Name: conducting concurrent electroencephalography and functional near-infrared spectroscopy recordings with a flanker task
Uploaded: 2020-05-24T12:30:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Conducting Concurrent Electroencephalography and Functional Near-Infrared Spectroscopy Recordings with a Flanker Task at JoVE.com

Bu çalışma kısmen, Macau Üniversitesi bilgi ve iletişim teknolojisi ofisi (ICTO) tarafından desteklenen yüksek performanslı bilgi işlem kümesinde (HPCC) gerçekleştirilmiştir. Bu çalışma, Macau'daki Makao Üniversitesi'nden MYRG2019-00082-FHS ve MYRG 2018-00081-FHS hibeleri tarafından desteklenmiş ve Ayrıca Bilim ve Teknoloji Geliştirme Fonu, Macau SAR (FDCT 0011/2018/A1 ve FDCT 025/2015/A1) tarafından finanse edilmiştir.

Deneysel testler öncesinde, tüm katılımcılar bilgilendirilmiş onay belgelerini imzaladılar. Bu çalışmanın protokolü Makao Üniversitesi Etik Komitesi tarafından onaylanmıştır.
1. Eşzamanlı EEG ve fNIRS kayıtları için donanım ve yazılım ayarı
<ol><li>Eşzamanlı EEG-fNIRS kayıtları için bir başlık oluştur.<ol>
<li>Katılımcıların baş çevresine göre uygun kapak boyutunu seçin. Bu çalışmada, çoğu ergen ve yetişkin katılımcılar için uygun olduğund...

