion des données de l&#39;EEG et IRMf qui est souhaité, il est essentiel de disposer de données de haute qualité provenant des deux modalités. Toutefois, les données EEG acquises au cours de l&#39;IRMf simultanées sont affectées par plusieurs objets, y compris l&#39;artefact de gradient (en raison des champs magnétiques changeants nécessaires pour IRMf), l&#39;artefact d&#39;impulsion (lié au cycle cardiaque) et les artefacts de mouvement (résultant de mouvements à la forte le champ magnétique du dispositif de balayage, ainsi que l&#39;activité musculaire). Ces artefacts sont nettement plus importants que l&#39;activité neuronale d&#39;intérêt et donc la réduction (à la source) et la correction des artefacts (via le post-traitement) sont tous deux nécessaires pour permettre la mise en œuvre réussie du simultané EEG-IRMf. Les méthodes de post-traitement actuellement disponibles pour corriger la pente et objets d&#39;impulsions nécessitent un certain nombre de critères pour être satisfaits lors de l&#39;acquisition de données afin de produire des données EEG haute qualité. Au cours de la décennie précédente, l&#39;OPTiMAL expérimental pour l&#39;enregistrement de données de haute qualité a évolué comme notre compréhension des causes des artefacts 8-10 s&#39;est améliorée et nous avons appris comment modifier des méthodes expérimentales afin de réduire les artefacts à la source 11,12 et à améliorer la performances de post-traitement des algorithmes de correction. Ces développements incluent l&#39;amélioration de l&#39;échantillonnage des formes d&#39;onde de gradient à travers la synchronisation des horloges du scanner 13,14 et l&#39;utilisation d&#39;un vectocardiogramme 15,16 pour fournir une trace cardiaque plus propre que l&#39;ECG traditionnel. La trace de vectocardiogramme est dérivé de quatre électrodes placées sur la poitrine avec un filtre passe-bas rigoureuses employées 14-16. En conséquence, la trace est relativement peu affectée par les artefacts de gradient et est insensible à l&#39;artefact d&#39;écoulement de sang qui facilite la détection R-pic. Cependant, la possibilité d&#39;enregistrer un vectocardiogramme n&#39;est pas disponible sur tous les appareils d&#39;IRM et donc ne sera mentionnée brièvement dans ce sTudy. L&#39;importance de la réduction des artefacts et le nettoyage rigoureux des données a été soulignée par la récente démonstration que les artefacts de mouvement enregistrés dans les données de l&#39;EEG peuvent en corrélation avec l&#39;activité BOLD rien à voir avec la mission d&#39;intérêt, produire des résultats erronés si grand soin n&#39;est pas pris toute la processus expérimental 17. La méthode présentée ici représente l&#39;approche optimale actuel pour obtenir des données EEG et IRMf haute qualité simultanément en utilisant le matériel MR et des séquences d&#39;impulsions qui sont largement disponibles, ainsi que des équipements EEG vendu dans le commerce. La mise en œuvre de la méthode de l&#39;acquisition proposée, en liaison avec l&#39;utilisation de méthodes de post-traitement approprié, sera d&#39;obtenir des données EEG et IRMf qui peuvent être utilisés pour répondre à un certain nombre de questions importantes en neurosciences.

