Name: event related potentials (erps) and other eeg based methods for extracting biomarkers of brain dysfunction: examples from pediatric attention deficit/hyperactivity disorder (adhd)
Uploaded: 2020-03-12T12:00:00
Duration: 10 min 2 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Event Related Potentials ERPs and other EEG Based Methods for Extracting Biomarkers of Brain Dysfunction: Examples from Pediatric Attention Deficit/Hyperactiv

Ogrim G. heeft niets bekend te maken. Kropotov J.D. was het hoofd van het laboratorium aan het Instituut voor Menselijk Brein, St. Petersburg waar en wanneer het WinEEG-programma werd ontwikkeld. Hij heeft geen economische belangen in het systeem.

Diagnoses in de psychiatrie zijn gebaseerd op waargenomen gedrag. In de meeste gevallen moet een bepaald aantal symptomen gedurende 6 maanden of langer in verschillende instellingen worden waargenomen. Een belangrijk onderdeel van het diagnostisch proces is het uitsluiten van somatische etiologie. Daarnaast moeten andere psychiatrische diagnoses worden overwogen. Heel vaak kunnen de symptomen van belang deel uitmaken van een andere diagnostische categorie. Als verschillende symptomen overlappen met andere aandoeningen, moet de arts beslissen of deze tweede aandoening een comorbide of differentiële diagnose is.
De beschikbare klinische instrumenten zijn diagnostische interviews, beoordelingsschalen, medische en ontwikkelingsgeschiedenis, psychologische tests en directe observaties. De meeste van deze methoden zijn vrij subjectief; sterk beïnvloed door de informant en de professional. Waarderingsschalen van ouders en leerkrachten vertonen meestal vrij bescheiden correlaties (r = 0,3 - 0,5).
In de representatieve resultaten stellen we dat de onderliggende mechanismen bij ADHD waarschijnlijk verschillen van patiënt tot patiënt. Gebrek aan (taal)begrip, problemen met zelfmotivatie, gevoeligheid voor externe afleiders, etc. kunnen allemaal leiden tot symptomen van onoplettendheid. De EEG-gebaseerde methoden beschreven in dit document kan helpen bij het oplossen van een aantal van deze uitdagingen. Het probleem van subjectieve interpretaties ontbreekt. De beschreven ERP-methoden lijken onderliggende psychologische operaties zoals werkgeheugen, actieremming, monitoring, responsvoorbereiding, enz. De tekorten in deze mechanismen zijn niet beperkt tot specifieke diagnostische categorieën. Wij geloven dat in de toekomst, behandeling (medicatie, neurofeedback, cognitieve training, tDCS, ...) zal zich richten op dergelijke cognitieve en / of emotionele operaties en hun onderliggende hersenmechanismen en niet op de huidige diagnostische categorieën.
Een doel van een diagnose is het bepalen van de beste behandelingen. Om de effecten van de behandeling te evalueren, zijn zelfgerapporteerde en waargenomen verbeteringen natuurlijk doorslaggevend. Dergelijke rapporten kunnen echter tot op zekere hoogte placebo-effecten vertegenwoordigen en moeten worden ondersteund door (gedeeltelijke) normalisatie van onderliggende hersendisfuncties die tot uiting komen in bijvoorbeeld veranderingen in ERP-componenten. Deze combinatie van subjectieve en objectieve maatregelen van behandelingseffecten zijn belangrijk in zowel kliniek als onderzoek.
Om redenen zoals hierboven vermeld, is het geen verrassing dat mensen met dezelfde diagnoses vaak niet reageren op dezelfde medische behandelingen. In gepersonaliseerde geneeskunde worden diagnoses aangevuld met empirisch onderbouwde maatregelen van reactievoorspelling om de beste behandeling voor de individuele patiënt te lokaliseren. In deze paper hebben we beschreven ons onderzoek naar de voorspelling van stimulerende medicatie reactie in pediatrische ADHD. Het vinden van betrouwbare voorspellers van positieve reactie op antidepressiva medicatie is misschien nog belangrijker als de tijd die nodig is om reacties te evalueren is lang, net als de titratie periode. De in dit artikel beschreven procedures kunnen bijdragen aan het lopende EEG- en ERP-onderzoek naar de voorspelling van medicijneffecten bij depressie53.
De beschreven EEG-gebaseerde methoden zijn niet-invasief en betaalbaar, en zeer geschikt voor zowel onderzoek als klinisch werk.