<ol>
	<li>Kennan, R. P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Simultaneous+recording+of+event-related+auditory+oddball+response+using+transcranial+near+infrared+optical+topography+and+surface+EEG.">Simultaneous recording of event-related auditory oddball response using transcranial near infrared optical topography and surface EEG.</a> NeuroImage. 16 (3), 587-592 (2002).</li><li>Horovitz, S. G., Gore, J. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Simultaneous+event-related+potential+and+near-infrared+spectroscopic+studies+of+semantic+processing.">Simultaneous event-related potential and near-infrared spectroscopic studies of semantic processing.</a> Human Brain Mapping. 22 (2), 110-115 (2004).</li><li>Yuan, Z., Ye, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fusion+of+fNIRS+and+fMRI+data:+identifying+when+and+where+hemodynamic+signals+are+changing+in+human+brains.">Fusion of fNIRS and fMRI data: identifying when and where hemodynamic signals are changing in human brains.</a> Frontiers in Human Neuroscience. 7, 676 (2013).</li><li>Lin, X., Sai, L., Yuan, Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Detecting+Concealed+Information+with+Fused+Electroencephalography+and+Functional+Near-infrared+Spectroscopy.">Detecting Concealed Information with Fused Electroencephalography and Functional Near-infrared Spectroscopy.</a> Neuroscience. 386, 284-294 (2018).</li><li>Ieong, H. F., Yuan, Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Emotion+recognition+and+its+relation+to+prefrontal+function+and+network+in+heroin+plus+nicotine+dependence:+a+pilot+study.">Emotion recognition and its relation to prefrontal function and network in heroin plus nicotine dependence: a pilot study.</a> Neurophotonics. 5 (02), 1 (2018).</li><li>Hu, Z., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optical+Mapping+of+Brain+Activation+and+Connectivity+in+Occipitotemporal+Cortex+During+Chinese+Character+Recognition.">Optical Mapping of Brain Activation and Connectivity in Occipitotemporal Cortex During Chinese Character Recognition.</a> Brain Topography. 31 (6), 1014-1028 (2018).</li><li>Wang, M. -. Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Concurrent+mapping+of+brain+activation+from+multiple+subjects+during+social+interaction+by+hyperscanning:+a+mini-review.">Concurrent mapping of brain activation from multiple subjects during social interaction by hyperscanning: a mini-review.</a> Quantitative Imaging in Medicine and Surgery. 8 (8), 819-837 (2018).</li><li>Scholkmann, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+review+on+continuous+wave+functional+near-infrared+spectroscopy+and+imaging+instrumentation+and+methodology.">A review on continuous wave functional near-infrared spectroscopy and imaging instrumentation and methodology.</a> NeuroImage. 85, 6-27 (2014).</li><li>Wan, X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+neural+basis+of+the+hemodynamic+response+nonlinearity+in+human+primary+visual+cortex:+Implications+for+neurovascular+coupling+mechanism.">The neural basis of the hemodynamic response nonlinearity in human primary visual cortex: Implications for neurovascular coupling mechanism.</a> NeuroImage. 32 (2), 616-625 (2006).</li><li>Miller, E. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+prefontral+cortex+and+cognitive+control.">The prefontral cortex and cognitive control.</a> Nature Reviews Neuroscience. 1 (1), 59-65 (2000).</li><li>Miller, E. K., Cohen, J. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+integrative+theory+of+prefrontal+cortex+function.">An integrative theory of prefrontal cortex function.</a> Annual review of Neuroscience. 24 (1), 167-202 (2001).</li><li>Mansouri, F. A., Tanaka, K., Buckley, M. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Conflict-induced+behavioural+adjustment:+a+clue+to+the+executive+functions+of+the+prefrontal+cortex.">Conflict-induced behavioural adjustment: a clue to the executive functions of the prefrontal cortex.</a> Nature Reviews Neuroscience. 10 (2), 141-152 (2009).</li><li>Wood, J. N., Grafman, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Human+prefrontal+cortex:+processing+and+representational+perspectives.">Human prefrontal cortex: processing and representational perspectives.</a> Nature Reviews Neuroscience. 4 (2), 139-147 (2003).</li><li>Wallis, J. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Orbitofrontal+Cortex+and+Its+Contribution+to+Decision-Making.">Orbitofrontal Cortex and Its Contribution to Decision-Making.</a> Annual Review of Neuroscience. 30 (1), 31-56 (2007).</li><li>Forbes, C. E., Grafman, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Role+of+the+Human+Prefrontal+Cortex+in+Social+Cognition+and+Moral+Judgment.">The Role of the Human Prefrontal Cortex in Social Cognition and Moral Judgment.</a> Annual Review of Neuroscience. 33 (1), 299-324 (2010).</li><li>Nguyen, D. K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Non-invasive+continuous+EEG-fNIRS+recording+of+temporal+lobe+seizures.">Non-invasive continuous EEG-fNIRS recording of temporal lobe seizures.</a> Epilepsy Research. 99 (1-2), 112-126 (2012).</li><li>Peng, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=fNIRS-EEG+study+of+focal+interictal+epileptiform+discharges.">fNIRS-EEG study of focal interictal epileptiform discharges.</a> Epilepsy Research. 108 (3), 491-505 (2014).</li><li>Liu, Y., Ayaz, H., Shewokis, P. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Multisubject+"learning"+for+mental+workload+classification+using+concurrent+EEG,+fNIRS,+and+physiological+measures.">Multisubject "learning" for mental workload classification using concurrent EEG, fNIRS, and physiological measures.</a> Frontiers in Human Neuroscience. 11, (2017).</li><li>Aghajani, H., Garbey, M., Omurtag, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Measuring+mental+workload+with+EEG+fNIRS.">Measuring mental workload with EEG+fNIRS.</a> Frontiers in Human Neuroscience. 11, (2017).</li><li>Balconi, M., Vanutelli, M. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hemodynamic+(fNIRS)+and+EEG+(N200)+correlates+of+emotional+inter-species+interactions+modulated+by+visual+and+auditory+stimulation.">Hemodynamic (fNIRS) and EEG (N200) correlates of emotional inter-species interactions modulated by visual and auditory stimulation.