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요약

EEG 뮤 리듬의 평가는 뇌의 활동을 조사하기위한 독특한 방법을 제공하고 행동으로 기반의 분석과 결합 될 때, 임상 인구에서, 이러한 모방으로, 사회인지의 측면을 해명하기위한 강력한 도구가 될 수 있습니다.

초록

뇌파 (EEG)는 뇌의 활동을 평가하고 기록 효과적인 효율적이며 비 침습적 인 방법이다. 좋음 시간적 해상도 감안 EEG는 특정 동작, 상태, 또는 외부 자극에 관련된 신경 응답을 검사하는데 사용될 수있다. 이 유틸리티의 예는 EEG 뮤 리듬의 시험을 통해 인간의 거울 뉴런 시스템 (MNS)의 평가입니다. 단순히 개인이 실행, 또는, 목표 지향 행동을 관찰 할 때 EEG 뮤 리듬은 중앙에 위치한 전극에서 기록 된 8 ~ 12 Hz에서 주파수 범위에서 진동의 활동은 억제된다. 따라서, 그것은 MNS의 활동을 반영하도록 제안되어왔다. 그것은 거울 뉴런 시스템 (MNS)의 장애 자폐증 스펙트럼 장애 (ASD)의 사회적 적자에 기여하는 역할을 담당하고 있다고 가정하고있다. MNS는 간접적으로 그 활동에 대한 지표로 EEG 뮤 리듬의 감쇠를 사용하여 임상 인구에서 검사 할 수 있습니다. 설명 제자ocol는 이론적으로 같은 ASD 전형적인 비정형 개발과 개인의 MNS에 연결된 사회적인지 기능을 검사 할 수있는 수단을 제공합니다.

서문

뇌파 (EEG)는 뇌의 활동을 평가하고 기록 효과적인 효율적이며 비 침습적 인 방법이다. 뉴런은 뇌에서 발생으로 인해 발생하는 전압은, 증폭 된 기록 및 그래픽으로 표현 될 수있다. EEG의 시간 해상도는 심지어 간단한 뇌의 진동 패턴의 변화뿐만 아니라, 특정 자극에 대한 뇌의 반응의 분석의 분석을 허용한다.

후반 19 세기까지 거슬러 올라가는 가장 오래된 뇌 영상 기술에도 불구하고, EEG는 여전히 폭 넓은 적용 성을 가지고 있습니다. 기능성 자기 공명 영상 (fMRI)는 우수한 공간 해상도를 가지고 있지만, 그것은 상대적으로 가난한 시간 해상도를 가지고 있습니다. 이 과정은 뇌에서 발생되는 놀라운 속도 주어진 fMRI를 평가의 주요 제한을 나타냅니다. EEG 잠재적 I를 제공 밀리 세컨드 수준에서 전기 뇌 활성을 평가할 수있는 능력을 가지고두뇌의 처리의 단계로 nsight.

진화하는 기술은 뇌파의 적용 가능성을 확장했다. 레코딩 시스템의 밀도의 증가는 공간 해상도에 대하여 EEG의 한계 중 일부를 완화 소스 위치 파악 기술의 개발을 허용했다. 또한, 현대적인 시스템은 유아 및 임상 샘플 1-3,28-30으로 이전에 사용할 수없는 인구의 평가를 허용, 크게 개별 참가자 셋업 시간을 단축했다.