In 2008, geïnitieerd door NIMH, werd het Research Domain Criteria (RDoC) project1 gepubliceerd, met als doel een biologisch geldig kader te vinden voor het begrijpen van psychische stoornissen. In 2013, de Amerikaanse Food and Drug Administration (FDA) goedgekeurd van de eerste EEG-gebaseerde biomarker van ADHD om te helpen bij de beoordeling van ADHD bij patiënten van 6 tot 17 jaar oud. Het Neuropsychiatric EEG-Based Assessment Aid (NEBA) System registreert EEG voor 15-20 min. Het is gebaseerd op de berekening van de theta/beta ratio die hoger blijkt te zijn bij kinderen en adolescenten met ADHD dan bij typisch ontwikkelende kinderen2. Recente publicaties vinden dat deze verhouding niet alle ADHD3vangt.
Een groot aantal publicaties in de klinische neurowetenschappen tonen aan dat verminderde cognitieve controle een gemeenschappelijk kenmerk is van veel psychiatrische stoornissen, waaronder ADHD, schizofrenie, depressie en OCD4,5. Theoretisch bestaat cognitieve controle uit hypothetische operaties die mensen in staat stellen zich flexibel aan te passen aan doelen en contexten. Twee verschillende categorieën van cognitieve controle, proactieve en reactieve controle, zijn beschreven6. Onze primaire focus ligt op de reactieve modus van cognitieve controle. Proactieve cognitieve controle omvat werkgeheugen (d.w.z. het bewaren van zintuiglijke en motorische gebeurtenissen gedurende seconden). Reactieve cognitieve controle omvat monitoring, detectie van conflict7,8en actieremming (zie9,10).
Het GO/NOGO paradigma is gevoelig voor cognitieve controle11,12,13,14,15. GO stimuli lokken positieve schommelingen uit van pariëtale hersengebieden. (P3 GO). De anteriorly verdeelde positieve N2- en P3 NOGO-golven, ontlokt door NOGO-stimuli, worden geassocieerd met detectie van conflict- en actieremming16,17,18,19. De N2-golf is opgevat als een indicator van remming van de actie, maar bijgewerkt onderzoek toont aan dat de N2-golf wordt geassocieerd met onregelmatige GO-stimuli en detectie van conflict20. Actieremming is gekoppeld aan de P3 NOGO-golf op frontcentrale locaties.
De N2/P3-tweedeling is mogelijk niet correct. Het is in twijfel getrokken door een standpunt dat ERP-golven, met name die welke cognitieve controle vertegenwoordigen, bedragen zijn van verschillende bronnen die elkaar kunnen overlappen op locaties en tijd14,21.
Om de bronnen van ERP-golven te ontwarren, zijn verschillende methoden van blinde bronscheiding gebruikt15,22,23,24. In studies aan het Instituut voor het Menselijk Brein, St. Petersburg, N2d NOGO golf is ontbonden. Verborgen onderdelen werden gedetecteerd. Deze componenten hadden verschillende topografieën en functionele betekenissen. Slechts één van hen werd in verband gebracht met de opsporing van conflict14,15,25,26. In de meeste volwassen studies van ADHD is P3 NOGO kleiner in vergelijking met gematchte gezonde controles27,28,29,30,31,32.
De hersenoperaties die plaatsvinden tijdens taken van cognitieve controle lijken niet correct te worden verklaard door de N2/P3 dichotomie wanneer ERP's in GO / NOGO paradigma's worden geanalyseerd14,15. Verschillende benaderingen gericht op het ontwarren van verborgen componenten van ERP-golven zijn gebruikt (voor beoordeling zie21). Sommige studies hebben onafhankelijke componentanalyse (ICA) gebruikt voor ERP's in patiëntengroepen zoals patiënten met schizofrenie29, en volwassenen met ADHD33,34, proberen om patiënten te discrimineren van controles zonder diagnoses.
In (Yeredor, 2010,25 p.75) wordt een nieuwe methode voorgesteld en aangepast voor ERP's. Het is een methode van blinde bronscheiding, gebaseerd op een procedure van gezamenlijke diagonalisatie van kruisvariantiematrixen. Om de functionele betekenissen te bestuderen van dergelijke latente componenten die deze methode toepassen in het cued GO/NOGO paradigma, werd onlangs een studie van het Institute of the Human Brain geïmplementeerd26. In deze studie werden de actieremmingsoperaties en de conflictdetectieoperaties onafhankelijk gemanipuleerd door wijzigingen van de cued GO/NOGO-taak. Een verborgen component, dacht dat de detectie van conflicten weerspiegelt, werd gevonden. Een N2-achtige respons en frontale topografie kenmerkten deze component35. In proeven die remming van voorbereide acties vereisen, werd een centrale topografie en P3-achtige respons gezien.
In deze publicatie hebben de gerapporteerde studies gebruik gemaakt van de traditionele ERP-methode. Toepassing van ICA, of de procedure van gezamenlijke diagonalisatie van kruisvariantie matrixen25 (pagina 75) is tot nu toe niet gedaan. In het algemeen, de resultaten op basis van de verschillende methoden met elkaar eens, maar de methoden voor het ontdekken van latente componenten lijken te worden meer zuiver geassocieerd met verschillende neuropsychologische functies. Het doel van dit document is om een gedetailleerde beschrijving van de WinEEG-methode aan te bieden. De focus ligt op ERP's, maar EEG-spectra en gedragsgegevens van de GO/NOGO-taak zijn ook opgenomen in de studies die zijn beschreven om de WinEEG-methode te illustreren.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>amplifier +</td>
			<td><a href="http://www.mitsar-medical.com/" target="_blank">www.mitsar-medical.com</a></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Body harness, different sizes</td>
			<td>Electro-Cap International, Inc</td>
			<td>E3 SM; E3 M; E3 L</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ear electrodes 9 mm sockets</td>
			<td>Electro-Cap International, Inc</td>
			<td>E5-9S</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Electrocaps 19 channel different sizes</td>
			<td>Electro-Cap International, Inc</td>
			<td>E1 SM; E1 M; E1 M/SM</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Electrocaps 19 channel different sizes</td>
			<td>Electro-Cap International, Inc</td>
			<td>E1 L/M; E1 L</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Electrogel for electrocaps</td>
			<td>Electro-Cap International, Inc</td>
			<td>E9; E10</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>HBi database</td>
			<td><a href="http://www.hbimed.com/" target="_blank">www.hbimed.com</a></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Head size measure band</td>
			<td>Electro-Cap International, Inc</td>
			<td>E 12</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Needle syringe kit</td>
			<td>Electro-Cap International, Inc</td>
			<td>E7</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Nuprep EEG and ECG skin prep gel</td>
			<td>Electro-Cap International, Inc</td>
			<td>R7</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ten20 EEG conductive paste</td>
			<td>Electro-Cap International, Inc</td>
			<td>R5-4T</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>WinEEG program</td>
			<td><a href="http://www.mitsar-medical.com/" target="_blank">www.mitsar-medical.com</a></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