</a> Scientific Reports. 6, (2016).</li><li>Donohue, S. E., Appelbaum, L. G., McKay, C. C., Woldorff, M. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+neural+dynamics+of+stimulus+and+response+conflict+processing+as+a+function+of+response+complexity+and+task+demands.">The neural dynamics of stimulus and response conflict processing as a function of response complexity and task demands.</a> Neuropsychologia. 84, 14-28 (2016).</li><li>Liu, Y., Ayaz, H., Shewokis, P. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mental+workload+classification+with+concurrent+electroencephalography+and+functional+near-infrared+spectroscopy.">Mental workload classification with concurrent electroencephalography and functional near-infrared spectroscopy.</a> Brain-Computer Interfaces. 4 (3), 175-185 (2017).</li><li>Fazli, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Enhanced+performance+by+a+hybrid+NIRS-EEG+brain+computer+interface.">Enhanced performance by a hybrid NIRS-EEG brain computer interface.</a> NeuroImage. 59 (1), 519-529 (2012).</li><li>Putze, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hybrid+fNIRS-EEG+based+classification+of+auditory+and+visual+perception+processes.">Hybrid fNIRS-EEG based classification of auditory and visual perception processes.</a> Frontiers in Neuroscience. 8, 373 (2014).</li><li>Horovitz, S. G., Gore, J. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Simultaneous+event-related+potential+and+near-infrared+spectroscopic+studies+of+semantic+processing.">Simultaneous event-related potential and near-infrared spectroscopic studies of semantic processing.</a> Human Brain Mapping. 22 (2), 110-115 (2004).</li><li>Lin, X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mapping+the+small-world+properties+of+brain+networks+in+Chinese+to+English+simultaneous+interpreting+by+using+functional+near-infrared+spectroscopy.">Mapping the small-world properties of brain networks in Chinese to English simultaneous interpreting by using functional near-infrared spectroscopy.</a> Journal of Innovative Optical Health Sciences. 11 (03), 1840001 (2018).</li><li>Folstein, J. R., Van Petten, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Influence+of+cognitive+control+and+mismatch+on+the+N2+component+of+the+ERP:+A+review.">Influence of cognitive control and mismatch on the N2 component of the ERP: A review.</a> Psychophysiology. 45 (1), 152 (2008).</li><li>Patel, S. H., Azzam, P. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Characterization+of+N200+and+P300:+Selected+studies+of+the+Event-Related+Potential.">Characterization of N200 and P300: Selected studies of the Event-Related Potential.</a> International Journal of Medical Sciences. 2 (4), 147-154 (2005).</li><li>Suzuki, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+relationship+between+the+superior+frontal+cortex+and+alpha+oscillation+in+a+flanker+task:+Simultaneous+recording+of+electroencephalogram+(EEG)+and+near+infrared+spectroscopy+(NIRS).">The relationship between the superior frontal cortex and alpha oscillation in a flanker task: Simultaneous recording of electroencephalogram (EEG) and near infrared spectroscopy (NIRS).</a> Neuroscience Research. 131, 30-35 (2018).</li><li>Keles, H. O., Barbour, R. L., Omurtag, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hemodynamic+correlates+of+spontaneous+neural+activity+measured+by+human+whole-head+resting+state+EEG+++fNIRS.">Hemodynamic correlates of spontaneous neural activity measured by human whole-head resting state EEG + fNIRS.</a> NeuroImage. 138, 76-87 (2016).</li><li>Eriksen, B. A., Eriksen, C. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effects+of+noise+letters+upon+the+identification+of+a+target+letter+in+a+nonsearch+task.">Effects of noise letters upon the identification of a target letter in a nonsearch task.</a> Perception &amp; Psychophysics. 16 (1), 143-149 (1974).</li><li>Huppert, T. J., Diamond, S. G., Franceschini, M. A., Boas, D. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=HomER:+a+review+of+time-series+analysis+methods+for+near-infrared+spectroscopy+of+the+brain.">HomER: a review of time-series analysis methods for near-infrared spectroscopy of the brain.</a> Applied optics. 48 (10), 280-289 (2009).</li><li>Kocsis, L., Herman, P., Eke, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+modified+Beer-Lambert+law+revisited.">The modified Beer-Lambert law revisited.</a> Physics in Medicine and Biology. 51 (5), (2006).</li><li>Herold, F., Wiegel, P., Scholkmann, F., M&#252;ller, N. <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+Functional+Near-Infrared+Spectroscopy+(fNIRS)+Neuroimaging+in+Exercise-Cognition+Science:+A+Systematic,+Methodology-Focused+Review.">Applications of Functional Near-Infrared Spectroscopy (fNIRS) Neuroimaging in Exercise-Cognition Science: A Systematic, Methodology-Focused Review.</a> Journal of Clinical Medicine. 7 (12), 466 (2018).</li><li>Duncan, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optical+pathlength+measurements+on+adult+head,+calf+and+forearm+and+the+head+of+the+newborn+infant+using+phase+resolved+optical+spectroscopy.">Optical pathlength measurements on adult head, calf and forearm and the head of the newborn infant using phase resolved optical spectroscopy.</a> Physics in Medicine and Biology. 40 (2), 295-304 (1995).</li><li>Brigadoi, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Motion+artifacts+in+functional+near-infrared+spectroscopy:+A+comparison+of+motion+correction+techniques+applied+to+real+cognitive+data.">Motion artifacts in functional near-infrared spectroscopy: A comparison of motion correction techniques applied to real cognitive data.</a> NeuroImage. 85, 181-191 (2014).</li><li>Lopez-Calderon, J., Luck, S. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=ERPLAB:+an+open-source+toolbox+for+the+analysis+of+event-related+potentials.">ERPLAB: an open-source toolbox for the analysis of event-related potentials.</a> Frontiers in Human Neuroscience. 8, 213 (2014).</li></ol>

