이 작품은 한국기초과학원(KBSI) 교부금, 최면적 기만의 신경영상연구기금으로 지원되었다.

다음 실험 프로토콜은 UCLA 기관 검토 위원회에 의해 검토되고 승인되었습니다. 실험을 시작되기 전에, 과목은 잠재적으로 임신한 주제를 제외하는 전화 사전 검사를 받았다, 18 세 미만, 또는 기계 쇼에서 일했거나 그렇지 않으면 금속 임플란트를 했다. 왼손잡이 피험자, 또는 정신 질환의 병력을 가진 사람도 주제 풀에서 제외되었습니다. 포함 된 참가자는 다음 카페인에서 기권 하도록 지시 했다, 마약, 그리고 실험의 날에 알코올. 서면 통보 된 동의 및 동의의 이해는 실험 당일 각 참가자로부터 얻어졌다.
1. EEG 센서 순 애플리케이션
EEG 데이터는 256채널 MRI 호환 측지 센서 넷을 사용하여 기록됩니다. 전극의 임피던스 수준은 전극이 건조되지 않았는지, 임피던스가 임계값 이하로 유지되도록 실험 전반에 걸쳐 약 20분 간격으로 모니터링되어야 합니다.
<ol><li>글레벨라 눈썹 능선에서 약 2.5cm 이상으로 머리 둘레를 측정하여 적절한 그물 크기를 결정합니다.</li>
	<li>하이드로셀 살린 칼륨 염화물 전해질 용액은 EGI 지침에 따라 이루어졌다. EEG 전광주식 256 센서 넷은 10분 동안 전해질 용액에 담근 후 전해질 용액에 담그었다.</li>
	<li>정점 또는 Cz, 헤드의 점은 나침과 이온 사이의 중간점을 측정하고 이를 사전 측점의 해부하는 중간점과 정렬하여 결정되었다. 그런 다음 EEG 그물을 배치하여 Cz 기준 전극이 정점점과 정렬됩니다.</li>
	<li>EEG 소스 분석에 사용되는 센서 공간을 보정하기 위해 EGI 측지 광측량 시스템(GPS)을 사용하여 헤드 및 전극의 사진 이미지를 수집했습니다.</li>
	<li>그런 다음 전극 임피던스를 측정했습니다. 두피와의 접촉은 임계값 이상의 임피던스 수준을 가진 전극을 검사했습니다. 전극 배치가 조정되고 임피던스를 줄이기 위해 필요에 따라 추가 전해질 용액이 전극에 추가되었습니다.</li>
</ol>2. 최면 전에 동시 EEG / fMRI 및 온도 기록 프로토콜
EEG 그물을 적절하게 적용한 후 피사체는 MR 스캐너 실로 진행됩니다. 모든 금속 물체가 제거됩니다. 구조 MRI 및 기능 MRI 스캔은 지멘스 알레그라 3T 스캐너에서 수집됩니다. 동시 EEG/fMRI 데이터는 각 주제에 대한 기능적 기준을 확립하기 위해 최면 유도 전에 수집됩니다.
<ol><li>MPRAGE 구조 스캔</li>
	<li>T2 일치 대역폭 - 이미지 등록에 대한 좋은 대비를 제공하도록 설계된 특수 스캔 시퀀스로서 다음 기능 검사와 동일한 메트릭 왜곡을 공유합니다.</li>
	<li>기능 스캔 - TR=2.5초, TE=40msec, 시야=200mm x 200mm, 플립 앵글=90°, 해상도=64 x 64 x 28, 복셀크기=3mm 3로전체 뇌 이미지를 수집하는 T2*가중 에코-평면 펄스 시퀀스. 데이터는 총 5분 동안 수집됩니다.</li>
	<li>EEG 데이터는 최면 유도 전에 기준 EEG를 확립하기 위해 5분 기능 MRI 레코딩 동안 MR 호환 전기 측지전지(EGI) 256 채널 시스템을 사용하여 동시에 기록된다. 우리 연구소는 실시간으로 MR 아티팩트와 발리스토카디오그램 노이즈를 제거하는 소프트웨어 및 하드웨어를 사용하여 동시에 fMRI/EEG 수집을 위한 방법을 개척했습니다(자세한 내용은 참조25 참조).</li>
