A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.
Method Article
* These authors contributed equally
פרוטוקול הניסוי מדגים את הפרדיגמה לרכישה וניתוח של אותות אלקטרואנצפלוגרפיה (EEG) במהלך תנועת גפיים עליונות אצל אנשים עם שבץ. השינוי ברשת התפקודית של רצועות תדר EEG נמוכות בטא נצפה במהלך תנועת הגפה העליונה הלקויה והיה קשור למידת הפגיעה המוטורית.
שינוי באותות אלקטרואנצפלוגרפיה (EEG) במהלך תנועה ספציפית למשימה של הגפה הפגועה דווח כסמן ביולוגי פוטנציאלי לחומרת הליקוי המוטורי ולניבוי התאוששות מוטורית אצל אנשים עם שבץ. בעת יישום ניסויי EEG, פרדיגמות מפורטות ופרוטוקולי ניסוי מאורגנים היטב נדרשים כדי להשיג תוצאות חזקות וניתנות לפרשנות. בפרוטוקול זה, אנו ממחישים פרדיגמה ספציפית למשימה עם תנועת גפיים עליונות ושיטות וטכניקות הדרושות לרכישה וניתוח של נתוני EEG. הפרדיגמה מורכבת מדקה אחת של מנוחה ואחריה 10 ניסויים הכוללים לסירוגין 5 שניות ו-3 שניות של מצבי מנוחה ומשימה (הארכת יד), בהתאמה, במשך 4 מפגשים. אותות EEG נרכשו באמצעות 32 אלקטרודות קרקפת Ag/AgCl בקצב דגימה של 1,000 הרץ. בוצעו ניתוחי הפרעות ספקטרליות הקשורות לתנועת גפיים וניתוחי רשת פונקציונליים ברמה הגלובלית בתחום התדרים בטא נמוך (12-20 הרץ). תוצאות מייצגות הראו שינוי ברשת התפקודית של פסי תדרי EEG בעלי בטא נמוכה במהלך תנועה של הגפה העליונה הפגועה, והרשת התפקודית שהשתנתה הייתה קשורה למידת הפגיעה המוטורית בחולי שבץ כרוני. התוצאות מדגימות את ההיתכנות של פרדיגמת הניסוי במדידות EEG במהלך תנועת גפיים עליונות אצל אנשים עם שבץ. יש צורך במחקר נוסף המשתמש בפרדיגמה זו כדי לקבוע את הערך הפוטנציאלי של אותות EEG כסמנים ביולוגיים של ליקוי מוטורי והתאוששות.
ליקוי מוטורי בגפיים העליונות הוא אחת התוצאות השכיחות ביותר של שבץ מוחי והוא קשור למגבלות בפעילויות היומיום 1,2. מקצבי אלפא (8-13 הרץ) ובטא (13-30 הרץ) ידועים כקשורים קשר הדוק לתנועות. בפרט, מחקרים הראו כי שינוי בפעילות העצבית בתדרי אלפא ובטא תחתונה (12-20 הרץ) במהלך תנועה של גפה לקויה מתואם עם מידת הליקוי המוטורי אצל אנשים עם שבץמוחי 3,4,5. בהתבסס על ממצאים אלה, אלקטרואנצפלוגרפיה (EEG) התפתחה כסמן ביולוגי פוטנציאלי המשקף הן את חומרת הליקוי המוטורי והן את האפשרות להתאוששות מוטורית 6,7. עם זאת, סמנים ביולוגיים מבוססי EEG שפותחו בעבר הוכחו כבלתי מספיקים לחקר המאפיינים של ליקוי מוטורי אצל אנשים עם שבץ, בעיקר בשל הסתמכותם על נתוני EEG במצב מנוחה ולאעל נתוני EEG 8,9,10 המושרה על ידי משימה. עיבוד מידע מורכב הקשור לליקויים מוטוריים, כגון האינטראקציה בין המיספרות איפסילציוניות וקונטרלסיונליות, יכול להתגלות רק באמצעות נתוני EEG המושרה על ידי משימה, ולא EEG במצב מנוחה. לכן, מחקרים נוספים נדרשים לא רק כדי לחקור את הקשר בין פעילויות עצביות לבין מאפייני ליקוי מוטורי ולהבהיר את התועלת של EEG שנוצר במהלך תנועה של חלק הגוף הלקוי כסמן ביולוגי פוטנציאלי לליקוי מוטורי אצל אנשים עם שבץ11.