Bu protokolde, tüm beynin nöral sinyallerini ve prefrontal korteksin eşzamanlı hemodinamik yanıtlarını kaydederek olaya bağlı flanker paradigmasını içeren beyin aktivasyon modellerini incelemek için kombine EEG ve fNIRS kayıtları yapılmıştır. ERP sonuçları, Fz'deki N200'in uyumlu ve uyumsuz koşulları önemli ölçüde ayırt edebildiğini göstermiştir (P=0.037). Bu arada, SFC HbO sinyalleri (kanal 21) da uyumlu ve uyumsuz koşullar arasında önemli bir fark sergiledi, hangi flanker görev ile il...

Bu çalışma, erimiş EEG ve fNIRS nörogörüntüleme tekniklerini kullanarak Flanker görevinin altında yatan nöral aktivasyon modelini ortaya çıkarmak için bir çalışma protokolü geliştirmeyi amaçlamaktadır. İlginçtir, eşzamanlı fNIRS-EEG kayıtları prefrontal korteks ve flanker görevi ile ilişkili tüm beynin çeşitli olay ile ilgili potansiyel (ERP) bileşenleri hemodinamik sinyaller arasındaki ilişkinin incelenmesi için izin verir.
Fonksiyonel yakın kızılötesi spektroskopi (fNIRS), elektroensefalografi (EEG) ve fonksiyonel manyetik rezonans görüntüleme (fMRI) dahil olmak üzere çeşitli noninvaziv nörogörüntüleme yöntemlerientegrasyonu nerede ve ne zaman bilgi işlemebeyindeyer alıyor anlayışını geliştirmek için esastır 1,2,3. Ayrıca, yerel nöral aktivite ve hemodinamik yanıtlarda sonraki değişiklikler arasındaki ilişkiyi incelemek için fNIRS ve EEG birleştirmek için potansiyel vardır, hangi EEG ve fNIRS insan beyninin bilişsel fonksiyonun nöral mekanizması nı ortaya tamamlayıcı olabilir. fNIRS beyin aktivasyonu çıkarım hemodinamik yanıtları dayanan bir vasküler tabanlı fonksiyonel nörogörüntüleme tekniğidir. fNIRS serebral kortekste göreceli oksihemoglobin (HbO) ve deoksihemoglobin (HbR) konsantrasyon değişiklikleri ölçer, bilişsel işleme çalışmalarında önemli bir rol oynar3,4,5,6,7. Nörovasküler ve nörometabolik kaplin mekanizmasına göre8, bilişsel işleme ile ilişkili lokal nöral aktivite değişikliği genellikle 4-7 saniye lik bir gecikme ile yerel kan akımı ve kan oksijen sonraki değişiklikler eşlik eder. Bu nörovasküler kaplin büyük olasılıkla bir güç dönüştürücü olduğu gösterilmiştir, hangi yavaş hemodinamik vasküler girişi içine nöral aktivitenin hızlı dinamikleri entegre9. Özellikle, fNIRS çoğunlukla frontal lob nörovasküler aktiviteyi incelemek için kullanılır, yüksek bilişsel işlevler sorumludur özellikle prefrontal korteks, gibi yürütme fonksiyonları10,11,12, muhakeme ve planlama13, karar verme14, ve sosyal biliş ve ahlaki yargı15. Ancak, fNIRS tarafından ölçülen hemodinamik yanıtlar sadece dolaylı olarak düşük zamansal çözünürlük ile nöral aktivite yakalamak, EEG nöral faaliyetlerin zamansal olarak ince ve doğrudan önlemler sunabilir ise. Sonuç olarak, EEG ve fNIRS kayıt kombinasyonu daha fazla özellik belirlemek ve beynin işleyişi ile ilgili daha fazla bilgi ortaya çıkarabilir.
Daha da önemlisi, EEG ve fNIRS sinyalleri multi-modal edinimi çeşitli bilişsel,görevler 16 ,17,18,,1919,20,21,22veya beyin-bilgisayar arayüzü23,24altında yatan beyin aktivasyonu incelemek için yapılmıştır .22 Özellikle, eşzamanlı ERP (olayile ilgili potansiyel) ve fNIRS kayıtları olayile ilgili işitsel1oddball paradigması 1 dayalı yapılmıştır , hangi fNIRS p300 bileşeninin ortaya çıkmasından birkaç saniye sonra frontotemporal kortekste hemodinamik değişiklikleri tespit edebilirsiniz. Horovitz ve ark. ayrıca bir semantik işleme görevi sırasında fNIRS sinyalleri ve P300 bileşeni nin eşzamanlı ölçümleri gösterdi25. İlginçtir, eşzamanlı EEG ve fNIRS kayıtlarına dayalı önceki çalışmalar, oddball uyaranları sırasında P300 fNIRS sinyalleri ile önemli bir korelasyon sergilediğini gösterdi26. Bu çok modal önlemler olay ile ilgili paradigma dayalı kapsamlı bilişsel sinirsel mekanizma ortaya çıkarmak için potansiyele sahip olduğu keşfedildi26. Tuhaf görevin yanı sıra, ERP bileşeni N200 ile ilişkili Flanker görevi de önemli bir paradigmadır, hangi bilişsel yetenek algılama ve sağlıklı kontroller ve çeşitli bozuklukları olan hastalar ile değerlendirme soruşturma için kullanılabilir. Özellikle, N200 ön sintiküllü korteks frontal27 ve üstün temporal korteks28200-350 ms zirveleri negatif bir bileşeni oldu. Önceki çalışmalarda Flanker görev29üstün frontal korteks ve alfa salınım arasındaki ilişki incelenmiş olmasına rağmen, Flanker görev sırasında N200 genlik ve hemodinamik yanıtları arasındaki korelasyon araştırılmış değil.
Bu protokolde eşzamanlı EEG ve fNIRS kayıtları için standart EEG kapağına dayalı ev yapımı EEG/fNIRS yaması kullanılmıştır. Optod/elektrotların destek le düzenlenmesi, EEG kapağına kaynaşmış fNIRS optodlarının yerleştirilmesi ile sağlanmıştır. Eşzamanlı EEG ve fNIRS veri alımları, E-prime yazılımı tarafından oluşturulan aynı uyaran görevleri ile gerçekleştirilmiştir. Flanker görevi ile ilişkili ERP bileşenlerinin prefrontal korteksteki hemodinamik yanıtlarla anlamlı bir korelasyon gösterebileceğini varsabiliyoruz. Bu arada, kombine ERP ve fNIRS kayıtları gelişmiş doğruluk ile beyin aktivasyon desenleri tanımlamak için birden fazla sinyal göstergeleri ayıklayabilirsiniz. Hipotezi test etmek için, fNIRS kurulumu ve EEG makinesi, olayla ilgili Flanker görevine karşılık gelen karmaşık nöral biliş mekanizmasını ortaya çıkarmak için entegre edildi.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" style="width:605px;" width="606">
	<colgroup>
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">EEG cap</td>
			<td style="width:104px;">EASYCAP GmbH</td>
			<td style="width:119px;">-</td>
			<td style="width:167px;">-</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">EEG system</td>
			<td style="width:104px;">BioSemi</td>
			<td style="width:119px;">-</td>
			<td>-</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">fNIRS system</td>
			<td style="width:104px;">TechEn</td>
			<td style="width:119px;">-</td>
			<td>CW6 System</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