	<li>휴식 상태 스캔 후, 피사체는 왼손이 차가운 얼음 물 양동이에 침지된다는 것을 시각화하도록 지시하는 테이프를 듣습니다. 각 손 간의 온도 차이는 아래에 설명된 차동 온도 측정 장치를 사용하여 정량화됩니다.</li>
</ol>3. 최면 유도
그런 다음 피사체는 어둡고 조용한 방에 편안하게 앉았습니다. EEG 데이터는 최면 유도 및 점진적 이완 심화 기술의 기간 내내 기록되었다.
<ol><li>최면 유도는 이완을 일으키는 원인이 되는 특정 공간 단서를 결정하기 위하여 최면 치료사에 의해 간략한 인터뷰로 시작되었습니다. 그런 다음 과목에서 시각화할 수 있는지 여부를 결정하기 위해 여러 가지 질문을 받았습니다.</li>
	<li>최면 술사는 그 때 무기 올리기 기술로 알려져 있는 ideomoter 제안을 사용하여 유도를 시작했습니다. 이 시간 동안, 최면 술사는 지속적으로 피사체에게 팔이 점점 더 가볍고 있는 것처럼 느껴졌으며, 어떤 시점에서 팔은 의지로 자동으로 공중에 떠오를 것이라는 제안을 주었습니다. 피사체의 팔이 높아진 후, 그들은 팔을 구부리고 손끝으로 이마를 만지라는 지시를 받았습니다. 피사체가 준수하자마자 최면 치료사는 피사체에게 눈을 감고 깊은 수면을 취하는 것처럼 휴식을 취하도록 요청했습니다.</li>
	<li>최면 감수성의 수준은 다음 최면 감수성의 12 점 스탠포드 규모를 통해 평가되었다, 형성 C 테스트.</li>
	<li>점진적 인 휴식의 형태로 심화 기술은 피사체를 최면 깊이의 더 큰 수준으로 가져 오는 데 사용되었습니다.</li>
	<li>EEG 데이터는 최면 유도 중에 희미한 구리 차폐실에서 최면 유도 전체에 기록됩니다.</li>
</ol>4. EEG/fMRI 데이터 수집 및 차동 온도측정제 포스트 최면 유도
<ol><li>최면 유도 및 점진적 휴식에 따라, 피사체는 MR 호환 EEG 센서 그물을 지속적으로 제자리에 두고 MRI 스캐닝 룸에 다시 들어갑니다. 이 때 온도 센서는 두 손목의 내측 부분에 테이프로 테이프를 붙였습니다. 그런 다음 손목 밴드를 테이핑된 온도 센서 위에 배치하여 배치를 안정화했습니다.</li>
	<li>온도 센서는 도 2의회로도에 따라 구성되어야 한다. 교정은 실험 전에 수행되었으며, 다양한 온도(37°C± 5)의 두 가지 솔루션에 센서 팁을 몰입시킴으로써 수행하였다. 온도계 판독값에 대해 센서 출력을 검사했습니다.</li>
	<li>피사체는 MR 호환 헤드폰을 통해 최면 치료사가 만든 미리 녹음 된 프로그레시브 이완 테이프를 듣습니다. 이 기간 동안, fMRI 데이터는 동시 EEG 기록과 함께 1.1단계에서 설명된 펄스 서열에 따라 수집된다.</li>
	<li>최면 유도 다음 휴식 상태 EEG/fMRI 데이터의 수집은 단계 2.2-2.4에 따라 진행됩니다.</li>
	<li>최면 술사는 다음 EEG / fMRI 데이터 수집에 대한 '콜드 글러브'제안을 관리, 이는 다시 단계 2.2-2.5에 따라 진행. 제안 하는 동안, 최면 치료사 반복적으로 그들의 손을 시각화 하 고 그들의 왼손은 손목에 손 끝에서 점진적으로 차가운 성장 했다 상상 하는 피사체를 요청 합니다. 차동 온도측정측정은 이 블록 전체에 걸쳐 기록됩니다.</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>