event related potentials (erps) and other eeg based methods for extracting biomarkers of brain dysfunction: examples from pediatric attention deficit/hyperactivity disorder (adhd)

Neuropsychiatrische diagnoses zoals ADHD zijn gebaseerd op subjectieve methoden zoals interviews, beoordelingsschalen en observaties. Er is behoefte aan meer op hersenen gebaseerde supplementen. Stimulerende medicatie is de meest voorkomende behandeling voor ADHD. Klinisch nuttige voorspellers van respons zijn tot nu toe niet gemeld. Het doel van dit document is om de EEG-gebaseerde methoden die we toepassen om potentiële biomarkers voor hersendisfunctie te extraheren te beschrijven. Voorbeelden hebben betrekking op biomarkers voor pediatrische ADHD, en voorspelling van medicatie reactie. De nadruk ligt vooral op Event Related Potentials (ERP's).
Een negentien kanaal EEG wordt opgenomen tijdens een 3 min ogen geopende taak, een 3 min ogen-gesloten taak, en een 20 min cued visuele GO / NOGO taak (VCPT). ERP's worden tijdens deze taak geregistreerd. Het doel van het ERP-protocol is om biomarkers te extraheren van veronderstelde hersendisfuncties die een belangrijke onderscheid maken tussen een patiëntengroep en gezonde controles. Het protocol omvat opname tijdens standaardomstandigheden en artefactcorrectie. ERP-golven kunnen worden gebruikt of omgezet in latente componenten. De componenten van de patiëntengroep worden vergeleken met controles, die componenten inleven die, in vergelijking met, relatief hoge effectgroottes vertonen. Subgroepen van de patiënten worden geselecteerd op basis van de clusteranalyse in de ruimte van de componenten. Behandelingsprocedure (zoals medicatie, tDCS of neurofeedback protocol) kan worden toegepast en de veranderingen in componenten met betrekking tot de behandeling in de subgroepen worden waargenomen, die de basis vormen voor klinische aanbevelingen.
De beschreven methoden werden toegepast in een studie van 87 pediatrische ADHD-patiënten. De index van medicatierespons onderscheidde aanzienlijk tussen responders en niet-responders met een grote, en klinisch zinvolle effectgrootte(d = 1,84). In een lopend onderzoek waarin ADHD-kinderen worden vergeleken met gematchte controles, discrimineren verschillende variabelen aanzienlijk tussen patiënten en controles. De globale index zal hoger zijn dan d = 0,8. De hier beschreven EEG-methoden kunnen klinisch zinvol zijn.