<table border="1">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Name of Reagent/Material</td>
			<td>Company</td>
			<td>Catalog Number</td>
			<td>Comments</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>3T MR scanner</td>
			<td>&nbsp;</td>
			<td>&nbsp;</td>
			<td>Here we use a Philips Achieva but any MR scanner should work.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>BrainVision Recorder</td>
			<td>Brain Products GmbH</td>
			<td>BP-00010</td>
			<td>1st License item</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>BrainVision RecView</td>
			<td>Brain Products GmbH</td>
			<td>BP-00051</td>
			<td>basis module</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>BrainAmp MR plus</td>
			<td>Brain Products GmbH</td>
			<td>BP-01840</td>
			<td>single amplifier</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>BrainAmp USB Adapter</td>
			<td>Brain Products GmbH</td>
			<td>BP-02041</td>
			<td>BUA64</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>SyncBox</td>
			<td>Brain Products GmbH</td>
			<td>BP-02675</td>
			<td>SyncBox complete</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fibre Optic cables and USB connectors</td>
			<td>Brain Products GmbH</td>
			<td>BP-02300 (FOC5) BP-02310 (FOC20) BP-02042 USB2 Cable)</td>
			<td>These come with the above listed equipment.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>BrainCap MR</td>
			<td>EASYCAP GmbH</td>
			<td>BP-03000-MR</td>
			<td>32 channel EEG cap for use in MR</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Abralyte 2000 conductive Gel</td>
			<td>Brain Products GmbH</td>
			<td>FMS-060219</td>
			<td>Conductive and abrasive gel to connect electrodes to scalp</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Isopropyl Alcohol BP</td>
			<td>Brain Products GmbH</td>
			<td>FMS-060224</td>
			<td>To be applied before Abralyte Gel. Isopropylalcohol 70% (60 ml)-for degreasing the skin</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cotton tipped swab</td>
			<td>Brain Products GmbH</td>
			<td>FMS-060234</td>
			<td>For application of Abralyte and Isopropyl Alcohol. Cotton Swabs Non-sterile, 100 pieces</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

best current practice for obtaining high quality eeg data during simultaneous fmri

Simultané EEG-IRMf permet à l&#39;excellente résolution temporelle de l&#39;EEG à être combiné avec la précision spatiale de l&#39;IRMf. Les données de ces deux modalités peuvent être combinés dans un certain nombre de façons, mais toutes reposent sur l&#39;acquisition de données EEG et IRMf haute qualité. Données EEG acquises au cours de l&#39;IRMf simultanées sont affectées par plusieurs objets, y compris l&#39;artefact de gradient (en raison de l&#39;évolution des gradients de champ magnétique nécessaire pour IRMf), l&#39;artefact impulsion (lié au cycle cardiaque) et les artefacts de mouvement (résultant de mouvements dans le champ magnétique fort domaine du scanner, et l&#39;activité musculaire). Méthodes de post-traitement pour corriger avec succès le gradient et des objets d&#39;impulsions nécessitent un certain nombre de critères auxquels doit satisfaire lors de l&#39;acquisition de données. Minimiser les mouvements de la tête pendant EEG-IRMf est également impératif de limiter la production d&#39;objets. Les interactions entre la fréquence radio (RF) d&#39;impulsions nécessaires pour l&#39;IRM et ee matériel EEG peut survenir et peut provoquer un échauffement. C&#39;est seulement un risque important si les consignes de sécurité ne sont pas satisfaits. conception du matériel et mise en place, ainsi que la sélection minutieuse des séquences IRM qui sont organisées avec le matériel EEG présente doivent donc être considérées. Les questions ci-dessus soulignent l&#39;importance du choix du protocole expérimental utilisé lors de l&#39;exécution d&#39;une expérience EEG-IRMf simultanées. Basé sur des recherches antérieures, nous décrivons un dispositif expérimental optimal set-up. Elle fournit des données EEG haute qualité pendant l&#39;IRMf simultanées en utilisant des systèmes EEG et IRMf commerciales, avec des risques de sécurité au sujet minimisé. Nous démontrons ce set-up dans une expérience EEG-IRMf aide d&#39;un simple stimulus visuel. Cependant, les stimuli beaucoup plus complexes peuvent être utilisés. Ici, nous montrons l&#39;EEG-IRMf set-up en utilisant un MRplus, 32 système EEG de canal en conjonction avec un Achieva Philips (Best, Pays-Bas) 3T MR scanner cérébral Products GmbH (Gilching, Allemagne), bien quela plupart des techniques sont transférables à d&#39;autres systèmes.

