Questo lavoro è stato supportato da fondi della sovvenzione del Korean Basic Science Institute (KBSI), Neuroimaging Studies of Hypnotically Induced Deception.

Il seguente protocollo sperimentale è stato rivisto e approvato dall'UCLA Institutional Review Board. Prima di iniziare l'esperimento, i soggetti sono stati sottoposti a una prescreening telefonica che escludeva soggetti potenzialmente in gravidanza, di età inferiore ai diciotto anni, o che avevano lavorato in uno spettacolo di macchine o avevano in altro modo impianti metallici. Anche i soggetti mancini, o quelli con una storia di malattia mentale, sono stati esclusi dal pool di soggetti. I partecipanti inclusi sono stati quindi istruiti ad astenersi da caffeina, droghe e alcol il giorno dell'esperimento. Il consenso informato scritto e la comprensione del consenso sono stati ottenuti da ciascun partecipante il giorno dell'esperimento.
1. Applicazione rete sensore EEG
I dati EEG vengono registrati utilizzando una rete di sensori geodetici compatibile con la risonanza prima di 256 canali. I livelli di impedenza negli elettrodi devono essere monitorati (fase 1.5) a intervalli di circa 20 minuti durante l'esperimento per assicurarsi che gli elettrodi non si siano asciugati e che le impedenze rimangano al di sotto della soglia.
<ol><li>Determinare la corretta dimensione netta misurando la circonferenza della testa dalla cresta della fronte di glabella a circa 2,5 cm sopra l'inione.</li>
	<li>La soluzione di elettrolita di cloruro di potassio idrocel saline è stata realizzata secondo le istruzioni dell'EGI. La rete del sensore EEG Electrogeodesic 256 è stata quindi imbevuta di soluzione elettrolitica per 10 minuti.</li>
	<li>Il punto di vertice, o Cz, sulla testa è stato determinato misurando il punto medio tra nasione e inione e allineandolo al punto medio che seziona i punti preauricolari. La rete EEG è stata quindi posizionata in modo tale che l'elettrodo di riferimento Cz si allinea con il punto del vertice.</li>
	<li>Abbiamo raccolto immagini fotografiche della testa e degli elettrodi utilizzando il sistema di fotogrammetria geodetica EGI (GPS) al fine di calibrare lo spazio del sensore da utilizzare nell'analisi della sorgente EEG.</li>
	<li>Sono state quindi misurate le impedenze degli elettrodi. Il contatto con il cuoio capelluto è stato controllato per quegli elettrodi con livelli di impedenza superiori alla soglia. I posizionamenti degli elettrodi sono regolati e una soluzione elettrolita aggiuntiva è stata aggiunta agli elettrodi se necessario per ridurre l'impedenza.</li>
</ol>2. EEG/fMRI simultaneo e protocollo di registrazione della temperatura prima dell'ipnosi
Dopo che la rete EEG è stata applicata in modo appropriato, il soggetto procede alla sala scanner MR. Tutti gli oggetti metallici vengono rimossi. La risonanza magnetica strutturale e le scansioni MRI funzionali vengono raccolte su uno scanner Siemens Allegra 3T. I dati EEG/fMRI simultanei vengono raccolti prima dell'induzione ipnotica al fine di stabilire una linea di base funzionale per ogni soggetto.
<ol><li>Scansione strutturale MPRAGE</li>
	<li>T2 Matched Bandwidth - una sequenza di scansione specializzata progettata per fornire un buon contrasto per la registrazione delle immagini, condividendo allo stesso tempo le stesse distorsioni metriche delle scansioni funzionali che seguono.</li>
	<li>Scansione funzionale - Sequenza di impulsi eco-planari ponderata T2* con TR=2,5 sec, TE=40 msec, Campo visivo=200 mm x 200 mm, Angolo capovolgimento=90°, raccolta di immagini cerebrali intere con una risoluzione=64 x 64 x 28, dimensione voxel=3 mm3. I dati vengono raccolti per un totale di cinque minuti.</li>
	<li>I dati EEG vengono registrati contemporaneamente utilizzando un sistema a 256 canali EGI (Electrical Geodesics) compatibile con MR (MR-Compatible) durante le registrazioni mri funzionali di cinque minuti per stabilire un EEG di base prima dell'induzione ipnotica. Il nostro laboratorio ha metodi pionieristici per la raccolta simultanea fMRI / EEG utilizzando software e hardware che rimuove il disturbo dell'artefatto MR e del balistocardiogramma, in tempo reale (vediriferimento 25 per ulteriori dettagli).</li>
