Name: mapping cortical dynamics using simultaneous meg/eeg and anatomically-constrained minimum-norm estimates: an auditory attention example
Uploaded: 2012-10-24T13:00:00
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Die Autoren bedanken sich bei Matti S. Hämäläinen, Lilla Zöllei und drei anonymen Gutachtern für ihre hilfreichen Kommentare danken. Finanzierungsquellen: R00DC010196 (AKCL); T32DC000018 (EDL); T32DC005361 (RKM).

Ein. Anatomische Datenerfassung und-verarbeitung <ol><li> Erwerben Sie ein Magnetisierung vorbereiteten schnelle Gradientenecho (MPRAGE) MRT des Themas. Dies kann 5-10 min je nachdem, welche spezifische Scan-Protokoll wird verwendet, statt. </li><li> Erwerben Sie zwei zusätzliche schnelle low-angle shot (FLASH) MRI-Scans (Flipwinkel = 5 ° und 30 °), wenn EEG-Daten für inverse Bildanalyse verwendet werden, wie FLASH-Sequenzen verschiedener Gewebe Kontrast liefern den Standard MPRAGE Sequenzen 1. </li><li...

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	<li>Fischl, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Automatically+parcellating+the+human+cerebral+cortex.">Automatically parcellating the human cerebral cortex.</a> Cerebral Cortex. 14, 11-22 (2004).</li><li>Dale, A., Sereno, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Improved+localization+of+cortical+activity+by+combining+EEG+and+MEG+with+MRI+cortical+surface+reconstruction:+A+linear+approach.">Improved localization of cortical activity by combining EEG and MEG with MRI cortical surface reconstruction: A linear approach.</a> Journal of Cognitive Neuroscience. 5, 162-176 (1993).</li><li>Fischl, B., Sereno, M. I., Dale, A. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cortical+surface-based+analysis.+II:+Inflation,+flattening,+and+a+surface-based+coordinate+system.">Cortical surface-based analysis. II: Inflation, flattening, and a surface-based coordinate system.</a> NeuroImage. 9, 195-207 (1999).</li><li>Liu, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Functional+Mapping+with+Simultaneous+MEG+and+EEG.">Functional Mapping with Simultaneous MEG and EEG.</a> Journal of Visualized Experiments. (40), e1668 (2010).</li><li>Brainard, D. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Psychophysics+Toolbox.">The Psychophysics Toolbox.</a> Spatial Vision. 10, 433-436 (1997).</li><li>Uusitalo, M. A., Ilmoniemi, R. 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S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Distributed+current+estimates+using+cortical+orientation+constraints.">Distributed current estimates using cortical orientation constraints.</a> Human Brain Mapping. 27, 1-13 (2006).</li><li>Dale, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dynamic+statistical+parametric+mapping:+combining+fMRI+and+MEG+for+high-resolution+imaging+of+cortical+activity.">Dynamic statistical parametric mapping: combining fMRI and MEG for high-resolution imaging of cortical activity.</a> Neuron. 26, 55-67 (2000).</li><li>Nichols, T., Hayasaka, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Controlling+the+familywise+error+rate+in+functional+neuroimaging:+a+comparative+review.">Controlling the familywise error rate in functional neuroimaging: a comparative review.</a> Statistical Methods in Medical Research. 12, 419-446 (2003).</li><li>Nichols, T. 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M., Hansen, P., Kringelbach, M., Salmelin, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Statistical+Inference+in+MEG+Distributed+Source+Imaging.">Statistical Inference in MEG Distributed Source Imaging.</a> MEG: An Introduction to Methods. , 245-272 (2010).</li><li>Ahveninen, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Attention-driven+auditory+cortex+short-term+plasticity+helps+segregate+relevant+sounds+from+noise.">Attention-driven auditory cortex short-term plasticity helps segregate relevant sounds from noise.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences. , 1-6 (2011).</li><li>Sharon, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+advantage+of+combining+MEG+and+EEG:+comparison+to+fMRI+in+focally+stimulated+visual+cortex.">The advantage of combining MEG and EEG: comparison to fMRI in focally stimulated visual cortex.</a> Neuroimage. 36, 1225-1235 (2007).</li><li>Herrmann, B., Maess, B., Hasting, A. S., Friederici, A. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Localization+of+the+syntactic+mismatch+negativity+in+the+temporal+cortex:+An+MEG+study.">Localization of the syntactic mismatch negativity in the temporal cortex: An MEG study.</a> NeuroImage. 48, 590-600 (2009).</li><li>Baillet, S., Hansen, P., Kringelbach, M., Salmelin, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Dowser+in+the+Fields:+Searching+for+MEG+Sources.">The Dowser in the Fields: Searching for MEG Sources.</a> MEG: An Introduction to Methods. , 83-123 (2010).</li><li>Gutschalk, A., Micheyl, C., Oxenham, A. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Neural+correlates+of+auditory+perceptual+awareness+under+informational+masking.">Neural correlates of auditory perceptual awareness under informational masking.</a> PLoS Biology. 6, e138 (2008).</li></ol>