La figure 3 montre la qualité du signal à prévoir si aucune correction des artefacts a été effectuée. Il est clair que toute activité neuronale est obscurcie. Figure 3C montre que l&#39;artefact de gradient se produit à des fréquences distinctes qui sont des harmoniques de la fréquence d&#39;acquisition de la tranche dans la séquence IRMf, couvrant la gamme de fréquence de l&#39;enregistrement. Figure 4 montre l&#39;artefact d&#39;impulsion qui se révèle une fois l&#39;artefact de gradient a été supprimé en utilisant la méthode de post-traitement de moyenne artefact soustraction dans l&#39;analyseur 2 (version 2.0.2). Il est clair qu&#39;il existe une variation spatiale considérable de cet artefact et que O1, l&#39;un des canaux d&#39;intérêt pour cette expérience visuelle, affiche un nombre particulièrement important artefact d&#39;impulsion. Cet artéfact a une fréquence inférieure à l&#39;artefact de gradient (principalement en dessous de 10 Hz - figure 4C) et est liée à l&#39;activité cardiaque figure 5 montre.<html> la qualité des données EEG qui peut être atteint après gradient et la correction des artefacts d&#39;impulsion; ici l&#39;artefact d&#39;impulsion a été corrigée à l&#39;aide moyenne artefact soustraction Analyzer 2 et les pics de R de la forme d&#39;onde cardiaque a été détectée à partir du tracé ECG. Il est clair que l&#39;amplitude des signaux restants sont beaucoup plus faibles et les signaux neuronaux par conséquent, ne sont plus obscurci, comme le montrent les réponses évoquées obtenues dans les figures 6 et 7. Figure 6 montre une réponse évoquée typique produite par une moyenne de l&#39;ensemble des 300 stimuli. Cependant, la variabilité de cette réponse à travers les blocs peut être vu dans la figure 7, et c&#39;est cette variation naturelle et imprévisible dans les réponses neuronales qui peuvent être utilisés pour interroger les corrélations entre les réponses audacieuses et EEG lors des enregistrements simultanés ont été effectués. s/ftp_upload/50283/50283fig1highres.jpg &quot;src =&quot; / files/ftp_upload/50283/50283fig1.jpg &quot;/&gt; Figure 1. Un diagramme schématique de la mise en place de l&#39;équipement EEG et les connexions nécessaires entre le matériel, tel que décrit dans le protocole. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/50283/50283fig1large.jpg" target="_blank">Cliquez ici pour agrandir la figure</a> . <img alt="Figure 2" fo:content-width="4.5in" fo:src="/files/ftp_upload/50283/50283fig2highres.jpg" src="/files/ftp_upload/50283/50283fig2.jpg" /> Figure 2. Transformée de Fourier du signal recueilli sur un sujet se trouvant encore aux pompes cryogéniques (en rouge) et off (noir) pour un canal représentant (P7). <img alt="Figure 3" fo:content-width="2.5in" fo:src="/files/ftp_upload/50283/50283fig3highres.jpg" src="/files/ftp_upload/50283/50283fig3.jpg" /> <strong&gt; Figure 3 Dix secondes de données EEG brutes enregistrées au cours concurrente IRM sur 16 canaux différents (A);. mettant l&#39;accent sur ​​5 secondes de données de Oz (B);. avec la transformée de Fourier associée (C) <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/50283/50283fig3large.jpg" target="_blank">Cliquez ici pour agrandir la figure</a> . <img alt="Figure 4" fo:content-width="2.5in" fo:src="/files/ftp_upload/50283/50283fig4highres.jpg" src="/files/ftp_upload/50283/50283fig4.jpg" /> Figure 4 Dix secondes de données EEG enregistrées sur 16 canaux différents au cours concurrente IRM présentés après correction des artefacts de gradient utilisant AAS sur 16 canaux différents (A);. Portant sur ​​5 secondes de données de Oz (B), avec la transformée de Fourier associée (C </strong&gt;). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/50283/50283fig4large.jpg" target="_blank">Cliquez ici pour agrandir la figure</a> . <img alt="Figure 5" fo:content-width="2.4in" fo:src="/files/ftp_upload/50283/50283fig5highres.jpg" src="/files/ftp_upload/50283/50283fig5.jpg" /> Figure 5. Dix secondes de données EEG enregistrées ON16 différents canaux pendant l&#39;IRMf simultanées, montré après gradient et la correction d&#39;artefact impulsion utilisant AAS (A); mettant l&#39;accent sur ​​5 secondes de données de Oz (B), avec la transformée de Fourier associée (C). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/50283/50283fig5large.jpg" target="_blank">Cliquez ici pour voir plus grand chiffre</a> . <p class="jove_content" fo:keep-together.within-page = &quot;always&quot;&gt; <img alt="Figure 6" fo:content-width="4.5in" fo:src="/files/ftp_upload/50283/50283fig6highres.jpg" src="/files/ftp_upload/50283/50283fig6.jpg" /> Figure 6. Moyen de réponse évoquée EEG (300 en moyenne) pour les canaux 01 et 02 (à gauche) et la carte topographique associée pour le P120 (à droite). <img alt="Figure 7" fo:content-width="4in" fo:src="/files/ftp_upload/50283/50283fig7highres.jpg" src="/files/ftp_upload/50283/50283fig7.jpg" /> Figure 7. Variation de la réponse évoquée à travers les blocs de canal O1 (réponses ont été en moyenne dans les 30 blocs s).