	<li>Dopo la scansione dello stato di riposo, i soggetti ascoltano un nastro che li istruisce a visualizzare che la mano sinistra è immersa in un secchio di acqua ghiacciata fredda. Le differenze di temperatura tra ogni mano sono quantificate utilizzando il nostro dispositivo di termometria differenziale descritto di seguito.</li>
</ol>3. Induzione ipnotica
I soggetti erano poi seduti comodamente in una stanza scarsamente illuminata e tranquilla. I dati EEG sono stati registrati per tutta la durata dell'induzione ipnotica e della tecnica di approfondimento progressivo del rilassamento.
<ol><li>L'induzione ipnotica è iniziata con una breve intervista dell'ipnoterapeuta per determinare gli spunti spaziali specifici del soggetto che causano rilassamento. Ai soggetti è stata quindi posta una serie di domande per determinare se erano in grado di visualizzare.</li>
	<li>L'ipnoterapeuta iniziò quindi l'induzione usando un suggerimento di ideomoter noto come tecnica di rielezione del braccio. Durante questo periodo, l'ipnoterapeuta diede continuamente al soggetto il suggerimento che il loro braccio si sentisse più leggero, e ad un certo punto il loro braccio si sarebbe alzato automaticamente nell'aria senza sforzo volitivi. Dopo che il braccio del soggetto è stato elevato, sono stati quindi istruiti a piegare il braccio e toccare la fronte con la punta delle dita. Non appena il soggetto si è conformato, l'ipnoterapeuta ha chiesto al soggetto di chiudere gli occhi e rilassarsi come se fosse in un sonno profondo.</li>
	<li>Il livello di suscettibilità ipnotica è stato quindi valutato attraverso la Scala Stanford a 12 punti di suscettibilità ipnotica, test della forma C.</li>
	<li>Una tecnica di approfondimento, sotto forma di rilassamento progressivo, è stata poi utilizzata per portare il soggetto in un maggiore livello di profondità ipnotica.</li>
	<li>I dati EEG sono registrati durante l'induzione ipnotica in una stanza schermata in rame scarsamente illuminata durante l'induzione ipnotica.</li>
</ol>4. Raccolta dati EEG/fMRI e induzione post ipnotica della termometria differenziale
<ol><li>Dopo l'induzione ipnotica e il progressivo rilassamento, il soggetto, entra nuovamente nella sala di scansione MRI con la rete del sensore EEG compatibile CON MR in continua posizione. A quel tempo, i sensori di temperatura erano attaccati alla porzione mediale di entrambi i polsi. I braccialetti sono stati quindi posizionati sopra i sensori di temperatura nastrati per aiutare a stabilizzare il posizionamento.</li>
	<li>I sensori di temperatura devono essere configurati secondo lo schema della figura 2. La calibrazione è stata eseguita prima dell'esperimento ed è stata eseguita immergendo le punte dei sensori in due soluzioni a temperature variabili (37 °C± 5). L'uscita del sensore è stata controllata rispetto alle letture del termometro.</li>
	<li>Il soggetto ascolta quindi un nastro di rilassamento progressivo preregistrato realizzato dall'ipnoterapeuta tramite cuffie compatibili con MR. Durante questo periodo, i dati fMRI vengono raccolti in base alle sequenze di impulsi descritte nel passaggio 1.1, con registrazione EEG simultanea.</li>
	<li>La raccolta dei dati EEG/fMRI dello stato di riposo a seguito dell'induzione ipnotica procede secondo i passaggi 2.2-2.4.</li>
	<li>L'ipnoterapeuta somministra quindi il suggerimento "guanto freddo" per la successiva raccolta dei dati EEG/fMRI, che procede ancora una volta secondo i passaggi 2.2-2.5. Durante il suggerimento, l'ipnoterapeuta chiede ripetutamente al soggetto di visualizzare la propria mano è immerso in un bagno d'acqua fredda e di immaginare che la loro mano sinistra stava diventando progressivamente più fredda dalle dita al polso. Le misurazioni differenziali della termometria sono registrate in tutto questo blocco.</li>
</ol>