Um die Dipol-Aktivierung auf der Rinde von den erfassten MEG / EEG-Daten abzuschätzen, müssen wir eine inverse Problem, das nicht über eine eindeutige stabile Lösung sofern keine entsprechenden anatomisch und physiologisch einwandfrei Nebenbedingungen angewandt werden lösen. Mit dem anatomischen Einschränkung für einzelne Fächer mittels MRT und die Verabschiedung der Minimum-Norm als unsere Einschätzung Kriterium erworben haben, können wir bei einer inversen kortikalen Stromquelle schätzen, dass mit den Senso...

<table border="1"><tbody><tr><td> Name / Software </td><td> Unternehmen / Quelle </td><td></td><td></td></tr><tr><td> 306-Kanal Vectorview MEG-System </td><td> Eleka-Neuromag Ltd, </td><td></td><td></td></tr><tr><td> 1,5-T Avanto MRT </td><td> Siemens Medical Solutions </td><td></td><td></td></tr><tr><td> Freesurfer </td><td></td><td></td><td> <a href="http://freesurfer.net/" target="_blank">http://freesurfer.net/</a> </td></tr><tr><td> MNE Software </td><td></td><td></td><td> <a href="http://www.nmr.mgh.harvard.edu/martinos/userInfo/data/sofMNE.php" target="_blank">http://www.nmr.mgh.harvard.edu/martinos/userInfo/data/sofMNE.php</a> </td></tr><tr><td> EEG-Elektroden </td><td> Brain Products, Easycap GmbH </td><td></td><td></td></tr><tr><td> 3Space Fastrak System </td><td> Polhemus </td><td></td><td></td></tr><tr><td> Optical Button Box (FIU-932) </td><td> Current Designs </td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

mapping cortical dynamics using simultaneous meg/eeg and anatomically-constrained minimum-norm estimates: an auditory attention example

Magneto-und Elektroenzephalographie (MEG / EEG) sind bildgebende Verfahren, die eine hohe zeitliche Auflösung besonders geeignet, um die kortikale Netzwerke in dynamischen Wahrnehmungs-und kognitiven Aufgaben, wie die Teilnahme an verschiedenen Sounds in einer Cocktail-Party zu erforschen geben. Viele Studien haben historischen Daten am Sensor erfasst nur eingesetzt, dh., Die Magnetfelder oder die elektrischen Potentiale außerhalb und auf der Kopfhaut aufgezeichnet und sind in der Regel auf Aktivität, die auf den Stimulus Präsentationszeit-locked ist konzentriert. Diese Art von Ereignis-verwandten Bereich / Potential Analyse ist besonders nützlich, wenn es nur eine kleine Anzahl der verschiedenen Muster, die dipolare isoliert und identifiziert werden können, in Raum und Zeit sind. Alternativ kann durch die Verwendung anatomischer Informationen können diese unterschiedliche Feldmuster als Stromquellen auf der Hirnrinde lokalisiert werden. Jedoch für ein anhaltendes Ansprechen die möglicherweise nicht auf eine bestimmte Zeit Stimulus-locked (zB.,in Vorbereitung für das Hören eines der zwei gleichzeitig präsentierte gesprochene Ziffern auf der Grundlage cued auditorischen Funktion) oder kann über mehrere räumliche Orte verteilt a priori unbekannt sind, kann die Einstellung eines verteilten Netzwerks kortikalen nicht adäquat durch Verwendung einer begrenzten Anzahl von eingefangen werden fokale Quellen. Hier beschreiben wir ein Verfahren, das individuelle anatomische MRI-Daten einsetzt, um eine Beziehung zwischen dem Sensor-Informationen und dem Dipol Aktivierung auf der Rinde durch die Verwendung von Minimum-Norm Schätzungen (MNU) herzustellen. Diese inverse Bildgebung Ansatz bietet uns ein Werkzeug für die verteilte Quell-Analyse. Zur Veranschaulichung beschreiben wir alle Verfahren mit Freesurfer und MNE Software, sowohl frei verfügbar. Wir fassen die MRT-Sequenzen und Analyse Schritte erforderlich, um eine Vorwärts-Modell, das uns die erwartete Feldmuster durch die Dipole auf der Hirnrinde auf die M / EEG-Sensoren verteilt verursacht wurden, können zu produzieren. Next, werden wir durch die notwendigen Prozesse, die uns zu erleichtern, Rauschunterdrückung die Sensordaten von Umwelt-und physiologischen Verunreinigungen fort. Wir werden dann beschreiben das Verfahren zum Kombinieren und Abbilden MEG / EEG-Sensor-Daten auf dem kortikalen Raum, wodurch eine Familie von Zeitreihenbewegungsdaten von kortikalen Dipol Aktivierung auf das Gehirn Oberfläche (oder &quot;brain-filme&quot;) im Zusammenhang mit jeder experimentellen Bedingung. Schließlich werden wir markieren ein paar statistische Techniken, die uns die wissenschaftliche Ableitung über eine unterworfene Bevölkerung (dh., Führen Gruppen-Level-Analyse) auf einer gemeinsamen kortikalen Koordinatenraum Basis treffen können.