수락 및 출판에 이어 전기 측지학, Inc.는 이 기사에 대한 공개 액세스 수수료를 인수했습니다.

최면1의상태로 과목을 유도하는 데 사용되는 제안 방법에는 넓은 가변성이 있는 것으로 보인다. 우리는 SHSS, 양식 C에 이어 비volitional 모터 운동에 대한 제안이 EEG 전력 스펙트럼을 변경하는 데 사용할 수 있음을 여기에서 보여줍니다. 우리는 이 연구 결과에 사용된 주제가 과거에 최면되었더라도, 하버드 그룹 제안 규모 또는 높게 영향을 받기 쉬운 주제를 찾아내기 위하여 그밖 기계장치를 통해 시도한 아무 시도도 없었다는 것을 주의합니다. 4가보고된바와 같이 EEG 주파수 서브밴드의 변화의 크기는 대상 감수성에 따라 달라질 가능성이 있다고 가설을 4.
또한 동시 EEG/fMRI 세션 중에 발생할 수 있는 손 온도 변동을 측정하는 설정을 시연했습니다. 과목은 결국 바이오 피드백 단서를 사용하여 최면없이 손 온도 변화를 달성하는 법을 배울 수 있지만, 이것은 일반적으로 많은 교육 세션26걸립니다. 프리슈홀츠와트라이온(26)은 다른 사람들이 보고한 것과는 달리, 차가운 장갑 제안 패러다임을 사용하여 손 온도변화와 최면 깊이의 변화 사이의 연관성을 복제할 수없었다. 이 논란을 해결하기 위해서는 추가 작업이 필요합니다. 그럼에도 불구하고, 기능성 신경 이미징 세션 중 손 온도 변화를 측정하는 방법은 최면 유도 에 따른 최면 '콜드 글러브' 제안의 신경 상관 관계를 평가하는 데 유용할 수 있다.

그것의 시작 부터, 최 면이 무엇에 관해서는 상당한 논쟁이 있다, 그리고 얼마나 정확 하 게 측정 가능한 생리 변화 취약 한 개인에 생산. 최면 제안에 최면과 응답의 신경 상관 관계를 이해하기위한 연구는 일반적으로 다양한 결과1을생산하고있다, 이는 적어도 부분적으로, 최면 유도 및 제안 기술의차이에기인 할 수있다 2, 따라서 상세한 방법론 및 프로토콜 설명에 대한 동기 를 제공.
최면은 종래 내농도 의 상태로 정의되고 집중주의1,3,보다 완전한 작동 정의도 포함: 외인성 자극4의인식 감소, 흡수증가 5,또는 실험자의 단어에 쉽게 주의 및 감소 된 자발적인 생각6. 최면 유도는 일반적으로 최면 과 흡수6을용이하게 하는 구두 지침의 집합으로 정의됩니다. 최면성은 개인마다 크게 다르지만, 일반적으로 시간이 지남에 따라 개인 내에서 안정적입니다7,8; 제안성은 일반적으로 가장 일반적으로 적용된 메트릭이 스탠포드 최면 감수성 척도, (SHSS) 양식 C9-12인제안에 대한 행동 반응의 관점에서 측정된다.
최면의 신경 상관 관계를 검사 하는 연구 일반적으로 두 가지 범주로 가을. 그들은 '휴식 상태'최면 동안 본질적으로 활성화 된 활동의 네트워크를 검사하거나 최면 제안6에대한 응답으로 발생하는 신경 활동의 변화를 연구합니다. 최근 EEG 연구에서, 매우 암시적인 개인은 낮은 제안 과목4에비해 최면 동안 알파-2 대역에서 전두엽 네트워크의 더 높은 이벤트 관련 비동기를 표시하는 것으로 나타났다. 최근에는 기능성 자기 공명 영상(fMRI)이 다른 뇌 영역에서의 활성증가 없이 '휴식 상태' 최면 동안 전방 기본 모드 네트워크의 변화를 밝혀내고있다 2. 수렴 증거는 최면이 해리 된 전방 주의 제어(13)와연관되어 있음을 시사한다.
다양한 최면 제안에 대응하여 fMRI 혈액 산소화 수준 의존성(BOLD) 신호의 변화도 최근14-23으로보고되고 있다. 제안 응답 연구의 대부분은 변경 된 지각의 주관적인 등급과 뇌 신호 변화를 상관. 그러나 최면 제안은 또한반응(24)에서혈압, 심박수 및 피사체 손 온도와 같은 생리학적 매개변수를 변경하는 데 사용되어 왔다.
여기서, 우리는 실험적인 패러다임을 개발하여 이러한 이전 연구 결과를 확장, 여기에 '콜드 글러브'패러다임으로 언급, 이는 과목이 온도의 외부 물리적 조작의 부재, 자신의 손 중 하나가 다른 것보다 온도에서 추울 것을 인식하도록 지시된다. 이러한 구두 지침은 데이터 녹음 중에 MR 호환 헤드폰을 통해 전달됩니다.
본 작업에서, 우리는 먼저 동시 EEG / fMRI 데이터 녹음에 대한 우리의 방법을 보여줍니다. 그런 다음 최면 유도 전후의 손 온도 측정과 함께 EEG/fMRI 데이터 수집을 포함하는 콜드 글러브 패러다임을 시연합니다. 최면 유도에 대한 우리의 방법은1에의해 설명 된 ideomotor 제안을 포함하고, SSHS를 사용하여 깊이 평가, 양식 C. 우리는 최면 유도 에 따라 발생하는 EEG 전력 스펙트럼의 신뢰할 수있는 변화를 감지합니다. 또한 MRI 호환 차동 온도측정 장치는 동시 EEG/fMRI 데이터 수집 세션에서 손 온도 변화를 측정할 수 있음을 입증합니다. 이 절차는 본질적인 '휴식 상태' 최면 동안 발생하는 뇌 신호 변화를 평가하고 변경된 열 지각에 대한 최면 제안에 대한 응답신호 변화를 측정하는 데 중요한 정량적 EEG/fMRI 측정을 제공할 수 있습니다.