<ol>
	<li>Kirsch, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hypnosis+and+Placebos:+Response+Expectancy+as+a+Mediator+of+Suggestion+Effects.">Hypnosis and Placebos: Response Expectancy as a Mediator of Suggestion Effects.</a> Anales de Psicolog&#237;a. 15, 99-110 (1999).</li><li>McGeown, W. J., Mazzoni, G., Venneri, A., Kirsch, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hypnotic+induction+decreases+anterior+default+mode+activity.">Hypnotic induction decreases anterior default mode activity.</a> Conscious. Cogn. 18, 848-855 (2009).</li><li>Karlin, R. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hypnotizability+and+attention.">Hypnotizability and attention.</a> J. 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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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>

a seguito della sua accettazione e pubblicazione, Electrical Geodesics, Inc.

Sembra esserci un'ampia variabilità nei metodi di suggerimento utilizzati per indurre i soggetti in uno stato di ipnosi1. Dimostriamo qui che un suggerimento per il movimento motorio non intenzionale seguito dall'SHSS, forma C, può essere utilizzato per alterare lo spettro di potenza EEG. Notiamo che, sebbene l'argomento utilizzato in questo studio fosse stato ipnotizzato in passato, non vi è stato alcun tentativo da parte del gruppo Harvard Suggestibility Scale o di un altro meccanismo per trovare un soggetto altamente suscettibile. Ipotizzamo che l'entità dei cambiamenti nelle sottobande di frequenza EEG varia probabilmente a seconda del livello di suscettibilità del soggetto, come è stato riportato4.
Abbiamo anche dimostrato una configurazione per misurare le fluttuazioni di temperatura della mano che possono verificarsi durante una sessione EEG/fMRI simultanea. Sebbene i soggetti possano eventualmente imparare a realizzare cambiamenti di temperatura della mano senza ipnosi utilizzando segnali di biofeedback, questo in genere richiede molte sessioni diallenamento 26. Frischholz e Tryon26 non sono stati in grado di replicare l'associazione tra i cambiamenti nella temperatura della mano e la profondità ipnotica usando il paradigma di suggerimento del guanto freddo, contrariamente aquello riportato da altri 27. È necessario un ulteriore lavoro per risolvere questa controversia. Tuttavia, il metodo per misurare i cambiamenti di temperatura della mano durante una sessione di neuroimaging funzionale può rivelarsi utile per valutare i correlati neurali del suggerimento ipnotico "guanto freddo" a seguito dell'induzione ipnotica.