conducting concurrent electroencephalography and functional near-infrared spectroscopy recordings with a flanker task

Eşzamanlı EEG ve fNIRS kayıtları, nöral ve hemodinamik sinyaller arasındaki ilişkiyi inceleyerek bilişsel işlemenin sinirsel mekanizmasını tam olarak anlamak için mükemmel bir fırsat sunar. EEG korteksin hızlı nöronal aktivitesini ölçebilen elektrofizyolojik bir teknolojidir, oysa fNIRS beyin aktivasyonunu inferetmek için hemodinamik yanıtlara dayanır. EEG ve fNIRS nörogörüntüleme teknikleri kombinasyonu daha fazla özellikleri belirlemek ve beynin işleyişi ile ilgili daha fazla bilgi ortaya çıkarabilir. Bu protokolde, flanker görevi sırasında uyarılmış elektriksel potansiyellerin ve hemodinamik yanıtların eşzamanlı kayıtları için erimiş EEG-fNIRS ölçümleri yapılmıştır. Buna ek olarak, donanım ve yazılım sisteminin kurulmasına yönelik kritik adımlar ve veri toplama ve analiz prosedürleri ayrıntılı olarak sağlanmış ve tartışılmıştır. Mevcut protokolün EEG ve fNIRS sinyallerini kullanarak çeşitli bilişsel süreçlerin altında yatan nöral mekanizmaların anlaşılmasını iyileştirmek için yeni bir yol açabileceği beklenmektedir.

Şekil 2 tüm kanallar için HbO sinyallerini gösterirken Şekil 3, Flanker görevinin iki koşulu için Fz ve FCz'deki ERP'leri görüntüler. Figure 4, Pearson korelasyon analizi sonuçlarını göstermiştir ki, SFC'deki fNIRS sinyalleri Fz'deki ERP N200 bileşeni ile uyumsuz durum için anlamlı bir korelasyon sergilemektedir(P<0.05). Ancak, uyumlu koşullar için durum böyle değildir(P...

Watch this Scientific Journal Video about Conducting Concurrent Electroencephalography and Functional Near-Infrared Spectroscopy Recordings with a Flanker Task at JoVE.com

Conducting Concurrent Electroencephalography and Functional Near-Infrared Spectroscopy Recordings with a Flanker Task

Bu protokol, eşzamanlı EEG ve fNIRS kayıtlarının nasıl gerçekleştirildirilebildiğini ve EEG ile fNIRS verileri arasındaki ilişkinin nasıl denetleniyi açıklamaktadır.

Flanker Görevi ile Eşzamanlı Elektroensefalografi ve Fonksiyonel Yakın Kızılötesi Spektroskopi Kayıtlarının Yapılması

Concurrent EEG and fNIRS recordings offer an excellent opportunity to gain a full understanding of the neural mechanism of cognitive processing by ...

