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

Los autores desean agradecer a Matti S. Hämäläinen, Zöllei Lilla y tres revisores anónimos por sus útiles comentarios. Fuentes de financiación: R00DC010196 (AKCL); T32DC000018 (EDL); T32DC005361 (RKM).

1. Adquisición de Datos y Procesamiento de Anatomía <ol><li> Adquirir una magnetización preparado rápido eco de gradiente (MPRAGE) IRM del tema. Esto puede tomar 5-10 minutos según el protocolo de exploración específica se utiliza. </li><li> Adquirir dos adicional rápido de bajo ángulo de disparo (FLASH) imágenes por resonancia magnética (ángulos flip = 5 ° y 30 °) si los datos de EEG se utiliza para el análisis de imagen inversa, como secuencias FLASH proporcionar contraste de tejidos diferentes de las...

<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>

Con el fin de estimar la activación de dipolo en la corteza de los MEG adquiridos / datos de EEG, que necesitamos para resolver un problema inverso, el cual no tiene una solución única estable a menos apropiados anatómica y fisiológicamente limitaciones de sonido se aplican. Utilizando la restricción anatómica adquirida por los sujetos individuales utilizando la RM y la adopción de la norma mínima como criterio de estimación, podemos llegar a una estimación inversa cortical fuente de corriente que esté de ac...

<table border="1"><tbody><tr><td> Nombre de equipo / software </td><td> Empresa / fuente </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 escáner MRI </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> Electrodos de EEG </td><td> Productos del cerebro, Easycap GmbH </td><td></td><td></td></tr><tr><td> 3Space Fastrak sistema </td><td> Polhemus </td><td></td><td></td></tr><tr><td> Caja de botones Óptico (FIU-932) </td><td> Diseños actuales </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 y electroencefalografía (MEG / EEG) son técnicas de neuroimagen que proporcionan una alta resolución temporal especialmente adecuado para investigar las redes corticales implicadas en tareas dinámicas perceptivas y cognitivas, tales como asistir a diferentes sonidos en un cóctel. Muchos estudios anteriores han utilizado los datos registrados en el sensor de nivel único, es decir., Los campos magnéticos o los potenciales eléctricos registrados fuera y en el cuero cabelludo, y por lo general han centrado en la actividad que lleva mucho tiempo bloqueado a la presentación del estímulo. Este tipo de evento relacionado con campo / análisis de potencial es particularmente útil cuando sólo hay un pequeño número de distintos patrones dipolares que pueden ser aislados e identificados en el espacio y el tiempo. Alternativamente, mediante la utilización de la información anatómica, estos patrones de campo distintos pueden ser localizados como fuentes de corriente sobre la corteza. Sin embargo, para una respuesta más sostenida que no puede ser tiempo-bloqueado a un estímulo específico (p. ej.,en preparación para escuchar a uno de los dos presentados simultáneamente dígitos hablados basado en la función auditiva Complementada) o puede ser distribuido a través de múltiples localizaciones espaciales desconocidos a priori, el reclutamiento de una red cortical distribuida puede no estar adecuadamente capturado mediante el uso de un número limitado de fuentes focales. A continuación, describimos un procedimiento que emplea datos de resonancia magnética anatómicas individuales para establecer una relación entre la información del sensor y la activación de dipolo en la corteza a través del uso de estimaciones de norma mínima-(MNE). Este enfoque de imagen inversa nos proporciona una herramienta para el análisis de fuentes distribuidas. Para fines ilustrativos, se describen todos los procedimientos que utilizan FreeSurfer y software MNE, tanto libremente disponible. Vamos a resumir las secuencias de resonancia magnética y análisis de los pasos necesarios para obtener un modelo de avance que nos permite relacionar el patrón de campo previstas a causa de los dipolos distribuidos en la corteza en los sensores M / EEG. Next, vamos a pasar por los procesos necesarios que nos faciliten la eliminación de ruido en los datos del sensor de contaminantes ambientales y fisiológicos. A continuación, se describen el procedimiento para combinar y mapeo de MEG / EEG de datos del sensor en el espacio cortical, produciendo de ese modo una familia de series de tiempo de activación cortical dipolo sobre la superficie del cerebro (o &quot;películas cerebrales&quot;) en relación con cada condición experimental. Por último, destacaremos algunas técnicas estadísticas que nos permitan hacer inferencia científica a través de una población de sujetos (es decir., Lleve a cabo a nivel de grupo de análisis) sobre la base de un espacio de coordenadas cortical común.

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

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

Usamos magneto-y electroencefalografía (MEG / EEG), combinada con la información anatómica capturado por resonancia magnética (MRI), para asignar la dinámica de la red cortical asociada con la atención auditiva.

Asignación Dinámica de trauma con MEG / estimaciones simultáneas norma mínima-EEG y anatómico limitado-un ejemplo: Atención 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

Mapeo funcional con MEG y EEG simultáneo

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

Investigación

Neurociencias

Preparation and Culture of Chicken Auditory Brainstem Slices

Preparación y Cultura de rebanadas de pollo tronco cerebral auditivo

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

Grabación electrocorticográfica Humanos (ECoG) Las señales de la investigación neurocientífica y en tiempo real el mapeo cortical funcional

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

Imágenes funcionales de la corteza auditiva en los gatos adultos el uso de alto 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

Estimulación Optogenética del nervio auditivo

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

En tiempo real Electrofisiología: Usando protocolos de bucle cerrado para sondear neuronales Dinámica y allá

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

Pantalla táctil sostenida tarea de atención (SAT) para las ratas

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

Grabaciones simultáneas de potenciales de campo Local Cortical, Electrocardiograma, electromiograma y respirar a ritmo de una rata libremente móvil

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

Visualización de la navegación del axón Motor y cuantificación de arborización de Axon en embriones de ratón utilizando microscopía de fluorescencia de la ficha técnica de iluminación

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 rata de desmielinización cortical cerebral generalizada inducida por una inyección intracerebral de citoquinas proinflamatorias

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