Name: mapping cortical dynamics using simultaneous meg/eeg and anatomically-constrained minimum-norm estimates: an auditory attention example
Uploaded: 2012-10-24T13:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Mapping Cortical Dynamics Using Simultaneous MEG/EEG and Anatomically-constrained Minimum-norm Estimates: an Auditory Attention Example at JoVE.com

Os autores gostariam de agradecer Matti S. Hämäläinen, Lilla Zöllei e três revisores anônimos por seus comentários úteis. Fontes de financiamento: R00DC010196 (AKCL); T32DC000018 (EDL); T32DC005361 (RKM).

1. Aquisição de Dados e Processamento anatômica <ol><li> Adquirir uma magnetização preparado rápida gradiente eco (MPRAGE) exame de ressonância magnética do assunto. Isto pode demorar de 5-10 min, dependendo de qual protocolo verificação específica for utilizado. </li><li> Adquirir mais dois tiro baixo ângulo rápido (FLASH) exames de ressonância magnética (ângulos de inclinação = 5 ° e 30 °) se os dados de EEG são usados ​​para análise de imagem inversa, como seqüências FLASH proporcionar c...

<ol>
	<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. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Signal-space+projection+method+for+separating+MEG+or+EEG+into+components.">Signal-space projection method for separating MEG or EEG into components.</a> Med. Biol. Eng. Comput. 35, 135-140 (1997).</li><li>Taulu, S., Simola, J., Kajola, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Applications+of+the+signal+space+separation+method.">Applications of the signal space separation method.</a> IEEE Transactions on Signal Processing. 53, 3359-3372 (2005).</li><li>Urbach, T. P., Kutas, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Interpreting+event-related+brain+potential+(ERP)+distributions:+Implications+of+baseline+potentials+and+variability+with+application+to+amplitude+normalization+by+vector+scaling.">Interpreting event-related brain potential (ERP) distributions: Implications of baseline potentials and variability with application to amplitude normalization by vector scaling.</a> Biological Psychology. 72, 333-343 (2006).</li><li>Lin, F. -. H., Belliveau, J. W., Dale, A. M., H&#228;m&#228;l&#228;inen, 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=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. E., Holmes, A. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nonparametric+permutation+tests+for+functional+neuroimaging:+a+primer+with+examples.">Nonparametric permutation tests for functional neuroimaging: a primer with examples.</a> Human Brain Mapping. 15, 1-25 (2001).</li><li>Pantazis, D., Leahy, R. 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>

A fim de estimar a activação de dipolo no córtex do MEG / adquiridos dados de EEG, precisamos de resolver um problema inverso, que não tem uma solução única e estável a menos apropriados anatomicamente e fisiologicamente constrangimentos de som são aplicadas. Usando a restrição anatômica adquiridos para assuntos individuais usando ressonância magnética e adotar a norma-mínimo como critério de estimativa, podemos chegar a uma estimativa fonte inversa cortical atual que está de acordo com as medições do...