좋음 시간적 해상도 감안 EEG는 특정 동작, 상태, 또는 외부 자극에 관련된 신경 응답을 검사하는데 사용될 수있다. 이 유틸리티의 예는 인간의 거울 뉴런 시스템 (MNS)의 평가입니다. 거울 뉴런은 원래의 그룹을 증명, 단일 신경 세포의 기록 4를 사용하여 원숭이에서 확인 된실행 및 모터 동작의 관찰에 모두 응답 뉴런. 뇌에 전극을 배치하는이 직접 녹음 방법은 거의 인간의, 오직 무서운 임상의 경우 사용하지 않습니다. EEG는 뇌파 뮤 리듬을 모니터링하여 MNS을 평가하기위한 방법을 제공하고 있습니다. 8 ~ 12 Hz에서 범위에서이 진동 패턴은 실행과 원숭이 5-7에서 관찰 된 활성화 패턴과 유사한 모터 행동의 관찰에 대응하여 EEG 전력을 감쇠하기 위해 표시되었습니다. 마찬가지로, 경 두개 자기 자극 (예를 들어, 하부 전두엽 이랑)를 통해 추정 MNS의 뇌 영역의 자극은 EEG 뮤 리듬 8을 폐지하고 EEG 뮤 리듬의 억제는 추가 지원을 제공하는 과목 9 내 상상 속 거울 신경 세포의 지역에서의 fMRI의 BOLD 신호와 상관 관계가이 리듬 인덱스, 적어도 부분적으로, MNS 활동. EEG 뮤 리듬의 평가는 거울 신경 세포 행동의 비 침습적 평가를 허용했다인간의 ivity.

EEG는 뇌 활동을 조사하기위한 독특한 방법을 제공하고 행동 적 기반 분석법과 결합 할 때, 임상 집단에서, 이러한 모방 같은 사회인지의 측면을 해명하기위한 강력한 도구가 될 수있다. 또한,인지 또는 언어 장애가있는 인구와 함께 사용하기위한 EEG의 적용은 다른 이미징 기술 또는 행동 패러다임이 덜 성공적으로 활용 될 수있다 누구를 위해 개인의 능력에 대한 통찰력 수 있습니다. 설명 프로토콜은 이론적으로 자폐증 스펙트럼 장애와 같은 전형적인 비정형 개발과 개인의 미러 뉴런 시스템에 연결된 사회적인지 기능을 검사 할 수있는 수단을 제공합니다.

프로토콜

다음 프로토콜은 워싱턴 대학 기관 평가위원회의 가이드 라인을 준수합니다.