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

Électroencéphalographie simultanée (EEG) et l&#39;imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf) est un outil de neuroimagerie puissant. Toutefois, à l&#39;intérieur d&#39;un appareil d&#39;IRM forme un environnement difficile pour l&#39;enregistrement et de la sécurité des données EEG doivent être considérés chaque fois que l&#39;équipement d&#39;exploitation à l&#39;intérieur d&#39;un scanner EEG. Ici, nous présentons un protocole d&#39;acquisition de données EEG-IRMf optimisé.

Meilleures pratiques actuelles pour l&#39;obtention de données à haut EEG de qualité lors de l&#39;IRMf simultanées

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 ...

best-current-practice-for-obtaining-high-quality-eeg-data-during

Research

JoVE Journal

Behavior

32.2K vues.  University of Nottingham. Électroencéphalographie simultanée (EEG) et l'imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf) est un outil de neuroimagerie puissant. Toutefois, à l'intérieur d'un appareil d'IRM forme un environnement difficile pour l'enregistrement et de la sécurité des données EEG doivent être considérés chaque fois que l'équipement d'exploitation à l'intérieur d'un scanner EEG. Ici, nous présentons un protocole d'acquisit...

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

Method for Simultaneous fMRI/EEG Data Collection during a Focused Attention Suggestion 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 256-channel sensor net. The EEG amplifier itself is contained in a field isolation containment system (FICS), and MRI clock signals are synchronized with EEG data collection for subsequent MR artifact characterization and removal. We demonstrate this method first for resting state data collection. Thereafter, we demonstrate a protocol for EEG/fMRI data recording, while subjects listen to a tape asking them to visualize that their left hand is immersed in a cold-water bath and referred to, here, as the cold glove paradigm. Thermal differentials between each hand are measured throughout EEG/fMRI data collection using an MR compatible temperature sensor that we developed for this purpose. We collect cold glove EEG/fMRI data along with simultaneous differential hand temperature measurements both before and after hypnotic induction. Between pre and post sessions, single modality EEG data are collected during the hypnotic induction and depth assessment process. Our representative results demonstrate that significant changes in the EEG power spectrum can be measured during hypnotic induction, and that hand temperature changes during the cold glove paradigm can be detected rapidly using our MR compatible differential thermometry device.