<table border="1"><tbody><tr><td> Nome de equipamentos / software </td><td> Empresa / fonte </td><td></td><td></td></tr><tr><td> 306-canal Vectorview MEG sistema </td><td> Eleka-Neuromag Ltd, </td><td></td><td></td></tr><tr><td> 1,5-T Avanto scanner de ressonância magnética </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> Eletrodos de EEG </td><td> Produtos cérebro, EasyCap GmbH </td><td></td><td></td></tr><tr><td> 3Space Fastrak sistema </td><td> Polhemus </td><td></td><td></td></tr><tr><td> Caixa de botões óptico (FIU-932) </td><td> Projetos atuais </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 e eletroencefalografia (MEG / EEG) são técnicas de neuroimagem que proporcionam uma alta resolução temporal particularmente adequado para investigar as redes corticais envolvidas no dinâmicos tarefas perceptivas e cognitivas, tais como atendimento a diferentes sons em um coquetel. Muitos estudos anteriores tenham utilizado os dados gravados no nível do sensor, isto é., Os campos magnéticos ou eléctricos dos potenciais registados fora e no couro cabeludo, e têm geralmente focada na actividade que é tempo de bloqueado para a apresentação do estímulo. Este tipo de evento relacionado campo / análise de potencial é particularmente útil quando há apenas um pequeno número de diferentes padrões dipolares que podem ser isolados e identificados no espaço e no tempo. Em alternativa, através da utilização de informação anatómica, estes padrões de campo diferentes podem ser localizados como fontes de corrente no córtex. No entanto, para uma resposta mais sustentada, que não pode ser bloqueado em tempo a um estímulo específico (p. ex.,, em preparação para a ouvir um dos dois simultaneamente apresentados dígitos faladas acordo com a função auditiva cued) ou pode ser distribuído através de múltiplas localizações espaciais desconhecidas a priori, o recrutamento de uma rede distribuída cortical podem não ser adequadamente capturado por meio de um número limitado de fontes focais. Aqui, nós descrevemos um processo que emprega anatómicas individuais dos dados de MRI para estabelecer uma relação entre as informações do sensor e a activação de dipolo no córtex através do uso da norma mínima estimativas (ENM). Esta abordagem de imagem inversa nos fornece uma ferramenta para análise da fonte distribuído. Para fins ilustrativos, vamos descrever todos os procedimentos que utilizam FreeSurfer MNE e software, tanto livremente disponíveis. Vamos resumir as seqüências de RM e etapas de análise necessários para produzir um modelo para a frente que nos permite relacionar o padrão de campo esperado causado pelos dipolos distribuídos no córtex sobre os sensores do M / EEG. Next, vamos percorrer os processos necessários que facilitem nos denoising os dados do sensor de contaminantes ambientais e fisiológicos. Iremos em seguida, descrevem o procedimento para a combinação de mapeamento e MEG / dados do sensor para o espaço de EEG cortical, produzindo desse modo uma família de séries de tempo da activação do dipolo cortical na superfície do cérebro (ou &quot;filmes cérebro&quot;) relacionadas com cada condição experimental. Finalmente, vamos destacar algumas técnicas estatísticas que nos permitem fazer inferência científica em uma população de assunto (ou seja., Realizar ao nível do grupo de análise) com base em um espaço de coordenadas comum cortical.

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

Usamos magneto-e eletroencefalografia (MEG / EEG), combinado com informações anatômicas capturado por ressonância magnética (MRI), para mapear a dinâmica da rede cortical associado à atenção auditiva.

Mapeamento Dynamics cortical MEG simultâneas / EEG e anatomicamente constrangido mínima norma-Estimativas: um exemplo Atenção Auditiva

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

Mapeamento funcional com MEG e EEG em simultâneo

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

Neurociência

Preparation and Culture of Chicken Auditory Brainstem Slices

Preparação e Cultura do Fatias de frango auditivo de tronco cerebral

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

Gravação Humanos eletrocorticográfica (ECOG) Sinais para pesquisa neurocientífica e mapeamento em tempo real Funcional Cortical

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

Imagem Funcional do Cortex Auditivo em gatos adultos usando de alta campo 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

A estimulação optogenética do nervo auditivo

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

Touchscreen Sustained Attention Task (SAT) for Rats

Touchscreen Sustained Attention Task SAT for Rats

Touchscreen sustentada atenção tarefa (SAT) para ratos

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

Gravações simultâneas de potenciais de campo corticais Local, eletrocardiograma, eletromiograma e respirar o ritmo de um rato andando livremente

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

Visualização do axônio Motor navegação e quantificação do axônio arborização em embriões de rato usando microscopia de fluorescência folha de luz

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

Modelo de Rato de Demyelinação Cortical Cerebral Generalizada Induzida por uma injeção intracerebral de citocinas pró-inflamatórias

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

Statistical Modelling of Cortical Connectivity Using Non-invasive Electroencephalograms

Modelagem estatística da conectividade cortical usando eletroencefalogramas não invasivos

Non-invasive electrophysiological recordings are useful for the evaluation of nervous system function. These techniques are inexpensive, fast, replicable, ...