Bu çalışmanın amacı, erimiş EEG ve fNIRS nöro görüntüleme tekniği kullanılarak nöro aktivasyon paterni ortaya çıkarmak, kanat görevinin altını çizmek için bir çalışma protokolü geliştirmektir. Eşzamanlı fNIRS EEG kayıtları prefrontal korteks ve tüm beynin potansiyel bileşenleri ile ilgili farklı olaylar arasındaki ilişkinin incelenmesi için izin verir. bilişsel işleme çalışmalarında oldukça önemli hukuk serebral korteksffler fNIRS.Biz fNIRS çoğunlukla frontal lob nörovasküler aktiviteyi incelemek için kullanıldığını biliyoruz. yüksek beyin bilişsel fonksiyonları ile ilgilidir. Ancak fNIRS tarafından karşılanan hemodinamik yanıt sadece düşük zamansal çözünürlüğe sahip aktiviteleri okuyabilir ancak EEG geçici bulve nöro aktivitelerin doğrudan ölçümünü sunabilir.EEG ve fNIRS kayıtlarının birleşimi daha fazla özelliği tespit edebilir ve beyin fonksiyonları ile ilgili daha fazla bilgi ortaya çıkarabilir. Bu çalışmada, ErP bileşenlerinin eşzamanlı kayıtları ve hemodinamik yanıt için eeg fNIRS tekniklerini kullanıyorsunuz. ERP bileşenlerinin kanat göreviyle ilişkilendirilen hemodinamik yanıtla önemli bir korelasyon sergilenebildiği varsaymak mantıklıdır.Bu varsayımı tether etmek için, fNIRS kurmak ve EEG makine flanker görev ile olaya karşılık gelen karmaşık nöro biliş metizm ortaya çıkarmak için birlikte entegre edildi. Deneme testinden önce, tüm katılımcılar bilgilendirilmiş onay belgelerini imzaladılar. Çalışma, Makao Üniversitesi etik komitesi tarafından onaylandı.Bir numara, eşzamanlı EEG ve fNIRS kayıtları için donanım ve yazılım ayarı. Eşzamanlı EEG ve fNIRS kayıtları için uygun bir kafa kapağı oluşturun. Katılımcıların baş çevresine göre doğru kapak boyutunu seçin.Bu çalışmada, çoğu ergen veya yetişkin katılımcılar için uygun olduğu için orta ölçekli bir kapak kullanılmaktadır. Literatürdeki deney tasarımına göre düzeni çizin. Özellikle frontal korteks ile aynı hizada fNIRS optodes tutmak için EEG kapağı içinde 22 delik kazmak.10-20 uluslararası sisteme göre EEG kapağının yüzeyi boyunca 21 veya 71 EEG elektrotları yerleştirin ve optodes için ızgaralar monte. Her kaynak dedektörü çifti arasındaki mesafeyi üç santimetre olarak ayarlayın ve optodeleri düzeltin. Kırmızı olanlar lazer kaynakları iken her mavi optodes dedektörleri vardır.Yazılımda EEG ve fNIRS bağlantı noktasını ayarlama. EEG sistemi için bu çalışmada paralel bağlantı noktasını, örnek H378'i ayarlayın. Seri bağlantı noktalarını ayarlayın, fNIRS sistemi için bu çalışmada örnek 600.Bağlantı noktası türü ve numarası çeşitli EEG ve fNIRS kurulumları ile ilgili olarak değiştirilmelidir. Daha fazla bilgi için lütfen üreticilerle irtibata geçiniz. Deneyden önce hazırlık.LAZERLER ile fNIRS sistemini ısıtın. 30 dakika boyunca aç. FNIRS ölçüm sistemi için gerekli tüm operasyon izin verenleri ayarlayın.EEG ve fNIRS ölçüm sistemleri de dahil olmak üzere kurulum katılımcıya olmalıdır. 10-20 uluslararası sisteme göre CZ noktasını ölçün ve işaretleyin. CZ'nin elektrot pozisyonunu, sol ve sağ interorbital girintiler arasındaki mesafenin yarısı ile yarısı arasındaki mesafenin yarısında belirleyin.Önce katılımcıların alnına boyunca kapağın ön kısmını yerleştirin ve sonra kapağın arka seansını boynuna doğru çekin. Pozisyonların doğrulanması. EEG elektrotlarının öncelikle ve daha sonra en yakın optodların ayarlanması tavsiye edilir.EEG iletken jel en yakın optodların yerleştirilmesi için delikleri kapsıyorsa, optodların kontaminasyonunu önlemek için temiz olmalıdır. EEG kayıtları için hazırlık. EEG elektrot ızgarasının deliklerine künt bir iğne yerleştirerek iletken jeli doldurun.Tüm elektrotları seviyelere göre EEG elektrot ızgarasına yerleştirin. EEG yazılımını açın ve elektrotların sinyal kalitesini kontrol edin. Sinyal kalitesi gereksinimleri karşılayamazsa iletken jeli yeniden doldurarak elektrotları yeniden düzenleyin.FNIRS kayıtları için hazırlık. Dikkat doğrudan kaynağın lazer ışını katılımcıların gözleri maruz bırakmayın. Optik lifleri fNIRS ölçüm sistemine ve ek tutucuya bağlı tutucu kollar boyunca yerleştirin.Lifleri düzgün ve düzenli olduğundan emin olun. Optik kaynağı ve dedektörleri mizanpajına göre deliklere yerleştirin. Sinyal kalitesini test edin.Bir kanalın gürültü oranına karşı yüksek düzeyde sinyali yoksa. Örneğin, kanal sarı renkle işaretlenmişse, optik sonda ile kafatası arasında hiçbir şey olmadığından