We present a protocol for concurrent collection of EEG/fMRI data, and synchronized MR clock signal recording. We demonstrate this method using a unique paradigm whereby subjects receive &#x2018;cold glove&#x2019; instructions during scanning, and EEG/fMRI data are recorded along with hand temperature measurements both before and after hypnotic induction.

Procédé de collecte simultanée de données IRMf/EEG au cours d’une suggestion d’attention focalisée pour une sensation thermique différentielle

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 ...

Recherche

Sciences du comportement

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.

Surveillance EEG simultanée pendant transcrânienne courant de stimulation

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

Simultaneous Scalp Electroencephalography (EEG), Electromyography (EMG), and Whole-body Segmental Inertial Recording for Multi-modal Neural Decoding

Recent studies support the involvement of supraspinal networks in control of bipedal human walking. Part of this evidence encompasses studies, including our previous work, demonstrating that gait kinematics and limb coordination during treadmill walking can be inferred from the scalp electroencephalogram (EEG) with reasonably high decoding accuracies. These results provide impetus for development of non-invasive brain-machine-interface (BMI) systems for use in restoration and/or augmentation of gait- a primary goal of rehabilitation research. To date, studies examining EEG decoding of activity during gait have been limited to treadmill walking in a controlled environment. However, to be practically viable a BMI system must be applicable for use in everyday locomotor tasks such as over ground walking and turning. Here, we present a novel protocol for non-invasive collection of brain activity (EEG), muscle activity (electromyography (EMG)), and whole-body kinematic data (head, torso, and limb trajectories) during both treadmill and over ground walking tasks. By collecting these data in the uncontrolled environment insight can be gained regarding the feasibility of decoding unconstrained gait and surface EMG from scalp EEG.

Simultaneous Scalp Electroencephalography EEG, Electromyography EMG, and Whole-body Segmental Inertial Recording for Multi-modal Neural Decoding

Development of an effective brain-machine-interface (BMI) system for restoration and rehabilitation of bipedal locomotion requires accurate decoding of user's intent. Here we present a novel experimental protocol and data collection technique for simultaneous non-invasive acquisition of neural activity, muscle activity, and whole-body kinematics during various locomotion tasks and conditions.

Électroencéphalographie simultanée du cuir chevelu (EEG), l&#39;électromyographie (EMG), et l&#39;ensemble du corps d&#39;enregistrement d&#39;inertie segmentaire pour Multi-modal Neural Decoding

Recent  studies support the involvement of supraspinal networks in control of bipedal  human walking. Part of this evidence  encompasses studies, ...

Cortical Source Analysis of High-Density EEG Recordings in Children

EEG is traditionally described as a neuroimaging technique with high temporal and low spatial resolution. Recent advances in biophysical modelling and signal processing make it possible to exploit information from other imaging modalities like structural MRI that provide high spatial resolution to overcome this constraint1. This is especially useful for investigations that require high resolution in the temporal as well as spatial domain. In addition, due to the easy application and low cost of EEG recordings, EEG is often the method of choice when working with populations, such as young children, that do not tolerate functional MRI scans well. However, in order to investigate which neural substrates are involved, anatomical information from structural MRI is still needed. Most EEG analysis packages work with standard head models that are based on adult anatomy. The accuracy of these models when used for children is limited2, because the composition and spatial configuration of head tissues changes dramatically over development3.&#160;
In the present paper, we provide an overview of our recent work in utilizing head models based on individual structural MRI scans or age specific head models to reconstruct the cortical generators of high density EEG. This article describes how&#160;EEG recordings are acquired, processed, and analyzed with pediatric populations at the London Baby Lab, including laboratory setup, task design, EEG preprocessing, MRI processing, and EEG channel level and source analysis.&#160;

In recent years, there has been increasing interest in estimating the cortical sources of scalp measured electrical activity for cognitive neuroscience experiments. This article describes how high density EEG is acquired and how recordings are processed for cortical source estimation in children from the age of 2 years at the London Baby Lab.