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Mapping Cortical Dynamics Using Simultaneous MEG/EEG and Anatomically-constrained Minimum-norm Estimates: an Auditory Attention Example

Wir verwenden magneto-und Elektroenzephalographie (MEG / EEG) mit anatomischen Information durch Magnetresonanztomographie (MRI) aufgenommenen kombiniert, um die Dynamik des kortikalen Netzwerk mit auditorischen Aufmerksamkeit zugeordnet abzubilden.

Mapping Kortikale Dynamics Mit Simultaneous MEG / EEG und anatomisch eingeschränkt Minimum-Norm Schätzungen: ein Auditory Achtung Beispiel

Magneto- and electroencephalography (MEG/EEG) are neuroimaging techniques that provide a high temporal resolution particularly suitable to investigate the ...

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Functional Mapping with Simultaneous MEG and EEG

Functional Mapping mit Simultaneous MEG und EEG

We use magnetoencephalography (MEG) and electroencephalography (EEG) to locate and determine the temporal evolution in brain areas involved in the ...

Forschung

Neurowissenschaften

Preparation and Culture of Chicken Auditory Brainstem Slices

Vorbereitung und Kultur von Chicken auditorischen Hirnstamm Slices

The chicken auditory brainstem is a well-established model system that has been widely used to study the anatomy and physiology of auditory processing at ...

Recording Human Electrocorticographic (ECoG) Signals for Neuroscientific Research and Real-time Functional Cortical Mapping

Recording Human Electrocorticographic ECoG Signals for Neuroscientific Research and Real-time Functional Cortical Mapping

Aufnahme Menschliche Electrocorticographic (ECoG) Signale für neurowissenschaftliche Forschung und Real-time Funktionelle kortikale Mapping

Neuroimaging studies of human cognitive, sensory, and motor processes are usually based on noninvasive techniques such as electroencephalography (EEG), ...

Functional Imaging of Auditory Cortex in Adult Cats using High-field fMRI

Funktionelle Bildgebung Auditory Cortex bei erwachsenen Katzen mit Hochfeld-fMRI

Current knowledge of sensory processing in the mammalian auditory system is mainly derived from electrophysiological studies in a variety of animal ...

Optogenetic Stimulation of the Auditory Nerve

Optogenetische Stimulation des Hörnervs

Direct electrical stimulation of spiral ganglion neurons (SGNs) by cochlear implants (CIs) enables open speech comprehension in the majority of implanted ...

Real-time Electrophysiology: Using Closed-loop Protocols to Probe Neuronal Dynamics and Beyond

Echtzeit-Elektrophysiologie: Mit Closed-loop Protokolle Probe neuronaler Dynamik und darüber hinaus

Experimental neuroscience is witnessing an increased interest in the development and application of novel and often complex, closed-loop protocols, where ...

Touchscreen Sustained Attention Task (SAT) for Rats

Touchscreen Sustained Attention Task SAT for Rats

Touchscreen nachhaltige Aufmerksamkeit Aufgabe (SA) für Ratten

Sustained attention is the ability to monitor intermittent and unpredictable events over a prolonged period of time. This attentional process subserves ...

Simultaneous Recordings of Cortical Local Field Potentials, Electrocardiogram, Electromyogram, and Breathing Rhythm from a Freely Moving Rat

Gleichzeitige Aufnahmen der kortikalen lokales Feld Potentiale, Elektrokardiogramm, Elektromyogramm und Atemrhythmus aus einem frei beweglichen Ratte

Monitoring the physiological dynamics of the brain and peripheral tissues is necessary for addressing a number of questions about how the brain controls ...

Visualization of Motor Axon Navigation and Quantification of Axon Arborization In Mouse Embryos Using Light Sheet Fluorescence Microscopy

Visualisierung von motorischen Axon Navigation und Quantifizierung der Axon Arborization In Mausembryonen mit Fluoreszenz-Lichtblattmikroskopie

Spinal motor neurons (MNs) extend their axons to communicate with their innervating targets, thereby controlling movement and complex tasks in ...

Rat Model of Widespread Cerebral Cortical Demyelination Induced by an Intracerebral Injection of Pro-Inflammatory Cytokines

Rattenmodell der weit verbreiteten zerebralen kortikalen Demyelinisierung, induziert durch eine intrazerebrale Injektion von entzündungsfördernden Zytokinen

Multiple sclerosis (MS) is the most common immune-mediated disease of the central nervous system (CNS) and progressively leads to physical disability and ...