emin olmak için optik probları çevreleyen katılımcı saçlarını hafifçe değiştirin. Adım 2.8.3 sinyal kalitesini artıramıyorsa sinyal yoğunluğunu artırın.Eğer çok fazla sinyal varsa. Örnek kanal kırmızı yla işaretlenmişse, sinyal yoğunluğunu kapatın. Deneyi çalıştırın.Sinyaller mükemmel sinyal ile gürültü oranına sabit olduğunda ve katılımcılar deney talimatlarına aşina olduğunda deneye başlayın. Denemeden sonra, verileri EEG fNIRS'den kaydedin ve dışa aktarın. EEG elektrotlarını ve fNIRS optik problarını dikkatlice çıkarın.3Boyutlu, 3D sayısallaştırıcı ile fNIRS optodlarının 3boyutlu, 3D MNI koordinatlarının ölçümü. Katılımcıların bir sandalyede oturup bir sensör ile gözlük giymek sağlar. Bilgisayardaki sayısallaştırıcı yazılımı açın.3D sayısallaştırıcı sisteminin uygun bir com bağlantı noktası üzerinden bilgisayarla bağlantıda olduğundan emin olun. Dosyada ayarlanan optodların düzenini yükleyin. 3D sayısallaştırıcı stilleri anahtar konumları uygun taşıyın.NZ, LZ, sol kulak, sağ kulak, CZ ekran boyunca ve kalem üzerindeki düğmeye basın. Optik kaynağı ve dedektörleri yerelleştirin. 3B koordinatlar dosyasını dışa aktarın.Veri analizi. fNIRS veri analizi. MetLife 2019 ile fNIRS SPM'deki kayıt seçeneğini kullanarak 3D MNI koordinatları dosyasını işleyin.3D sayısallaştırma ile tek başına özel kayıt standı seçin. Daha önce seçin, diğerleri ve kaynak metin dosyası kaydedin. Kayıt. Aşağıdaki adımlara göre Homer2 yazılımı ile işlem öncesi fNIRS sinyalleri.Modifiye Hareket artifakı düzeltme uygulaması. Sonra 0.015 hertz 0.2 hertz filtreleme geçmek. Ortalama değerleri bölerek daha dinamik bir sinyal genliğini normalleştirin.3B sayısallaştırılmış bilgilere dayanan her kanal için fNIRS verilerini oluşturun. Daha fazla analiz için fNIRS SPM'nin regresyon hesaplamasına göre SFC'de %100 veya daha fazla kayıt olasılığı olan kanalları seçin. HbO'nun tepe değerlerini dışa aktarın.EEG veri işleme. Eklentileri kullanarak ham EEG veri klasörünü EEG laboratuvarına yükleyin. Bu çalışmada BDF dosyası için BOC eklentisini seçin.Not, lütfen EEG veri dosyası biçimine göre uygun eklentiyi seçiniz. EEG laboratuarı için kanal konum bilgilerini ayarlayın. Kapağın ilgili konum dosyasını yükleyin.EEG laboratuvarının bir eklentisi olan ERP laboratuvarındaki elektrotlara atıfta bulunacağız. Kanalları seçin, başvurulan elektrotlar olarak yığın depolama yerleştirin. ERP laboratuvarındaki olay ve çöp kutusu dosyalarına göre EEG verilerini ayıklayın.IIR filtresini kullanarak ERP laboratuvarındaki EEG veri segmentine filtre uygulayın. Düşük frekansları 30 Hertz'lik bir kesimle filtreleyerek ve yüksek frekansları 0,1 Hertz eğrisi ile filtreleyerek. EEG laboratuvarında Bendon bileşen analizi nde oküler EEG yapılarını kaldırın.EEG veri segmentini, ERP laboratuvarındaki herhangi bir kanalda pozitif 100 ile negatif 100 mikrovolt aralığını aşan genlik değerlerine sahip reddedin. ERP laboratuvarında EEG veri segmenti. Not, bunlar genel olarak kullanılan veri analizi yöntemi ve EEG ve fNIRS verilerinin ön işlenmesi için kullanılan yazılımlardır.Çok sayıda işlem yazılımı ve yöntemleri mevcuttur. Korelasyon hesaplaması. Pearson korelasyon analizi ile fNIRS ve EEG kayıtları arasındaki ilişkiyi oluşturun.Temsili sonuçlar. fNIRS kulaklık yerleştirme ve kanal yapılandırma. Sayısallaştırılmış optoddüzeni MNI koordinat sistemine dönüştürülür ve beyin korteks boyunca çakıştı.Kanat görevi ile ilişkili tüm kanallar için HbO sinyali. Yeşil olanlar uyumlu durumu gösterirken pembe eğriler uyumlu durumu gösterir. FZ ve FCZ elektrotlar için ERP sinyali.Siyah eğriler uyumsuz durumu tanımlarken, kırmızı eğriler uyumlu durumu gösterir. Uyumsuz durum için SFC boyunca ERP N200 ve fNIRS sinyali arasındaki korelasyon. Özetle EEG ve fNIRS nöro görüntüleme tüm beyin ve prefrontal korteksin hemodinamik yanıt kayıt ile çevrili dahil beyin aktivasyonu haritalamak için yapıldı.EEG ve fNIRS verilerini kanat görevi yle başarıyla elde ettik. Bulgularımız, fNIRS hemodinamik yanıtı ve ERP N200 bileşenlerinin, yan görevle ilişkili bilişsel mekanizmanın farklı bir perspektifini sergileyen önemli ölçüde ilişkili olduğunu göstermiştir. Multimodal nöro görüntüleme sonuçlarımız, farklı bilişsel işlemenin nöro mekanizmasının anlaşılmasını iyileştirmek için yeni bir yol açan beyne katkıda bulunan EEG ve fNIRS tekniğinin temel rollerini desteklemektedir.