Voorspelling van medicatie reactie in pediatrische ADHD ADHD is een veel voorkomende neuropsychiatrische kinderziekte36. Het wordt gekenmerkt door symptomen van onoplettendheid vergezeld van symptomen van hyperactiviteit en impulsiviteit. Bijzondere waardevermindering in school, thuis en vrije tijd instellingen zijn gebruikelijk. Bij schoolgaande kinderen is de geschatte prevalentie 5% tot 7%. Comorbiditeiten komen vaak voor. Medische behandeling, met behulp van stimulerende middelen op basis van methylfenidate (MPH) of dextroamphetamine (DEX), worden op grote schaal gebruikt. Positieve effecten van stimulerende medicatie (vermindering van rusteloosheid, hyperactiviteit en impulsiviteit en verbeterde aandacht) worden gemeld bij 70% van de patiënten. Verschuiving van medicatie op basis van MPH naar DEX kan positieve effecten verhogen tot 80%37,38. Frontale-striatale circuits lijken te worden geactiveerd door stimulerende middelen39.
Er is geen algemeen aanvaarde definitie van een medicatiereactie die klinisch zinvol is. Het toepassen van beoordelingsschalen, het vergelijken van basisscores met scores op medicatie, is de meest gebruikte methode. In sommige studies wordt een vermindering van de scores van 25% of 50% gebruikt als definitie van respons. In andere studies worden scores van niet meer dan 1 SD boven het bevolkingsgemiddelde gebruikt40,41. Klinisch wordt een algemene beslissing op basis van alle relevante beschikbare gegevens gebruikt. Het evalueren van bijwerkingen, zoals verlies van eetlust, slapeloosheid, verhoogde prikkelbaarheid, of angst, is belangrijk37,42.
Het gebruik van ratingschalen kan om verschillende redenen worden bekritiseerd. Kleine correlaties (0,30-0,50) tussen leraren- en ouderscores worden gerapporteerd in verschillende studies48. Het zoeken naar klinisch nuttige voorspellers van respons wordt ingegeven door een groot aantal niet-responders, informanten die het niet eens zijn, en het feit dat iedereen een aantal bescheiden effecten van verbeterde aandacht kan hebben wanneer kleine doses stimulerende middelen worden gebruikt. Gepubliceerd onderzoek naar voorspellers van respons zijn ADHD subtype, demografie, comorbide aandoeningen, genvariabelen, scores op ratingschalen, neuropsychologische testresultaten en EEG/ERP variabelen43,44,45,46. Onze publicatie van 201647 vat studies samen die ERP's hebben toegepast om medicatierespons te voorspellen.
In eerdere studies analyseren we d-gegevens van de cued visuele GO/NOGO-taak (d.w.z. aandachtstestgegevens, EEG-spectra en ERP's). In een studie, vonden we 3 variabelen die aanzienlijk bijdragen aan de voorspelling van bijwerkingen. Deze variabelen werden gecombineerd met een index die als klinisch zinvol werd beschouwd42. In een studie naar klinische effecten, waarbij dezelfde methoden werden toegepast, werd de voorspellingsindex ook als klinisch nuttig beschouwd48. De effecten van een enkele dosis stimulerende medicatie op medicatie responders (REs) en niet-responders (niet-REs) werd onderzocht in een derde studie47. De testprocedure werd twee keer voltooid, de eerste test zonder medicatie, en de tweede test een uur na een proefdosis. Op basis van ratingschalen en interviews na een 4-weeks e-test medicatie werden de patiënten geclassificeerd als REs of niet-REs. Onze focus lag op veranderingen in cognitieve ERP's en aandachtstestscores. We vonden dat de effecten op de P3 NOGO component aanzienlijk verschilden in de twee groepen, met een grote effectgrootte(d = 1,76). Een aanzienlijke toename van de componentamplitude werd waargenomen in REs, maar niet in niet-REs. De voorspellingen van de respons op basis van twee tests werden verbeterd in vergelijking met voorspellingen die alleen gebaseerd waren op test 1.