Fin dalla sua nascita, ci sono state notevoli controversie su cosa sia l'ipnosi e su come siano prodotti esattamente cambiamenti fisiologici misurabili negli individui sensibili. Studi volti a comprendere i correlati neurali dell'ipnosi e le risposte alla suggestione ipnotica hanno generalmente prodotto varirisultati 1, che possono essere dovuti, almeno in parte, alle differenze nelle tecniche di induzione ipnotica e suggerimento2, fornendo così motivazione per una metodologia dettagliata e una descrizione del protocollo.
Sebbene l'ipnosi sia stata convenzionalmente definita come uno stato di concentrazione interiore e focalizzatal'attenzione 1,3,una definizione operativa più completa include anche: ridotta consapevolezza degli stimoli esogeni4,aumento dell'assorbimento5o attenzione senza sforzo alle parole dello sperimentatore e pensiero spontaneodiminuito 6. Un'induzione ipnotica è generalmente definita come un insieme di istruzioni verbali che facilitano l'ipnosi e l'assorbimento6. L'ipnotizabilità varia notevolmente da un individuo all'altro, ma è generalmente stabile all'interno degli individuinel tempo 7,8; la suggestionibilità è tipicamente misurata in termini di risposta comportamentale alla suggestione con la metrica più comunemente applicata che è la Stanford Hypnotic Susceptibility Scale, (SHSS) forma C9-12.
Gli studi che esaminano i correlati neurali dell'ipnosi rientrano generalmente in due categorie. O esaminano le reti di attività intrinsecamente attivate durante l'ipnosi dello "stato di riposo", oppure studiano i cambiamenti nell'attività neurale che si verificano in risposta alla suggestione ipnotica6. In un recente studio EEG, si è scoperto che individui altamente suggeribili mostrano una desinchrony correlata agli eventi più elevata della rete frontale-parietale nella banda alfa-2 durante l'ipnosi rispetto ai soggetti a bassa suggeribile4. Recentemente, la risonanza magnetica funzionale (fMRI) ha anche rivelato cambiamenti nelle reti in modalità predefinita anteriore durante l'ipnosi dello "stato di riposo" senza un corrispondente aumento dell'attività in altre areecerebrali 2. Prove convergenti suggeriscono che l'ipnosi è associata al controllo dell'attenzione anteriore dissociato13.
Cambiamenti nei segnali dipendenti dal livello di ossigenazione del sangue fMRI (BOLD) in risposta a una varietà di suggerimenti ipnotici sono stati recentemente segnalatianche 14-23. La maggior parte degli studi suggestion-risposta correlano i cambiamenti del segnale cerebrale con le valutazioni soggettive della percezione alterata. Tuttavia, la suggestione ipnotica è stata utilizzata anche per alterare parametri fisiologici come la pressione sanguigna, la frequenza cardiaca e la temperatura della mano del soggetto inrisposta 24.
Qui, estendiamo questi primi risultati sviluppando un paradigma sperimentale, qui indicato come paradigma del "guanto freddo", in base al quale i soggetti sono diretti a percepire che una delle loro mani è più fredda in temperatura rispetto all'altra, in assenza di qualsiasi manipolazione fisica esterna della temperatura. Queste istruzioni verbali vengono fornite tramite cuffie compatibili con MR durante la registrazione dei dati.
Nel presente lavoro, dimostriamo innanzitutto il nostro metodo per la registrazione simultanea dei dati EEG /fMRI. Dimostriamo quindi il paradigma del guanto freddo, che include la raccolta di dati EEG / fMRI insieme alle misurazioni della temperatura della mano sia prima che dopo l'induzione ipnotica. Il nostro metodo per l'induzione ipnotica include un suggerimento ideomotore descrittoda 1, seguito da una valutazione di profondità utilizzando la SSHS, forma C. Rileviamo cambiamenti affidabili nello spettro di potenza EEG che si verificano a seguito dell'induzione ipnotica. Dimostriamo inoltre che il nostro dispositivo di termometria differenziale compatibile con la risonanzametria è in grado di misurare le variazioni di temperatura della mano durante la sessione simultanea di raccolta dati EEG/fMRI. Questa procedura può fornire importanti misurazioni quantitative EEG/fMRI nella valutazione dei cambiamenti del segnale cerebrale che si verificano durante l'ipnosi intrinseca dello "stato di riposo" e nella misurazione dei cambiamenti del segnale in risposta alla suggestione ipnotica per la percezione termica alterata.

<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

Nel presente lavoro, dimostriamo un metodo per la raccolta simultanea di dati EEG/fMRI. Nella nostra configurazione, i dati EEG vengono raccolti utilizzando una rete di sensori a 256 canali ad alta densità. L'amplificatore EEG stesso è contenuto in un sistema di contenimento dell'isolamento del campo (FICS), e i segnali di clock MRI sono sincronizzati con la raccolta dei dati EEG per la successiva caratterizzazione e rimozione degli artefatti MR. Viene illustrato prima questo metodo per la raccolta dei dati dello stato di riposo. Successivamente, dimostriamo un protocollo per la registrazione dei dati EEG / fMRI, mentre i soggetti ascoltano un nastro che chiede loro di visualizzare che la loro mano sinistra è immersa in un bagno di acqua fredda e indicata, qui, come il paradigma del guanto freddo. I differenziali termici tra ogni mano vengono misurati durante la raccolta dei dati EEG/fMRI utilizzando un sensore di temperatura compatibile con MR che abbiamo sviluppato a questo scopo. Raccogliamo i dati EEG/fMRI del guanto freddo insieme alle misurazioni simultanee della temperatura differenziale della mano sia prima che dopo l'induzione ipnotica. Tra sessioni pre e post, i dati EEG a modalità singola vengono raccolti durante il processo di induzione ipnotica e valutazione della profondità. I nostri risultati rappresentativi dimostrano che cambiamenti significativi nello spettro di potenza EEG possono essere misurati durante l'induzione ipnotica e che i cambiamenti di temperatura della mano durante il paradigma del guanto freddo possono essere rilevati rapidamente utilizzando il nostro dispositivo di termometria differenziale compatibile con MR.