Corticale Analyse de la source de haute densité EEG Recordings chez les enfants

EEG is traditionally described as a neuroimaging technique with high temporal and low spatial resolution. Recent advances in biophysical modelling and ...

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.

Transcrânienne à courant de stimulation et simultanée fonctionnelle imagerie par résonance magnétique

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

Topographical Estimation of Visual Population Receptive Fields by fMRI

Visual cortex is retinotopically organized so that neighboring populations of cells map to neighboring parts of the visual field. Functional magnetic resonance imaging allows us to estimate voxel-based population receptive fields (pRF), i.e., the part of the visual field that activates the cells within each voxel. Prior, direct, pRF estimation methods1 suffer from certain limitations: 1) the pRF model is chosen a-priori and may not fully capture the actual pRF shape, and 2) pRF centers are prone to mislocalization near the border of the stimulus space. Here a new topographical pRF estimation method2 is proposed that largely circumvents these limitations. A linear model is used to predict the Blood Oxygen Level-Dependent (BOLD) signal by convolving the linear response of the pRF to the visual stimulus with the canonical hemodynamic response function. PRF topography is represented as a weight vector whose components represent the strength of the aggregate response of voxel neurons to stimuli presented at different visual field locations. The resulting linear equations can be solved for the pRF weight vector using ridge regression3, yielding the pRF topography. A pRF model that is matched to the estimated topography can then be chosen post-hoc, thereby improving the estimates of pRF parameters such as pRF-center location, pRF orientation, size, etc. Having the pRF topography available also allows the visual verification of pRF parameter estimates allowing the extraction of various pRF properties without having to make a-priori assumptions about the pRF structure. This approach promises to be particularly useful for investigating the pRF organization of patients with disorders of the visual system.

It is important to obtain unbiased estimates of visual population receptive fields (pRFs) by functional magnetic resonance imaging. We use mild regularization constraints to estimate pRF topography without a-priori assumptions about pRF shape, allowing us to choose specific pRF models post-hoc. This is particularly advantageous in subjects with visual-pathway lesions.

Estimation topographique de Visual population réceptive champs par IRMf

Visual cortex is retinotopically organized so that neighboring populations of cells map to neighboring parts of the visual field. Functional magnetic ...

fMRI Validation of fNIRS Measurements During a Naturalistic Task

We present a method to compare brain activity recorded with near-infrared spectroscopy (fNIRS) in a dance video game task to that recorded in a reduced version of the task using fMRI (functional magnetic resonance imaging). Recently, it has been shown that fNIRS can accurately record functional brain activities equivalent to those concurrently recorded with functional magnetic resonance imaging for classic psychophysical tasks and simple finger tapping paradigms. However, an often quoted benefit of fNIRS is that the technique allows for studying neural mechanisms of complex, naturalistic behaviors that are not possible using the constrained environment of fMRI. Our goal was to extend the findings of previous studies that have shown high correlation between concurrently recorded fNIRS and fMRI signals to compare neural recordings obtained in fMRI procedures to those separately obtained in naturalistic fNIRS experiments. Specifically, we developed a modified version of the dance video game Dance Dance Revolution (DDR) to be compatible with both fMRI and fNIRS imaging procedures. In this methodology we explain the modifications to the software and hardware for compatibility with each technique as well as the scanning and calibration procedures used to obtain representative results. The results of the study show a task-related increase in oxyhemoglobin in both modalities and demonstrate that it is possible to replicate the findings of fMRI using fNIRS in a naturalistic task. This technique represents a methodology to compare fMRI imaging paradigms which utilize a reduced-world environment to fNIRS in closer approximation to naturalistic, full-body activities and behaviors. Further development of this technique may apply to neurodegenerative diseases, such as Parkinson&#8217;s disease, late states of dementia, or those with magnetic susceptibility which are contraindicated for fMRI scanning.