יישום EEG להערכת השפעות התנהגותיות דורש פרדיגמות ופרוטוקולים ספציפיים למשימה. עד כה, פרוטוקולי EEG שונים הוצעו12, כאשר אנשים עם שבץ ביצעו תנועות דמיוניות או ממשיות כדי לגרום לפעילויות מוח הקשורות לתנועה11,13. במקרה של תנועות מדומיינות, כ-53.7% מהמשתתפים לא יכלו לדמיין בוודאות תנועה מקבילה (הנקראת "אנאלפביתיות") ולכן לא הצליחו לגרום לפעילות מוחית הקשורה לתנועה14. יתר על כן, קשה לאנשים עם שבץ חמור להזיז את כל הגפיים העליונות, ויש אפשרות של ממצאים מיותרים במהלך רכישת נתונים עקב תנועות לא יציבות. לכן, נדרשת הדרכה המבוססת על ידע מקצועי כדי להשיג נתוני EEG באיכות גבוהה הקשורים למשימה ותוצאות הניתנות לפענוח נוירופיזיולוגי. במחקר זה, תכננו באופן מקיף פרדיגמה ניסיונית עבור אנשים עם שבץ לביצוע מטלת תנועת יד פשוטה יחסית וסיפקנו הליך ניסיוני עם הדרכה מפורטת.
על ידי התוויית פרוטוקול הניסוי החזותי במאמר זה, ביקשנו להמחיש את המושגים והשיטות הספציפיים המשמשים לרכישה וניתוח של פעילויות עצביות הקשורות לתנועת הגפה העליונה באמצעות מערכת EEG. בהדגמת ההבדל בפעילות העצבית באמצעות EEG בין הגפיים העליונות הפארטיות והלא פארטיות בקרב משתתפים עם שבץ המיפלגי, מחקר זה ביקש להציג את ההיתכנות של EEG באמצעות הפרוטוקול המתואר כסמן ביולוגי פוטנציאלי לחומרת הליקוי המוטורי אצל אנשים עם שבץ בהקשר חתך.
כל הליכי הניסוי נבדקו ואושרו על ידי מועצת הביקורת המוסדית של בית החולים בונדאנג של האוניברסיטה הלאומית בסיאול. לצורך הניסויים במחקר זה גויסו 34 משתתפים עם שבץ מוחי. הסכמה מדעת חתומה התקבלה מכל המשתתפים. הסכמה מדעת חתומה התקבלה מנציג משפטי אם משתתף עמד בקריטריונים אך לא יכול היה לחתום על טופס ההסכמה בשל מוגבלותו.
1. מערך ניסיוני
איור 1: סכמה של מערך הציוד. מחשב אישי (PC1) שהציג גירויים ניסיוניים חובר לקופסת טריגר, ומחשב נוסף (PC2) חובר למגבר EEG. אירועי גירוי שנוצרו ב-PC1 הועברו למגבר ה-EEG דרך תיבת ההדק המחוברת ל-PC1. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.
איור 2: פרדיגמה ניסויית ששימשה במחקר זה. ניסוי יחיד כלל תנועת הארכת יד של 3 שניות ואחריה הרפיה של 5 שניות. דפוס זה חזר על עצמו 10 פעמים בפגישה אחת. בסך הכל בוצעו שמונה מפגשים; ארבעה מפגשים כללו תנועת יד מושפעת, ואילו ארבעת האחרים כללו תנועת יד לא מושפעת. איור זה נלקח מ- Shim et al.17 באישור Mary Ann Liebert, Inc. לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.
2. רישום נתוני EEG הקשורים לתנועה
איור 3: הליך חיבור אלחוטי בין מגבר EEG למחשב באמצעות תוכנת הקלטת EEG. בצע את השלבים לפי הסדר: (א) בחר מגבר, (ב) חבר מגבר, (ג) חפש את המגבר המחובר לחיבור אלחוטי, (ד) החיבור הושלם. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.
איור 4: נוהל בדיקת עכבה עבור כל ערוץ. יש להתאים את כל הערוצים לצבע ירוק למדידת EEG יציבה. מומלץ לבצע את הניסוי עם עכבה של פחות מ 20 KΩ. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.
איור 5: נוהל ניטור נתונים בזמן אמת עבור כל ערוץ. ניתן לנטר אותות מכל הערוצים הנמדדים בזמן אמת וניתן להגדיל / להקטין אותם באמצעות האפשרות (תיבה אדומה) בסרגל העליון. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.