La figura 1 mostra lo spettro di potenza EEG in un canale rappresentativo (Figura 1a) in media superiore a 1.000 msec in un singolo soggetto durante il periodo di allerta che ha preceduto l'induzione ipnotica (Figura 1b). Va notato che i modelli qui seguono la caratteristica relazione inversa tra potenza e frequenza (f), con caduta a 1/f. La figura 1c mostra lo spettro di potenza preso da questo stesso soggetto a seguito dell'induzione ipnotica e di una tecnica di approfondimento. L'attenuazione della potenza può essere vista nelle sottobande EEG theta e beta, e il grafico complessivo non segue più 1/f. La figura 2 mostra il nostro schema per un sensore di temperatura compatibile con la risonanza prima del sistema, che utilizza sensori di temperatura di precisione LM34/LM35 accoppiati a un dispositivo Arduino.
<img alt="Figure 1" src="/files/ftp_upload/3298/3298fig1.jpg"> Figura 1. Spettro di potenza elettroencefalogramma (EEG) in un singolo soggetto per un canale di elettrodo rappresentativo. ( a ) Array di elettrodi EEGa255 canali con la posizione spaziale della selezione del canale per l'analisi di potenza contrassegnata in blu (b) spettro di potenza EEG prima dell'induzione ipnotica e ( c )spettrodi potenza nello stesso canale dell'elettrodo a seguito dell'induzione ipnotica e di una tecnica di approfondimento. La barra in alto, nell'angolo destro della Figura 1c indica la legenda per ogni sottobanda EEG con frequenze: delta (0,1-4 Hz), theta (4-8Hz), alfa (8-12 Hz), beta (12-20 Hz) e gamma (frequenze superiori a 20 Hz).
<img alt="Figure 2" src="/files/ftp_upload/3298/3298fig2.jpg"> Figura 2. Schema della configurazione del sensore di temperatura differenziale compatibile con la risonanza prima compatibile. (sopra) Circuito termometrico differenziale, (sotto) panoramica del processo di misurazione della termometria.

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

Presentiamo un protocollo per la raccolta simultanea di dati EEG/fMRI e la registrazione sincronizzata del segnale di clock MR. Dimostriamo questo metodo utilizzando un paradigma unico in base al quale i soggetti ricevono istruzioni "guanto freddo" durante la scansione e i dati EEG / fMRI vengono registrati insieme alle misurazioni della temperatura della mano sia prima che dopo l'induzione ipnotica.

Metodo per la raccolta simultanea dei dati fMRI/EEG durante un suggerimento di attenzione focalizzata per la sensazione termica differenziale

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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JoVE Journal

Behavior

11.6K Views.  University of California, Los Angeles. Presentiamo un protocollo per la raccolta simultanea di dati EEG/fMRI e la registrazione sincronizzata del segnale di clock MR. Dimostriamo questo metodo utilizzando un paradigma unico in base al quale i soggetti ricevono istruzioni "guanto freddo" durante la scansione e i dati EEG / fMRI vengono registrati insieme alle misurazioni della temperatura della mano sia prima che dopo l'induzione ipnotica.

Video: 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.

Migliori prassi attuale per ottenere dati di alta qualità durante l&#39;EEG fMRI simultanea

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 ...

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Comportamento

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.

Monitoraggio simultaneo EEG Durante transcranica diretta stimolazione corrente

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.

Il 5-Choice reazione Serial Attività temporizzata: un lavoro di Attenzione e Impulse controllo per roditori

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.

Transcranica diretta stimolazione corrente e simultanea Magnetic Resonance Imaging funzionale

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.

Metodi per test visivo attenzione online

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.

Un metodo per Remotely Silencing Neural Activity in Roditore Durante Fasi discreti di apprendimento

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.

Misura di rilevamento delle vibrazioni Soglia e tattile spaziale Acuity in soggetti umani

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.

Protocollo per la raccolta di dati e analisi applicata a Automated viso Tecnologia Espressione Analisi e analisi temporale per la valutazione organolettica

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.

Un protocollo di test manuali misurare Sensation e il dolore negli esseri umani

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.