In onze laatste studie ontwikkelden we twee wereldwijde indexen, een voor de voorspelling van klinische winsten en een voor de voorspelling van bijwerkingen. Zoals hierboven beschreven hebben we variabelen gecombineerd die aanzienlijk onderscheidden tussen vergeleken groepen met een bescheiden of grote effectgrootte. Elke variabele werd gewogen in overeenstemming met de effectgrootte. We onderzochten variabelen uit alle drie WinEEG domeinen: EEG spectra, ERPs en gedrag. De volgende variabelen werden gecombineerd: Test 1: P3NOGO amplitude en theta/alpha ratio; verschillen tussen Test 2 en Test 1: Weglatingsfouten, reactietijdvariabiliteit, voorwaardelijke negatieve variatie (CNV) en P3NOGO amplitude. De effectgrootte van de globale schaal was d = 1.86. De nauwkeurigheid was 0,92. De voorspelling van bijwerkingen was gebaseerd op 4 variabelen: Test 1: RT, Test 2: nieuwheidscomponent, alfapiekfrequentie en reactietijdveranderingen (Test 2 - Test 1). De wereldwijde schaal d was 1,08 en de nauwkeurigheid was 0,7849.
Enkele voorlopige resultaten In een lopend onderzoek vergelijken we een groep van 61 ADHD-patiënten van 9-12 jaar en een groep van 67 op leeftijd afgestemde gezonde controles (HC). De definitieve statistische analyses zijn tot nu toe niet afgerond. Hieronder presenteren we de voorlopige resultaten verkregen uit WinEEG beoordeling.
Gedragsmatig vertoonde de ADHD-groep een onoplettendheidspatroon met statistisch (bij p<0,001) meer weglatingsfouten in vergelijking met de healthy controls (HC) groep (13,7% vs. 4,8%) vergezeld van een attention lapses patroon uitgedrukt in statistisch hogere (p<0,001) variabiliteit van de reactietijd (151 ms vs. 125 ms).
De belangrijkste resultaten van het vergelijken van ERP-golfvormen tussen de twee groepen zijn weergegeven in figuur 5 en figuur 6. Figuur 5 toont de ERP correleert van disfunctie van proactieve cognitieve controle in ADHD-groep. Twee indexen van proactieve cognitieve controle (P3 cue wave en CNV golf) worden verminderd in de ADHD-groep in vergelijking met de HC-groep. Figuur 6 toont de ERP correleert van disfunctie van reactieve cognitieve controle in de ADHD-groep. Twee indexen van reactieve cognitieve controle (N2 NOGO en P3 NOGO) worden verminderd in de ADHD-groep in vergelijking met de HC-groep.
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/60710/60710fig5.jpg"> Figuur 5: Grand average ERP wave patterns (a) and the corresponding maps (b) in proactive cognitive control in ADHD and healthy control (HC) groups. (a) ERP's gemeten op P3 in ADHD groep (groene lijn) en HC groep (rode lijn) en hun verschil (ADHD-HC) golf (blauwe lijn). Blauwe verticale balken onder de curven geven een statistisch significant ie van het verschil aan (kleine balken - p<0,05, middenbalken - p<0,01, grote balken - p<0,001). Pijlen geven de klassieke golven aan - P3 cue en CNV (voorwaardelijke negatieve variatie). bb) Kaarten op de maxima van amplitudes van P3 en CNV golven voor de twee groepen. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/60710/60710fig5large.jpg" target="_blank">Klik hier om een grotere versie van dit cijfer te bekijken.</a>
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/60710/60710fig6.jpg"> Figuur 6: Grote gemiddelde ERP-golfpatronen (a) en de bijbehorende kaarten (b) in reactieve cognitieve controle in ADHD- en gezonde controlegroepen (HC). (a) ERP's gemeten op Fz en Cz ADHD groep (groene lijn) en HC groep (rode lijn) en hun verschil (ADHD-HC) golf (blauwe lijn). Blauwe verticale balken onder de curven geven het niveau van statistische significantie van het verschil aan (kleine balken - p<0,05, middelste balken - p<0,01, grote balken - p<0,001). Pijlen geven de klassieke golven aan - N2 NOGO en P3 NOGO. bb) Kaarten op de maxima van amplitudes van N2 NOGO en P3 NOGO golven voor de twee groepen. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/60710/60710fig6large.jpg" target="_blank">Klik hier om een grotere versie van dit cijfer te bekijken.</a>
Zoals men kan zien de ADHD-groep toont hypo-functioneren van meerdere operaties van cognitieve controle. Deze bewerkingen vinden plaats in verschillende tijdvensters en op verschillende ruimtelijke locaties. Een bepaalde patiënt kan slechts één hypo-functioneren hebben die de bron van de individuele wanorde en de manieren van zijn correctie aangeeft.
Klinische betekenis Om een klinisch nuttige biomarker voor een heterogene diagnose zoals ADHD te berekenen, moeten verschillende variabelen die aanzienlijk verschillen tussen ADHD en controles worden gecombineerd. De effectgrootte(d) van een index moet boven d = ,8 liggen. Een belangrijke volgende stap zal zijn de toepassing van deze index wanneer ADHD wordt vergeleken met klinische controles.