1. 전기 생리 평가

  1. 세션의 준비
    1. 장소 준비 : 장소 조작기 (그림 1 참조),이 참가자의 손을 잡고 내 테이블에 파악 될 때 수집 소프트웨어에 타임 스탬프 마커를 보냅니다 부착 된 센서와 나무 블록을. EEG 수집 소프트웨어를 활성화하고 "새 세션"(그림 S1)를 시작합니다.
    2. NET 준비 : 104 ° F. 증류수 (1 L), 염화칼륨 (1 큰술), 베이비 샴푸 (1 작은 술)의 따뜻한 솔루션 가온 된 생리 식염수에 128 전극 고밀도 배열 EEG 시스템을 적신다.
    3. 참가자 준비 : 참가자가 비디오 캠보기에 편안 약 75 센티미터 자극 프레 젠 테이션 모니터와 완전히 장착되어 있는지 확인합니다시대. 찾기 및 피부 마커로 참가자의 머리에 정점을 표시합니다. nasion 및 inion와 preauriculars 사이의 중간 점 사이의 중간 점의 교차점을 찾아 정점을 측정합니다.
    4. NET 응용 프로그램 : 정점 전극이 정점 마크에 직접 배치 될 수 있도록 참가자의 머리에 뇌파 캡을 배치합니다. 임피던스를 확인하고 임피던스가 임계 값 이하로 사용 EEG 시스템 (그림 S2)에 적절한 지 확인합니다.
    5. 비디오 테이핑 세션을 시작합니다.
  2. 녹화 설정 : 정점 전극에 기준 신호. 0.1 Hz에서 100 사이의 아날로그 필터는 신호를 증폭 및 / 500 초 샘플을 디지털화.
  3. 자극 프레 젠 테이션 : 관찰, 실행 및 휴식, Muthukumaraswamy 및 동료 (5)에 의해 개발 패러다임에서 적응 : 3 조건을 현재 참가자.
    1. 조건을 준수 조용히 앉아서보고 참가자 지시조작기를 쥐고있는 사람의 영상. 각 시험은 6 초를 마지막으로해야합니다. 정확하게 관찰 파악이 정확히 3 초에 발생하는 것을 보장하기 위해 시간 준수 시험을위한 사전 녹화 된 비디오의 경우. 작업하는 동안 참가자의 시각적주의를 모니터링하고, 후 처리시 폐기하는 화면들이 참석하지 않는 동안 시험을 표시합니다.
    2. 실행 조건 : 그냥 조작기 아래 오른쪽 쉬고 조용히 앉아서, 미리 녹음 된 청각 신호를 들으면, 관찰 조건의 비디오 클립에서 조작기 횡령을 모방하기 위해 참가자를 지시한다. 각 시험은 6 초를 마지막으로해야합니다. 청각 신호가 유지 청각 트랙 사전 기록하여 정확히 3 초에 제시되어 있는지 확인 지속적으로 큐 간 시험 간격을 실행 시간이 초과되었습니다. 정확하게 참가자의 이해가 발생한 시간 (그림 S3)을 기록하는 조작기에 센서를 활용합니다.
    3. 나머지 조건 : quie을 앉아 참가자 지시TLY 눈이 열려 수동적 자극 모니터에 작은 십자선을 관찰로. 3 분 동안 휴식 상태 동안 기록 지속적인 EEG.
    4. 조건을 관찰하고 실행 모두에 대해, 상태 당 사십 시험의 총 열 시험의 현재 무작위 블록. 조작기의 이미지가 시험 사이를 포함하여 관찰하고 실행 블록에 걸쳐 화​​면에 남아 있는지 확인합니다. 관찰 및 실행 조건의 완료시 나머지 조건을 관리.
  4. 데이터 처리
    1. 데이터 수집 후, 임피던스를 다시 확인합니다. 임피던스 수준을 변경합니다. 수집 소프트웨어 녹화를 종료합니다.
    2. 포스트 - 프로세싱 : 평균 Rereference EEG 신호. 각 조건 (그림 S4)에 대한 사십 6 초 시험에 세그먼트 연속 EEG 데이터.
    3. 자동화 된 이슈 검색을 실시합니다. exceedin 빠른 평균 진폭을 식별하여 이동 유물에 대한 세그먼트를 검사하는 자동화 된 알고리즘을 사용하여G 200 μV는 100 μV를 초과하는 평균 진폭 차동, 주어진 시험 (그림 S5)에서 제로 분산.
    4. 데이터를 시각적으로 검사하고 파악 제스처와 관련이없는 움직임 유물로 오염 된 실행 조건의 움직임 유물 모든 시험에 오염 관찰 상태에있는 모든 시련을 제거하는 세션의 비디오 리뷰와 함께 확인하여 수동 이슈 검색을 실시합니다. 분석에서 중요한 이슈로 시험을 제외합니다. 참석하지로 취득하는 동안 플래그가 어떤 시련을 폐기하십시오. 검사 및 분석에 따라 각 진단 그룹에 대한 시험 거부의 속도를 확인합니다.
  5. 데이터 분석
    1. 당 Muthukumaraswamy 등. 5, 모두 관찰 (광전지에 의해 표시 등) 및 (조작기 센서에 의해 표시로) 실행 조건 후 잡고 1 초 전에 데이터를 1 초 구성된 2 초 신 (新) 시대에 세그먼트 청소 시험. 세그먼트 C나머지 상태에서 2 초 신 (新) 시대를 배웠어.
    2. 고속 푸리에 변환 (FFT에게) 각 세그먼트를 변환 할 수 있습니다. Muthukumaraswamy 등. 5 다음과 같은 통계 분석을위한 표준 C3과 C4의 위치를 (주변의 각 반구에 여덟 전극의 클러스터를 선택하고 Bernier의 등. 3) (그림 2). 각 조건의 경우, 전력 스펙트럼을 계산하는 데 포함 된 실험에 걸쳐 전력을 평균화.
    3. 8-13 Hz에서 범위에 걸쳐 휴면 상태 동안의 평균 전력을 기준으로 모터 동작의 실행 또는 관측 어느 동안의 평균 전력을 검사하여 MU 감쇠를 계산한다. 감쇠의 정도를 결정하기 위해이 비율의 로그를 사용합니다. 주 : 양의 값이 증가를 나타낸다 음의 값이, 실행 또는 관찰 중에 감쇠를 나타냅니다. 이 방법론은 개인 계정에 걸쳐 변동으로 소요되고, 비율 형태로 표현 된 값들의 비정규.
      참고 :이 프로토콜은 인터넷 스테이션 소프트웨어 버전 4.1의 128 전극 고밀도 배열 EEG 시스템을 사용하여 개발되었다. 기본 단계는 뇌파 시스템에서 유사하지만, 수집 및 분석 프로토콜이 다를 수 있습니다.

