En metode til sporing af tids udviklingen for Steady-State fremkaldte potentialer

Neurale medrivning er synkronisering af neurale aktivitet til periodiciteten af den sensoriske stimuli. Denne synkronisering genererer steady-state fremkaldte potentiale, det vil sige svingninger i elektroencefalogrammet fase-låst til den sensoriske stimuli. Den klassiske fortolkning af amplitude af steady-state fremkaldte reaktioner, antager en konstant neurale respons fase-låst til stimulus, plus en tilfældig baggrundsstøj ikke relateret til stimulus.

Den stereotype reaktion kan opnås i gennemsnit over gentagne præsentation af stimulus. Denne tilgang ignorerer dynamikken i svaret, som i tilfælde af den fremkaldte potentielle tilpasning, fremkaldt af langvarig eksponering for stimulus. I dyremodeller genererede den auditive steady-state respons i de kortikale hjerneregioner og bidrager til den fortsatte præsentation af amplitudemodulerede toner.

Hos mennesker er det for nylig blevet påvist, at styrken af den grundlæggende frekvens af steady-state visuelt påberåbes potentiale er stationær kun i 30% af forsøgspersonerne. Når forskningens fokus er dynamikken i medrivning, kan vi antage, at den tidsmæssige udvikling af svaret vil være den samme i forskellige uafhængige eksperimentelle kørsler. Derfor giver gennemsnittet af signalet i hver epoke på tværs af uafhængige kørsler en nøjagtig repræsentation af den langsigtede dynamik i den oscillerende reaktion.

Baseret på denne antagelse, har vi udviklet en metode til at karakterisere den tid udviklingen af steady-state respons. Metoden består i at erhverve flere optagelser af samme eksperimentelle tilstand, i stedet for gennemsnit efterfølgende epoker i optagelserne. Epoker, der svarer til samme tidsvindue i de forskellige optagelser, beregnes som gennemsnit.

I denne undersøgelse giver vi en detaljeret beskrivelse af metoden, ved hjælp af steady-state visuelt fremkaldt potentialer som et eksempel på et svar. Men, metoden kan bruges til at analysere steady-state svar af andre sensoriske stimuli. Endelig præsenterer vi fordele og ulemper ved den metode, baseret på sammenligning med enkelt-trial metoder bruger det til at analysere neurale medrivning.

Velkommen emnet. Bed emnet om at tale i en venlig atmosfære for at forklare ham eller hende målene og relevansen af denne undersøgelse. Giv en beskrivelse af relevante tekniske detaljer.

Besvar alle hans eller hendes spørgsmål grundigt. Eksplicit nævne, at hun eller han har lov til at afbryde eksperimentet session til enhver tid, hvis det ønskes. Bed den frivillige om at læse det emne informerede samtykke og underskrive den tilsvarende formular.

Rengør hovedbunden med ethanol, en opløsning på 95% for at fjerne det lag af døde hudceller og sebum, der dækker det. Dette trin er vigtigt at reducere impedansen mellem elektroderne og hovedbunden. Mål hovedomkredsen for at definere størrelsen af den elektrodehætte, der skal bruges i eksperimentet.

Spørg motivet om at bære elektrodehætten. Giv instruktionerne for en behagelig, men korrekt placering af hætten. Mål afstanden mellem nasion og inion.

Mål ligeledes afstanden mellem venstre og højre præ-auricular punkter. Ret elektrodehættens position. Sæt ledende gel i elektrode steder i betragtning til forsøget.

Antallet af registreringssteder kan variere efter behov. Normalt optager vi fra 64 hovedbundssteder ved hjælp af et radiosystem. Anstænge optageelektroderne på de korrekte steder.

Ledsage den frivillige til den eksperimentelle værelse og bede emnet til at sidde i en behagelig position. Anskaf eksterne elektroder på periokulære steder for at registrere elektrooculogrammet. Disse signaler vil blive brugt i de næste trin, til at korrigere EEG artefakter induceret af blinkende og øjenbevægelser.

Tænde EEG erhvervelse system på og kontrollere elektrode impedans. Ret impedansen efter behov i henhold til producentens anvisninger. Bed motivet om at blinke og flytte øjnene i forskellige retninger for at sikre, at EOG registreres korrekt af de eksterne elektroder.

Juster skærmens placering i lodret retning i overensstemmelse med motivets synsvinkel. Vores skærm består af fire lysemitterende dioder beliggende på midten af en 50x50 cm sort skærm, som knudepunkter på pladsen er 5x5 cm. Deltagerne sidder cirka 70 centimeter fra skærmen, så de er af kvadratet af lysdioder substends en visuel vinkel på omkring fire grader.

Juster skærmens luminansniveau til den øvre grænse for deltagernes komfortable niveau. Angiv parametrene for den visuelle stimulering. I vores eksperimenter præsenteres en kontinuerlig visuel stimulering, hvor lysintensiteten moduleres ved 10 Hz.

Præsentér stimulansen for den tid, der kræves i eksperimentet. Sæt stimuleringen på pause i to minutter. Pauser tre gange længere end stimuleringsperioden anbefales.