We present a method to compare functional brain activity recorded during a naturalistic task using fNIRS with activity recorded during fMRI.

IRMf Validation des fNIRS mesures pendant une tâche naturaliste

We present a method to compare brain activity recorded with near-infrared spectroscopy (fNIRS) in a dance video game task to that recorded in a reduced ...

Concurrent Electroencephalography Recording During Transcranial Alternating Current Stimulation (tACS)

Oscillatory brain activities are considered to reflect the basis of rhythmic changes in transmission efficacy across brain networks and are assumed to integrate cognitive neural processes. Transcranial alternating current stimulation (tACS) holds the promise to elucidate the causal link between specific frequencies of oscillatory brain activity and cognitive processes. Simultaneous electroencephalography (EEG) recording during tACS would offer an opportunity to directly explore immediate neurophysiological effects of tACS. However, it is not trivial to measure EEG signals during tACS, as tACS creates a huge artifact in EEG data. Here we explain how to set up concurrent tACS-EEG experiments. Two necessary considerations for successful EEG recording while applying tACS are highlighted. First, bridging of the tACS and EEG electrodes via leaking EEG gel immediately saturates the EEG amplifier. To avoid bridging via gel, the viscosity of the EEG gel is the most important parameter. The EEG gel must be viscous to avoid bridging, but at the same time sufficiently fluid to create contact between the tACS electrode and the scalp. Second, due to the large amplitude of the tACS artifact, it is important to consider using an EEG system with a high resolution analog-to-digital (A/D) converter. In particular, the magnitude of the tACS artifact can exceed 100 mV at the vicinity of a stimulation electrode when 1 mA tACS is applied. The resolution of the A/D converter is of importance to measure good quality EEG data from the vicinity of the stimulation site. By following these guidelines for the procedures and technical considerations, successful concurrent EEG recording during tACS will be realized.

Concurrent Electroencephalography Recording During Transcranial Alternating Current Stimulation tACS

In this article we explain how to set up a concurrent transcranial alternating current stimulation and EEG experiment.

Concurrent enregistrement électroencéphalographie Pendant transcrânienne à courant alternatif de stimulation (TAC)

Oscillatory brain activities are considered to reflect the basis of rhythmic changes in transmission efficacy across brain networks and are assumed to ...

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.

Stimulation du courant alternatif transcrânien simultané et imagerie par résonance magnétique fonctionnelle

Transcranial alternating current stimulation (tACS) is a promising tool for noninvasive investigation of brain oscillations. TACS employs ...

Using Electroencephalography Measurements and High-quality Video Recording for Analyzing Visual Perception of Media Content

This article explores a method to detect differences in visual perception in humans. The method used is based on the psychological (or "cognitive") function of eyeblinks. Participants' eyeblinks are detected and acquired while watching videos specifically created for the investigation. The detection and acquisition of eyeblinks are carried out with the help of a 20-channel electroencephalographic (EEG) wireless device. The international 10-20 system for electrode placement is followed. A high-definition (HD) video camera is used to record participants' facial expressions, for contrast purposes. Instead of using pre-existing media content, purpose-made video content has been created following specific criteria of interest for this investigation, with stimuli enabling researchers to manage the precise parameters of interest. Otherwise, results could be contaminated with uncontrolled variables. The synchronization of the presentation of video stimuli with EEG recordings needs to be done in milliseconds. Analysis of collected data is performed with robust software for working with big matrices. Statistically significant differences in eyeblink rate related to media professionalization and editing style are found with the reported experimental procedures.

We present detection, acquisition, and analysis of eyeblink rates while watching media content.

À l’aide de mesures d’électroencéphalographie et l’enregistrement vidéo de haute qualité pour l’analyse de la Perception visuelle du contenu multimédia

This article explores a method to detect differences in visual perception in humans. The method used is based on the psychological (or "cognitive") ...