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Functional Mapping with Simultaneous MEG and EEG

Eşzamanlı MEG ve EEG Fonksiyonel Haritalama

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

Nörobilim

Using MazeSuite and Functional Near Infrared Spectroscopy to Study Learning in Spatial Navigation

Mekansal Navigasyon Öğrenme Eğitim için Infrared Spektroskopisi civarında MazeSuite ve Fonksiyonel kullanma

MazeSuite is a complete toolset to prepare, present and analyze navigational and spatial experiments1. MazeSuite can be used to design and edit adapted ...

Concurrent Recording of Co-localized Electroencephalography and Local Field Potential in Rodent

Co yerelleştirilmiş elektroansefalografi ve yerel alan potansiyel kemirgen eşzamanlı kayıt

Although electroencephalography (EEG) is widely used as a non-invasive technique for recording neural activities of the brain, our understanding of the ...

Neuroimaging Field Methods Using Functional Near Infrared Spectroscopy (NIRS) Neuroimaging to Study Global Child Development: Rural Sub-Saharan Africa

Neuroimaging Field Methods Using Functional Near Infrared Spectroscopy NIRS Neuroimaging to Study Global Child Development: Rural Sub-Saharan Africa

Kullanarak küresel çocuk gelişimi eğitimi için kızılötesi spektroskopi (NIRS) Nörogörüntüleme fonksiyonel beyin görüntüleme alanı yöntemleri: kırsal Sahra Güneyi Afrika

Portable neuroimaging approaches provide new advances to the study of brain function and brain development with previously inaccessible populations and in ...

Conducting Hyperscanning Experiments with Functional Near-Infrared Spectroscopy

Hyperscanning deneyler fonksiyonel yakın kızılötesi spektroskopi ile

Concurrent brain recordings of two or more interacting persons, an approach termed hyperscanning, are gaining increasing importance for our understanding ...

Using Near-infrared Fluorescence and High-resolution Scanning to Measure Protein Expression in the Rodent Brain

Kemirgen beyninde protein Ifadesini ölçmek için yakın kızılötesi floresan ve yüksek çözünürlüklü tarama kullanma

Neuroscience is the study of how cells in the brain mediate various functions. Measuring protein expression in neurons and glia is critical for the study ...

Preparation of Acute Human Hippocampal Slices for Electrophysiological Recordings

Elektrofizyolojik Kayıtlar için Akut İnsan Hipokampal Dilimlerinin Hazırlanması

Epilepsy affects about 1% of the world population and leads to a severe decrease in quality of life due to ongoing seizures as well as high risk for ...

Qualitative and Comparative Cortical Activity Data Analyses from a Functional Near-Infrared Spectroscopy Experiment Applying Block Design

Blok Tasarımı Uygulayan İşlevsel Yakın Kızılötesi Spektroskopi Deneyinden Nitel ve Karşılaştırmalı Kortikal Aktivite Veri Analizleri

Neuroimaging studies play a pivotal role in the evaluation of pre- vs. post-interventional neurological conditions such as in rehabilitation and surgical ...

Reliable Acquisition of Electroencephalography Data during Simultaneous Electroencephalography and Functional MRI

Eşzamanlı Elektroensefalografi ve Fonksiyonel MRI Sırasında Elektroensefalografi Verilerinin Güvenilir Bir Şekilde Eldeılması

Simultaneous electroencephalography (EEG) and functional magnetic resonance imaging (fMRI), EEG-fMRI, combines the complementary properties of scalp EEG ...

Group Synchronization During Collaborative Drawing Using Functional Near-Infrared Spectroscopy

İşlevsel Yakın Kızılötesi Spektroskopi Kullanarak İşbirlikçi Çizim Sırasında Grup Senkronizasyonu

Functional near-infrared spectroscopy (fNIRS) is a noninvasive method particularly suitable for measuring cerebral cortex activation in multiple subjects, ...