Gentag præsentationstrinnene 30 gange. 30 kørsler af forsøget vil sikre et højt signal til støj forhold af målingerne. Ikke desto mindre kan der gennemføres et større antal gentagelser i forsøgsprotokollen.

Posten EEG ved hjælp af standardprocedurer. De eksperimentelle kørsler kan gemmes i en enkelt fil, eller der kan oprettes en anden fil for hver kørsel. De næste trin svarer til en standard EEG-behandling.

Denne behandling udføres offline og kan ændres efter behov. Henvisning til optagelsen igen ved hjælp af en gennemsnitlig reference. Båndpasfilteret filter EEG-signalet, afskåret frekvenser kan ændres efter behov.

Om nødvendigt konverteres elektrodekoordinaterne til det internationale 10-20-system. Fjern de okulære artefakter ved hjælp af passende procedurer. Til dette formål kan der anvendes forskellige teknikker.

Segmenter EEG-data og epoker af passende længde. Fjern epoker, der indeholder EEG artefakter. Detrend EEG epoker til direkte nuværende driver.

Omarrangere epoker i en datamatrix af N-rækker og M-kolonner, hvor N repræsenterer antallet af optagelser, og M, antallet af epoker. Kolonne klogt, gennemsnit datasættet. Til dette formål skal de tredive epoker, der svarer til det samme tidsvindue i de forskellige optagelser, beregnes som gennemsnit i tidsdomænet.

Beregn amplituden af steady-state svar i slutningen af gennemsnittet ved hjælp af Fast Fourier Transform. Amplituden af steady-state respons defineres som den spektrale amplitude opnået ved hyppigheden af amplitude modulationer af de sensoriske stimuli. Vector gennemsnit amplitude af en add hawk antal FFT spande på hver side af hyppigheden af svaret til at beregne den resterende støjniveau.

Plot amplituden af steady-state respons og RNL som en funktion af kolonne indeks til at udforske udviklingen af parametrene i stimuleringsperioden. Resultater. Figur to illustrerer ændringer i bølgeformen af SSVEP som følge af kolonnen kloge gennemsnit af epoker. Der blev indhentet 30 optagelser.

Den neurale svingning tid låst til stimulation blev tydeligt som kolonnen kloge gennemsnit blev udført. Betydeligt, den periode, hvor SSVEP genereres kan observeres i spor svarende til kolonne et. I denne kolonne, er 02 sekunder af pre-stimulus baseline afbildet.

Derfor, den procedure, der er beskrevet her gør det muligt at karakterisere ikke kun dynamikken i svingningsrespons, når neurale medrivning er allerede etableret, men også engagement af neurale svingninger. Den gennemsnitlige amplitude af SSVEP faldt i gennemsnit af de første epoker af kolonnerne og havde tendens til at stabilisere bagefter. Denne adfærd kan forklares ved det relativt høje bidrag af støjen til svaret amplitude beregnet i de første gennemsnitlige epoker, som er svækket som gennemsnit udføres.

Standardafvigelsen for reststøjniveauet forblev forholdsvis konstant, da antallet af gennemsnitlige epoker steg, hvilket tyder på, at registreringsforholdene var stabile langs forsøgssektionen. Ovennævnte resultater bestemmes ændringerne i måletalen for topsignalet og støjen. Som gennemsnit skred frem, peak signal til støj forholdet steg som antallet af gennemsnitlige epoker steg op til 18, ca.

Yderligere stigninger i antallet af gennemsnitlige epoker påvirkede ikke signalets kvalitet væsentligt. Endelig er dynamikken i steady-state visuelle fremkaldte potentielle amplitude, og den resterende støjniveau er repræsenteret i fig. 4 Disse dynamikker blev opnået ved at plotte responsparametrene beregnet i slutningen af kolonnen kloge gennemsnit af epoker som en funktion af antallet af kolonnerne som en funktion af tid.

I dette emne, reaktionen amplitude gradvist steget i løbet af de første 12 sekunder, efter stimulus debut. Den tid, der svarer til længden af tre epoker. Som stimulus fortsatte, reaktionen konsekvent faldt i løbet af de følgende 12 sekunder, og forblev relativt konstant bagefter.

Disse resultater kan ikke forklares ved RNL's funktionsmåde, da denne parameter var forholdsvis konstant i stimuleringsperioden. Stigningen i SSVEP amplitude efter stimulus debut, kan forklares ved integrationsprocesser, hvilket resulterer i stabilisering af neurale medrivning. Det efterfølgende fald i amplitude tyder på tilpasning af SSVEP til vedvarende stimulering.

Ikke desto mindre skal disse hypoteser afprøves i kontrollerede forsøg med passende stikprøvestørrelse. Beregning amplitude af steady-state svar efter den tid domæne gennemsnit af uafhængige kørsler indebærer at analysere kun tid-låst svingninger, dem, der overlever gennemsnittet. Denne procedure kan filtrere relevante oplysninger om reaktionsdynamikken i individuelle forsøg.

Den garanterer dog et tilstrækkeligt højt signal til støjforhold. Dette aspekt kan være af særlig betydning, når reaktionerne er tæt på den elektrofysiologiske tærskel, en tilstand, hvor påvisning af medrivning kan kompromitteres på grund af et lavt signal-støj-forhold af målingen.