<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

본 작업에서 EEG/fMRI 데이터의 동시 수집 방법을 시연합니다. 설정에서 EEG 데이터는 고밀도 256채널 센서 그물을 사용하여 수집됩니다. EEG 증폭기 자체는 필드 절연 봉쇄 시스템(FICS)에 포함되어 있으며 MRI 클럭 신호는 후속 MR 아티팩트 특성화 및 제거를 위해 EEG 데이터 수집과 동기화됩니다. 상태 데이터 수집을 쉬기 위해 먼저 이 메서드를 보여 줍니다. 그 후, 우리는 EEG / fMRI 데이터 녹음을위한 프로토콜을 시연하고, 피험자는 왼손이 차가운 물 욕조에 침지되어 콜드 글러브 패러다임이라고 불리는 것을 시각화하도록 요청하는 테이프를 듣습니다. 이러한 목적을 위해 개발한 MR 호환 온도 센서를 사용하여 각 손 간의 열 차동은 EEG/fMRI 데이터 수집 전반에 걸쳐 측정됩니다. 우리는 최면 유도 전후의 동시 차동 손 온도 측정과 함께 콜드 글러브 EEG / fMRI 데이터를 수집합니다. 사전 세션과 사후 세션 사이에 최면 유도 및 깊이 평가 과정에서 단일 양식 EEG 데이터가 수집됩니다. 우리의 대표적인 결과는 최면 유도 중에 EEG 전력 스펙트럼의 중요한 변화를 측정할 수 있으며, 콜드 글러브 패러다임 동안 손 온도 변화가 MR 호환 차동 온도측정 장치를 사용하여 빠르게 감지될 수 있음을 보여줍니다.

도 1은 최면유도(도1b)에앞서 경고 깨어있는 기간 동안 단일 피사체에서 평균 1,000msec 이상의 EEG 전력 스펙트럼을 나타낸다. 여기에 패턴은 힘과 주파수 (f) 사이의 특성 역 관계를 따르는 것을 주목해야한다, 1/f. 도 1c에서 폴오프와 최면 유도 및 심화 기술에 따라이 동일한 주제에서 가져온 전력 스펙트럼을 보여줍니다. 전력의 감쇠는 EEG 테타 및 베타 서브밴드에서 볼 수 있으며, 전체 플롯은 더 이상 1/f. 도 2를 따르지 않는 것은 Arduino 장치에 결합된 LM34/LM35 정밀 온도 센서를 사용하는 MRI 호환 온도 센서에 대한 우리의 회로도를 보여줍니다.
<img alt="Figure 1" src="/files/ftp_upload/3298/3298fig1.jpg"> 그림 1. 대표적인 전극 채널에 대한 단일 피험체에서 뇌전도(EEG) 전력 스펙트럼. (a)255 채널 EEG 전극 어레이는 최면 유도 전에 파란색(b)EEG 전력 스펙트럼으로 표시된 전력 분석을 위한 채널 선택의 공간 위치를 가지며,(c)최면 유도 및 심화 기술에 따라 동일한 전극 채널에서 전력 스펙트럼을 형성한다. 도 1c의 상단, 오른쪽 모서리의 막대는 주파수가 있는 각 EEG 서브밴드의 범례를 나타냅니다: 델타(0.1-4Hz), 세타(4-8Hz), 알파(8-12Hz), 베타(12-20Hz), 감마(20Hz 이상의 주파수).
<img alt="Figure 2" src="/files/ftp_upload/3298/3298fig2.jpg"> 그림 2. MRI 호환 차동 온도 센서 구성의 회로도. (위) 차동 온도측정 회로,(아래)열측정 측정 공정개요.