Watch this Scientific Journal Video about Event Related Potentials ERPs and other EEG Based Methods for Extracting Biomarkers of Brain Dysfunction: Examples from Pediatric Attention Deficit/Hyperactiv

Event Related Potentials ERPs and other EEG Based Methods for Extracting Biomarkers of Brain Dysfunction: Examples from Pediatric Attention Deficit/Hyperactivity Disorder ADHD

EEG-methoden worden toegepast voor het extraheren van biomarkers van hersendisfuncties. De focus ligt op multi-channel event-gerelateerde potentials (ERP's) opgenomen in een cued GO / NOGO taak. Niet-hersenartefacten worden gecorrigeerd en ERP's worden vergeleken met de normatieve gegevens. Voorbeelden hebben betrekking op biomarkers voor ADHD diagnose en voorspelling van medicatie reactie.

Event Related Potentials (ERP's) en andere EEG-gebaseerde methoden voor het extraheren van biomarkers van hersendisfunctie: voorbeelden van pediatrisch aandachtstekort / hyperactiviteitsstoornis (ADHD)

Neuropsychiatric diagnoses like ADHD are based on subjective methods like interviews, rating scales and observations. There is a need for more brain-based ...

Het vergelijken van EEG spectra en event-gerelateerde potentials, ERPS, met een database kan belangrijke informatie over de hersenfunctie. De voordelen van deze technieken zijn dat ze niet-invasief, betaalbaar, en kan betrekking hebben op een groot aantal wetenschappelijke studies. Het aantonen van deze technieken zal Maria Danielsen, een psychologie kandidaat die heeft gewerkt als technicus in onze kliniek voor ongeveer twee jaar.Als u een bijbehorend EEG-gegevensbestand wilt maken, klikt u in de software op Bestand en Nieuw. De kaart van het onderwerp verschijnt op het scherm. Na het invullen van alle geschikte informatie, meet de nasion-inion afstand op het hoofd van het onderwerp.Het centrum van de frontale paalelektroden moet vallen op een horizontale lijn 10% van deze afstand boven de nasion. Breng huid prep gel aan op de oorlellen en vul de oorelektrode cups met geleidende elektrodegel. Bevestig de oorelektrode en plaats de dop symmetrisch op het hoofd met de frontale paalelektroden die in het midden van de frontale pool worden geplaatst.Trek de dop zo ver mogelijk naar beneden om het dicht bij het hoofd te beveiligen en plaats de tailleband rond de borst. Maak de drukknoppen die op de dop zijn aangesloten op deze band om te voorkomen dat de dop en elektroden tijdens het testen bewegen en sluit de dopkabel en oorkabels aan op de versterker. Klik vervolgens op het WinEEG-menubesturingselement van impedantiepictogram en vul de spuit met gel.Gebruik de spuit om alle elektrodegaten te vullen. De impedantie is goed als de zwarte cirkels geel zijn. De apparatuur is klaar wanneer alle 20 van de gaten een gele kleur hebben en het kleurverschil tussen individuele gaten klein is.Wanneer de apparatuur goed is geplaatst, klikt u op de startknop om de EEG-bewaking te starten en het onderwerp te informeren dat de test ongeveer een uur zal duren. Vraag het onderwerp om te ontspannen in de comfortabele stoel met gesloten ogen en klik op de rode cirkel om de EEG te verwerven. Nadat u vervolgens hebt geklikt, selecteert u ogen gesloten om de registratie te starten.Na drie minuten klik pauzeren en vraag het onderwerp om hun ogen te openen tijdens het ontspannen en kijken naar het scherm voor hen. Klik vervolgens op de rode cirkel om de registratie voort te zetten. Na nog eens drie minuten klik je op stoppen en opslaan.Voordat u een EEG-opname start, houdt u het onderwerp een knopschakelaar in de rechterhand en opent u het taakmenu. Selecteer VCPT op de secundaire computer voor het onderwerp. Informeer het onderwerp dat foto's zullen komen in paren met de eerste foto wordt gevolgd door de tweede na een seconde en dat na drie seconden, een nieuw paar zal verschijnen volgens hetzelfde patroon.Instrueer het onderwerp om zo snel mogelijk op de muisknop te klikken telkens wanneer de AA-combinatie waarin de twee dieren identiek zijn verschijnt. Instrueer het onderwerp om niet op de muisknop te drukken op AP-, PP- of AH-combinaties. Vertel het onderwerp om de willekeurige geluiden in PH-combinaties te negeren.Nadat u de instructies hebt geleverd, drukt u op Enter om de taak ongeveer twee tot vijf minuten uit te voeren om het onderwerp te trainen tijdens de go/nogo-taak. Selecteer aan het einde van de trainingstaak de optie Overschakelen naar slave-modus. Als u het experiment wilt starten, selecteert u de optie EEG-acquisitie in het opnamemenu op de hoofdcomputer.Selecteer in het opnamemenu het stimuluspresentatieprogramma. De optie stimulipresentatieprogramma wordt gemarkeerd. Selecteer VCPT en start de stimulipresentaties op de secundaire computer.Wanneer alle 400 proefversies zijn voltooid, drukt u op pauzeren, stoppen en opslaan voordat de registratie wordt beëindigd. Als u artefacten van de oogbeweging uit de gegevens wilt verwijderen, klikt u links op de tijdbalk aan het begin van het fragment om het EEG-fragment van belang te selecteren en klikt u met de rechtermuisknop op de tijdbalk aan het einde van het fragment. Het hele fragment wordt in het geel gemarkeerd.Als u de individuele spectra- en gebeurtenisgerelateerde mogelijkheden wilt vergelijken met de HBI-referentiedatabase, selecteert u de onafhankelijke componentanalysemethode en selecteert u de toografieën die zijn gekoppeld aan oogkleppen en horizontale oogbewegingen. Klik vervolgens op OK om de selecties te accepteren en de procedure voor markeringsartefacten uit het analysemenu te implementeren. Als u de EEG-spectra wilt berekenen, selecteert u gesloten ogen of geopende ogen in het analysemenu om het EEG-spectrum en het interessefragment te selecteren en klikt u op OK. Selecteer vervolgens in het analysemenu de vergelijking om de afzonderlijke spectra te vergelijken met de database.Als u de gebeurtenisgerelateerde potentiëlen wilt berekenen, selecteert u een EEG VCPT-bestand in de algemene gemiddelde montage en klikt u op ERP berekenen in het analysemenu. Klik op OK. Er verschijnt een venster met parameters van ERP-berekeningen. Selecteer uit de vier kleine vensters boven de grafiek met het label één, twee, drie en vier het onderdeel van belang in één venster en de optie geen in de andere.Selecteer in het rechter verticale menu het tijdsinterval van de interesse. Als u de golf voor gebeurtenisgerelateerde potentiëlen in kaart wilt brengen, klikt u met de rechtermuisknop op de geselecteerde tijd langs de x-as van een grafiek. Laat vervolgens de kaart los en selecteer deze toevoegen.De bijbehorende kaarten worden onder aan de pagina weergegeven. Als u het aantal omissies, commissies, gemiddelde reactietijd voor a-a GO en de realtime variabiliteit wilt bekijken, klikt u met de rechtermuisknop in het venster Met mogelijkheden en selecteert u groepsgegevens. De a-a GO-regel toont het aantal verzuimfouten, reactietijd en reactietijdvariabiliteit.De a-p NoGO-regel geeft het aantal commissiefouten weer. Selecteer onder analyse de vergelijking. Selecteer vervolgens het bestand van het onderwerp en het vergelijkingsbestand in het rechtervenster en klik op OK. Als u de gebeurtenisgerelateerde mogelijkheden wilt vergelijken met de referentiedatabase, selecteert u een vergelijking van de resultaten in het analysemenu en selecteert u het bestand van het onderwerp en de HBI-database.Klik vervolgens met de rechtermuisknop op het momentpunt en het kanaal van belang om het significantieniveau van de afwijking van de referentie te verkrijgen. Als u groepen wilt selecteren voor het evalueren van het potentiële verschil tussen gebeurtenissen, klikt u op de pijl bij één. Klik op twee voor referentiegebeurtenissen.Klik op drie om het verschil te zien. Selecteer voor actieve groep vier geen. Als u het tijdsinterval van belang wilt definiëren, voert u het tijdsinterval van en de duur in milliseconden in.Plaats vervolgens de cursor op het tijdstip en het interessekanaal en klik met de rechtermuisknop om kaart toevoegen te selecteren. Er wordt een kaart getoond met de afwijking van de referentie. Andere bestanden in plaats van de HBI-database kunnen worden geselecteerd voor vergelijkingen.Hier worden gebeurtenisgerelateerde potentiële correleert van disfunctie van proactieve cognitieve controle in de representatieve ADHD-groep getoond. Twee indices van proactieve cognitieve controle werden verminderd in de ADHD-groep in vergelijking met een gezonde controlegroep in deze analyse. In deze figuur, gebeurtenis-gerelateerde potentiële correleert van disfunctie van reactieve cognitieve controle in de ADHD-groep kan worden waargenomen.Twee indices van reactieve cognitieve controle werden ook verminderd in de ADHD-proefpersonen in vergelijking met de gezonde controlegroep. Om een hoogwaardige registratie te beveiligen, minimaliseert u de spier- en bewegingsartefacten zoveel mogelijk. Een beveiligde verbinding tussen de taak en WinEEG-computer is van cruciaal belang.Hoewel deze methoden deel uitmaken van een totaal klinisch onderzoek voor het genereren van hypothesen, kunnen ze geen methoden zoals klinische interviews, medische onderzoeken, neuropsychologische tests of observaties vervangen.

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Event Related Potentials (ERPs) and other EEG Based Methods for Extracting Biomarkers of Brain Dysfunction: Examples from Pediatric Attention Deficit/Hyperactivity Disorder (ADHD)

High Density Event-related Potential  Data Acquisition in Cognitive Neuroscience

High Density Event-gerelateerde Mogelijke data-acquisitie in Cognitive Neuroscience

Functional magnetic resonance imaging (fMRI) is currently the standard method of evaluating brain function in the field of Cognitive Neuroscience, in part ...

Combining Computer Game-Based Behavioural Experiments With High-Density EEG and Infrared Gaze Tracking

De combinatie van Computer Game-Based Behavioural experimenten met High-Density EEG en infrarood Gaze Tracking

Experimental paradigms are valuable insofar as the timing and other parameters of their stimuli are well specified and controlled, and insofar as they ...

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

Het in kaart brengen Corticale Dynamics Met Gelijktijdige MEG / EEG en Anatomisch beperkt Minimum-norm Schattingen: een auditieve aandacht Voorbeeld

Magneto- and electroencephalography (MEG/EEG) are neuroimaging techniques that provide a high temporal resolution particularly suitable to investigate the ...

Applications of EEG Neuroimaging Data: Event-related Potentials, Spectral Power, and Multiscale Entropy

Toepassingen van EEG Neuroimaging gegevens: Event-Related Potentials, Spectral Power, en Meerschalige Entropy

When considering human neuroimaging data, an appreciation of signal variability represents a fundamental innovation in the way we think about brain ...

In vivo Postnatal Electroporation and Time-lapse Imaging of Neuroblast Migration in Mouse Acute Brain Slices

In vivo Postnatal Electroporation and Time-lapse Imaging of Neuroblast Migration in Mouse Acute Brain Slices

In vivo Postnatale Elektroporatie en time-lapse imaging van neuroblast Migratie in Muis Acute Brain Slices

The subventricular zone (SVZ) is one of the main neurogenic niches in the postnatal brain. Here, neural progenitors proliferate and give rise to ...

Extracting Visual Evoked Potentials from EEG Data Recorded During fMRI-guided Transcranial Magnetic Stimulation

Extraheren Visual evoked potentials van EEG-gegevens opgenomen tijdens fMRI-geleide transcraniële magnetische stimulatie

Transcranial Magnetic Stimulation (TMS) is an effective method for establishing a causal link between a cortical area and cognitive/neurophysiological ...

Somatosensory Event-related Potentials from Orofacial Skin Stretch Stimulation

Somatosensorische-Event Related Potentials uit Orofacial Skin Stretch Stimulatie

Cortical processing associated with orofacial somatosensory function in speech has received limited experimental attention due to the difficulty of ...

New Methods to Study Gustatory Coding

Nieuwe methoden voor het bestuderen van Gustatorische codering

The sense of taste allows animals to detect chemicals in the environment, giving rise to behaviors critical for survival. When Gustatory Receptor Neurons ...

Acute In Vivo Electrophysiological Recordings of Local Field Potentials and Multi-unit Activity from the Hyperdirect Pathway in Anesthetized Rats

Acute In Vivo Electrophysiological Recordings of Local Field Potentials and Multi-unit Activity from the Hyperdirect Pathway in Anesthetized Rats

acuut<em&gt; In Vivo</em&gt; Elektrofysiologische opnamen van lokale veldpotentialen en multi-unit activiteit van de Hyperdirect Pathway in verdoofde ratten

Converging evidence shows that many neuropsychiatric diseases should be understood as disorders of large-scale neuronal networks. To better understand the ...

How to Find Effects of Stimulus Processing on Event Related Brain Potentials of Close Others when Hyperscanning Partners

Hoe vinden effecten van Stimulus verwerking op gebeurtenis verwante hersenen potentieel van nauwe anderen wanneer Hyperscanning Partners

The partners of each pair must be able to pass the McGill Friendship Questionnaire without communicating. Each partner is then seated in front of a screen ...