2. 샘플 특성

  1. 연구 레지스트리, 이전 참가자 명부, 또는 지역 병원 및 임상에서의 추천을 통해 패러다임에 참여하기 위해 잠재적 인 환자 인구를 식별합니다.
  2. 임상 구조 (예를 들어, 자폐증 스펙트럼 장애)에 대한 진단 기준을 충족하고 머리 부상, 종양, 발작의 역사, 또는 왜곡 될 수 항 경련제 또는 바르비 투르 산염 약물의 사용 유무와 같은 배제 기준을 식별하기 위해의 가능성에 대한 화면 잠재적 인 참가자 전기 생리학 신호.
  3. 금 표준 진단 도구 (예를 들어, 자폐증 진단 인터뷰 - 다시의 사용을 통해 환자 인구의 진단 상태를 확인vised (ADI-R 11)와 자폐증 진단 관찰 스케줄 - 일반 (ADOS-G, 12) 진단 및 통계 편람 다음 전문 임상의에 의해 관리 - 5 번째 판 (DSM-5) 기준 13.
  4. 등 연령, 성별,인지 능력, 같은 관심의 관련 변수에 일치하는 제어 샘플을 확인

결과

일반 성인, 어린이, 유아는 지속적으로 실행과 행동 관찰을 통해 다양한 패러다임과 자극 5, 14-30 둘 중에 뮤 리듬을 증명하고있다. 이 주파수 대역에서의 감쇠는 일관되게이 다른 두피 영역에 기록 된 알파 파워의 감소 아님을 나타내는 중심 전극 (그림 3)를 통해 지역화됩니다. 마찬가지로, 운동의 관찰 기간 동안이 주파수의 감쇠 등 (그림 4) 공을 수신 거부와 같?...

토론

임상 집단에 뮤 리듬 및 애플리케이션과 관련된 전기 생리 데이터의 성공적인 획득, 처리 및 분석에 필요한 1) EEG 방법 론적 전통의인가, 2)주의 이슈 검출 및 데이터 감소, 뮤 리듬 3) 정확한 식별, 및 4) 임상 집단 적절한 대조군의 식별을 정확하게 특성화.

적절한 뇌파 방법은 제대로 작동하고 신중하게 통합 된 장비, 적절한 캡 선택과 배치, 신호의 정확?...

공개

저자는 더 경쟁 재정적 이익을 선언하지 않습니다.

감사의 말

이 작품은 시몬스 재단 (SFARI 번호 89638 RB에)에서 부여에 의해 지원되었다.

자료

NameCompanyCatalog NumberComments
Geodesic EEG SystemEGIN/AAny EEG system, not only EGI based systems, is applicable for the described study
MATLAB softwareMATLABN/AAny mathematical, statistical software that can work with matrices is applicable
Netstation softwareEGIN/AAny EEG acquisition software is applicable for the described study
ManipulandumcustomN/AAny object that is co-registered with data acquisition software to signal a successful grasp

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