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

EEG/fMRI 데이터의 동시 수집을 위한 프로토콜을 제시하고, MR 클럭 신호 기록을 동기화합니다. 우리는 피험자가 스캔 하는 동안 '콜드 글러브'지침을 수신 하는 독특한 패러다임을 사용 하 여이 방법을 설명 하 고 EEG/fMRI 데이터는 최면 유도 전후 모두 손 온도 측정과 함께 기록 됩니다.

차동열 감각에 대한 집중주의 제안 중 동시 fMRI/EEG 데이터 수집 방법

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

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Research

JoVE Journal

Behavior

11.7K 조회수.  University of California, Los Angeles. EEG/fMRI 데이터의 동시 수집을 위한 프로토콜을 제시하고, MR 클럭 신호 기록을 동기화합니다. 우리는 피험자가 스캔 하는 동안 '콜드 글러브'지침을 수신 하는 독특한 패러다임을 사용 하 여이 방법을 설명 하 고 EEG/fMRI 데이터는 최면 유도 전후 모두 손 온도 측정과 함께 기록 됩니다.

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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.

동시 fMRI를하는 동안 고품질 EEG 데이터를 얻기위한 가장 좋은 현재의 관행

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 ...

연구

행동분석학

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.

경 두개 직류 자극하는 동안 동시 EEG 모니터링

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.

5 - 직렬 선택 반응 시간 과제 : 설치류에 대한주의의 작업 및 전류 제어

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.

경 두개 직류 자극과 동시에 기능성 자기 공명 영상

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.

방법은 온라인 비주얼주의를 테스트하려면

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.

학습의 개별 단계에서 설치류에서 원격 음소거 신경 활동하는 방법

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

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.

관능 평가를위한 데이터 수집 및 자동화 표정 분석 기술에 대한 분석 응용 및 시간적 분석을위한 프로토콜

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.

수동 테스트의 프로토콜은 인간의 감각과 통증을 측정하는

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.

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

Gaze in Action: Head-mounted Eye Tracking of Children's Dynamic Visual Attention During Naturalistic Behavior

Young children's visual environments are dynamic, changing moment-by-moment as children physically and visually explore spaces and objects and interact with people around them. Head-mounted eye tracking offers a unique opportunity to capture children's dynamic egocentric views and how they allocate visual attention within those views. This protocol provides guiding principles and practical recommendations for researchers using head-mounted eye trackers in both laboratory and more naturalistic settings. Head-mounted eye tracking complements other experimental methods by enhancing opportunities for data collection in more ecologically valid contexts through increased portability and freedom of head and body movements compared to screen-based eye tracking. This protocol can also be integrated with other technologies, such as motion tracking and heart-rate monitoring, to provide a high-density multimodal dataset for examining natural behavior, learning, and development than previously possible. This paper illustrates the types of data generated from head-mounted eye tracking in a study designed to investigate visual attention in one natural context for toddlers: free-flowing toy play with a parent. Successful use of this protocol will allow researchers to collect data that can be used to answer questions not only about visual attention, but also about a broad range of other perceptual, cognitive, and social skills and their development.

Young children do not passively observe the world, but rather actively explore and engage with their environment. This protocol provides guiding principles and practical recommendations for using head-mounted eye trackers to record infants' and toddlers' dynamic visual environments and visual attention in the context of natural behavior.

행동에 시선: 자연 동작 동안 어린이 동적 시각적 관심의 머리 장착형 눈 추적

Young children's visual environments are dynamic, changing moment-by-moment as children physically and visually explore spaces and objects and interact ...