איור 6: צילום מסך לניטור מידע על אירועים. הפסים האדומים מציינים יוצרי אירועים המוצגים בכל פעם שגירוי מסופק על ידי PC1. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.
3. ניתוח נתוני EEG
הערה: מחקר זה מספק הנחיות מדויקות לשכפול מושג המחקר. לכן, הוא מספק מתאר קצר של תהליך הניתוח ותוצאות מייצגות. את התהליכים המפורטים ואת התוצאות הנלוות ניתן למצוא במחקר קודם17. זה משמש אינדיקציה לכך שמרי אן ליברט בע"מ העניקה רשות לשימוש בחומר המוגן בזכויות יוצרים.
איור 7 מציג את מפות ה-ERD הטופוגרפיות הנמוכות בטא של כל משימת תנועת יד. ERD נמוך בטא חזק באופן משמעותי נצפה בחצי הכדור הקונטרלסיונלי בהשוואה לחצי הכדור האיפסילזיונלי הן עבור משימות תנועת היד המושפעות והן עבור משימות תנועת היד שאינן מושפעות.
מחקר זה הציג ניסוי EEG למדידת פעילויות עצביות הקשורות לתנועת גפיים עליונות אצל אנשים עם שבץ. הפרדיגמה הניסויית ושיטות הרכישה והניתוח של EEG יושמו כדי לקבוע את דפוסי ה-ERD בקליפת המוח המוטורית האיפסילסיונלית והקונטרלסיונלית.
התוצאות של מפות ERSP (איור 7) הדגימו את ...
ל- MS, NJP, WSK ו- HJH יש פטנט ממתין שכותרתו "שיטה למסירת מידע הקשור לליקוי מוטורי והתקנים המשמשים לכך", מספר 10-2022-0007841.
עבודה זו נתמכה על ידי מענק קרן המחקר הלאומית של קוריאה (NRF) שמומן על ידי ממשלת קוריאה (MSIT) (No. NRF-2022R1A2C1006046), על ידי תוכנית המחקר הטכנולוגית המקורית למדעי המוח באמצעות קרן המחקר הלאומית של קוריאה (NRF) במימון משרד החינוך, המדע והטכנולוגיה (2019M3C7A1031995), על ידי מענק קרן המחקר הלאומית של קוריאה (NRF) במימון ממשלת קוריאה (MSIT) (No. NRF-2022R1A6A3A13053491), ועל ידי MSIT (משרד המדע והתקשוב), קוריאה, במסגרת תוכנית התמיכה ITRC (מרכז מחקר טכנולוגיית מידע) (IITP-2023-RS-2023-00258971) בפיקוח IITP (המכון לתכנון והערכה של טכנולוגיית מידע ותקשורת).
Name | Company | Catalog Number | Comments |
actiCAP | Easycap, GmbH Ltd., Herrsching, Germany | CAC-32-SAMW-56 | Textile EEG cap platform to accommodate EEG electrodes |
Brain Vision Recorder (Software) | Brain Products GmBH Ltd., Munich, Germany | - | Software used to record EEG signal |
Curry 7 (Software) | Compumedics, Australia | - | Software used in preprocessing of EEG data |
MATLAB R2019a (Software) | MathWorks Inc., Natick, MA, USA | - | Software used to run the experimental stimulus and analyze the EEG data |
Recording PC | Lenovo Group Limited, Hong Kong, China | Model: X58K | Intel Core i7-7700HQ CPU@2.80 GHz, RAM 8 GB /EEG data recording using Brain Vision Recorder |
Sensor&Trigger Extension(STE) | Brain Products GmBH Ltd., Munich, Germany | STE-055604-0162 | Adds physioloigcal signals to the EEG amplifier |
Splitter box | Brain Products GmBH Ltd., Munich, Germany | BP-135-1600 | Connects Ag/AgCl electrodes to the EEG amplifier |
Stimulation PC | Hansung Corporation, Seoul, Korea | Model: ThinkPad P71 | Intel Core i7-8750H CPU@2.20 GHz, RAM 8 GB Presenting stimulation screen using MATLAB |
TriggerBox | Brain Products GmBH Ltd., Munich, Germany | BP-245-1010 | Receives trigger signal from PC and relay it to EEG recording system |
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request PermissionThis article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved