8.0K Views
•
12:03 min
•
May 25th, 2019
DOI :
May 25th, 2019
•0:00
Title
2:35
Preparation
3:09
Subject's Preparation
5:25
EEG Acquisition and Pre-processing
7:09
Time Evolution of the Steady-state Responses
8:14
Results
11:11
Conclusion
Transcript
Neurala entrainment är synkroniseringen av den neurala aktiviteten till periodiciteten av de sensoriska stimulina. Denna synkronisering genererar steady-state framkallat potential, det vill säga svängningar i elektroencefalogrammet faslåst till de sensoriska stimuli. Den klassiska tolkningen av amplituden av steady-state framkallat svar, förutsätter en konstant neurala svar fas-låst till stimulans, plus en slumpmässig bakgrundsljud inte är relaterade till stimulans.
Det stereotypa svaret kan erhållas genomsnitt över upprepade presentation av stimulansen. Detta tillvägagångssätt ignorerar dynamiken i svaret, som i fallet med den framkallade potentiella anpassning, framkallas av långvarig exponering för stimulans. I djurmodeller, den auditiva steady-state svar som genereras i kortikala hjärnan regioner, och bidrar till den kontinuerliga presentationen av amplitud-modulerade toner.
Hos människor har det nyligen visats att kraften i den grundläggande frekvensen av steady-state visuellt åberopade potential är stillastående endast i 30%av försökspersonerna. När fokus för forskningen är dynamiken i entrainment, kan vi anta att den tidsmässiga utvecklingen av svaret kommer att vara densamma i olika oberoende experimentella körningar. Därför ger medelvärdet av signalen i varje epok över oberoende körningar en korrekt representation av den långsiktiga dynamiken i det oscillatory svaret.
Baserat på detta antagande har vi utvecklat en metod för att karakterisera tidsutvecklingen av steady-state-svaret. Metoden består i att förvärva flera inspelningar av samma experimentella skick, att följa istället för att i genomsnitt ha efterföljande epoker inom inspelningarna. Epoker som motsvarar samma tidsfönster i de olika inspelningarna är i genomsnitt.
I denna studie ger vi en detaljerad beskrivning av metoden, med hjälp av steady-state visuellt framkallat potentialer som ett exempel på ett svar. Metoden kan dock användas för att analysera steady-state svar av andra sensoriska stimuli. Slutligen presenterar vi fördelarna och nackdelarna med metodiken, baserat på jämförelsen med enförsöksmetoder använder den för att analysera den neurala entrainment.
Välkomna ämnet. Be ämnet att tala i en vänlig atmosfär, för att förklara honom eller henne syftena och relevansen i denna studie. Ge en beskrivning av relevanta tekniska detaljer.
Besvara alla hans eller hennes frågor grundligt. Uttryckligen nämna att hon eller han får avbryta experimentet sessionen när som helst om så önskas. Be volontären att läsa ämnet informerat samtycke och underteckna motsvarande formulär.
Rengör hårbotten med etanol, en lösning vid 95%för att ta bort lagret av döda hudceller och talg som täcker den. Detta steg är viktigt att minska impedansen mellan elektroderna och hårbotten. Mät huvudomkretsen för att definiera storleken på elektrodlocket som kommer att användas i experimentet.
Be motivet att bära elektrodlocket. Ge anvisningarna för en bekväm men korrekt positionering av locket. Mät avståndet mellan nasion och inion.
Likaså mäta avståndet mellan vänster och höger pre-auricular punkter. Korrigera elektrodlockens läge. Sätt ledande gel i elektroden platser beaktas för experimentet.
Antalet inspelningswebbplatser kan variera efter behov. Vanligtvis spelar vi in från 64 skalpplatser med hjälp av ett radiosystem. Placera inspelningselektroderna på rätt platser.
Åtfölj volontären till experimentrummet och be ämnet att sitta i en bekväm position. Placera externa elektroder i periocular platser för att registrera elektrookulogrammet. Dessa signaler kommer att användas i nästa steg, för att korrigera EEG artefakter framkallas genom blinkande och ögonrörelser.
Vrida EEG förvärvssystemet på och kontrollera elektrod impedans. Korrigera impedansen, efter behov, enligt tillverkarens anvisningar. Be motivet att blinka och föra ögonen i olika riktningar för att säkerställa att EOG registreras korrekt av de yttre elektroderna.
Justera skärmens placering i vertikal riktning, enligt motivets vyvinkel. Vår skärm består av fyra ljusavgivande dioder som ligger på mitten av en 50x50 cm svart skärm, som vertexes av torget är 5x5 cm. Deltagarna sitter cirka 70 centimeter från skärmen så är av kvadraten av lysdioder understends en visuell vinkel på cirka fyra grader.
Justera luminansnivån på skärmen till den övre gränsen för deltagarnas bekväma nivå. Ställ in parametrarna för den visuella stimuleringen. I våra experiment presenteras en kontinuerlig visuell stimulering där ljusintensiteten moduleras vid 10Hz.
Presentera stimulansen för den tid som krävs i experimentet. Pausa stimuleringen i två minuter. Pauser tre gånger längre än stimuleringsperioden rekommenderas.
Upprepa presentationsstegen 30 gånger. 30 körningar av experimentet kommer att säkerställa en hög signal/brusförhållande av mätningarna. Trots det kan ett högre antal repetitioner genomföras i experimentprotokollet.
Spela in EEG med hjälp av standardprocedurer. De experimentella körningarna kan lagras i en enda fil, eller en annan fil kan skapas för varje körning. Nästa steg motsvarar en vanlig EEG-bearbetning.
Denna bearbetning utförs offline och kan ändras på lämpligt sätt. Re-reference inspelningen med hjälp av en genomsnittlig referens. Bandpassfilter EEG-signalen, avskurna frekvenser kan modifieras efter behov.
Om det behövs, konvertera elektrodkoordinaterna till det internationella 10-20 Systemet. Ta bort de okulär artefakter med hjälp av lämpliga förfaranden. För detta ändamål kan olika tekniker användas.
Segmentera EEG-data och epoker av lämplig längd. Ta bort epoker som innehåller EEG-artefakter. Detrend EEG-epokerna för att rikta strömdrivor.
Ordna om epokerna till en datamatris med N-rader och M-kolumner, i vilken N representerar antalet inspelningar, och M, antalet epoker. Kolumnvis, medelvärde datamängden. För detta ändamål behöver de trettio epoker som motsvarar samma tidsfönster i de olika inspelningarna vara medeltal i tiddomänen.
Beräkna amplituden av steady-state svar i slutet av genomsnitt med hjälp av Fast Fourier Transform. Amplituden för steady-state-svaret definieras som den spektrala amplitud som erhålls vid frekvensen av amplitudmodulationerna av de sensoriska stimuli. Vector genomsnitt amplituden av en lägga hök antal FFT-papperskorgar vid varje sida av frekvensen av svaret för att beräkna den kvarvarande bullernivån.
Rita amplituden av steady-state svar och RNL som en funktion av kolumnindex för att utforska utvecklingen av parametrarna under stimuleringsperioden. Resultat. Figur två illustrerar förändringar i vågform av SSVEP som följer av kolumnen klokt genomsnitt av epoker. Trettio inspelningar erhölls.
Den neurala svängningstiden låst till stimuleringen blev uppenbart som kolumnen klokt genomsnitt utfördes. Påtagligt, den period då SSVEP genereras kan observeras i de spår som motsvarar med kolumn ett. I den kolumnen ritas 02 sekunder av baslinjen för förstimulans.
Därför tillåter det förfarande som beskrivs här att karakterisera inte bara dynamiken i oscillatory svaret när neurala entrainment redan är etablerad, men också engagemang av de neurala svängningar. Medelvärdet amplituden av SSVEP minskade under medelvärdet av de första epoker av kolumnerna och tenderade att stabiliseras efteråt. Detta uppförande kan förklaras av det förhållandevis kickbidraget av stoja till svaret amplitud som beräknas i de första genomsnittliga epokerna som dämpas, som genomsnitt utförs.
Standardavvikelsen för den kvarvarande bullernivån förblev relativt konstant då antalet genomsnittsepoker ökade, vilket tyder på att inspelningsförhållandena var stabila längs experimentsektionen. De resultat som presenteras ovan avgjorde förändringarna i toppsignalens/brusförhållandet för mätningarna. Allt eftersom genomsnittsuppgången gick ökade toppsignalen till brusförhållandet i och med att antalet genomsnittliga epoker ökade upp till 18, ungefär.
Ytterligare steg i antalet genomsnittsepoker påverkade inte signifikant signalens kvalitet. Slutligen, dynamiken i steady-state visuella framkallat potentiella amplitud, och den kvarvarande bullernivån representeras i Fig. 4 Dessa dynamik erhölls genom plottning svarsparametrar beräknas i slutet av kolumnen klokt genomsnitt av epoker som en funktion av antalet kolumnerna som en funktion av tid.
I detta ämne ökade svarsamplituden gradvis under de första 12 sekunderna, efter stimulans inset. Tiden, som motsvarar längden på tre epoker. Eftersom stimulansen kvarstod minskade responsen konsekvent under de följande 12 sekunderna, och förblev relativt konstant efteråt.
Dessa resultat kan inte förklaras av beteendet hos RNL, eftersom denna parameter var relativt konstant under stimuleringsperioden. Ökningen av SSVEP-amplituden efter stimulansens instituering, kan förklaras av integrationsprocesser, vilket resulterar i stabilisering av den neurala entrainmenten. Den efterföljande minskningen av amplituden tyder på anpassning av SSVEP till den ihållande stimuleringen.
Trots detta behöver dessa hypoteser testas i kontrollerade experiment med tillsementerad provstorlek. Computing amplituden av steady-state svar efter tiddomänen i genomsnitt av oberoende körningar innebär att analysera endast tidslåst svängningar, de som överlever i genomsnitt. Detta förfarande kan filtrera relevant information angående dynamiken i svaret i enskilda försök.
Det garanterar dock ett tillräckligt högt signal-brusförhållande. Denna aspekt kan vara av särskild betydelse när svaren är nära den elektrofysiologiska tröskeln, ett tillstånd där detektion av entrainment kan äventyras på grund av låg signal-brus-förhållande av mätningen.
Ett protokoll för att bedöma tidsutvecklingen av den neurala övningsprovet till yttre repetitiva stimuli presenteras. Steady-state-inspelningar av samma experimentella tillstånd förvärvas och i genomsnitt i tidsdomänen. Steady-state-dynamiken analyseras genom att plotta responsamplituden som en funktion av tiden.
ABOUT JoVE
Copyright © 2024 MyJoVE Corporation. All rights reserved