Name: electroencephalography network indices as biomarkers of upper limb impairment in chronic stroke
Uploaded: 2023-07-14T14:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Electroencephalography Network Indices as Biomarkers of Upper Limb Impairment in Chronic Stroke at JoVE.com

Dette arbejde blev støttet af National Research Foundation of Korea (NRF) tilskud finansieret af Koreas regering (MSIT) (nr. NRF-2022R1A2C1006046), af Original Technology Research Program for Brain Science gennem National Research Foundation of Korea (NRF) finansieret af Ministeriet for Uddannelse, Videnskab og Teknologi (2019M3C7A1031995), af National Research Foundation of Korea (NRF) tilskud finansieret af Koreas regering (MSIT) (nr. NRF-2022R1A6A3A13053491) og af MSIT (Ministeriet for Videnskab og IKT), Korea, under ITRC (Information Technology Research Center) supportprogram (IITP-2023-RS-2023-00258971) under tilsyn af IITP (Institute for Information & Communications Technology Planning &; Evaluation).

Alle eksperimentelle procedurer blev gennemgået og godkendt af Institutional Review Board of Seoul National University Bundang Hospital. Til eksperimenterne i denne undersøgelse blev 34 deltagere med slagtilfælde rekrutteret. Der blev indhentet underskrevet informeret samtykke fra alle deltagere. Et underskrevet informeret samtykke blev indhentet fra en juridisk repræsentant, hvis en deltager opfyldte kriterierne, men ikke kunne underskrive samtykkeerklæringen på grund af handicap.
<strong...

<ol>
	<li>Faria-Fortini, I., Michaelsen, S. M., Cassiano, J. G., Teixeira-Salmela, L. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Upper+extremity+function+in+stroke+subjects:+Relationships+between+the+international+classification+of+functioning,+disability,+and+health+domains.">Upper extremity function in stroke subjects: Relationships between the international classification of functioning, disability, and health domains.</a> Journal of Hand Therapy. 24 (3), 257-265 (2011).</li><li>Veerbeek, J. M., Kwakkel, G., van Wegen, E. E., Ket, J. C., Heymans, M. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Early+prediction+of+outcome+of+activities+of+daily+living+after+stroke:+a+systematic+review.">Early prediction of outcome of activities of daily living after stroke: a systematic review.</a> Stroke. 42 (5), 1482-1488 (2011).</li><li>Babiloni, C., 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=Human+movement-related+potentials+vs+desynchronization+of+EEG+alpha+rhythm:+a+high-resolution+EEG+study.">Human movement-related potentials vs desynchronization of EEG alpha rhythm: a high-resolution EEG study.</a> Neuroimage. 10 (6), 658-665 (1999).</li><li>Giaquinto, S., Cobianchi, A., Macera, F., Nolfe, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=EEG+recordings+in+the+course+of+recovery+from+stroke.">EEG recordings in the course of recovery from stroke.</a> Stroke. 25 (11), 2204-2209 (1994).</li><li>Bartur, G., Pratt, H., Soroker, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Changes+in+mu+and+beta+amplitude+of+the+EEG+during+upper+limb+movement+correlate+with+motor+impairment+and+structural+damage+in+subacute+stroke.">Changes in mu and beta amplitude of the EEG during upper limb movement correlate with motor impairment and structural damage in subacute stroke.</a> Clinical Neurophysiology. 130 (9), 1644-1651 (2019).</li><li>Boyd, L. 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=Biomarkers+of+stroke+recovery:+Consensus-based+core+recommendations+from+the+Stroke+Recovery+and+Rehabilitation+Roundtable.">Biomarkers of stroke recovery: Consensus-based core recommendations from the Stroke Recovery and Rehabilitation Roundtable.</a> International Journal of Stroke. 12 (5), 480-493 (2017).</li><li>Thibaut, 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=Using+brain+oscillations+and+corticospinal+excitability+to+understand+and+predict+post-stroke+motor+function.">Using brain oscillations and corticospinal excitability to understand and predict post-stroke motor function.</a> Frontiers in Neurology. 8, 187 (2017).</li><li>Caliandro, 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=Small-world+characteristics+of+cortical+connectivity+changes+in+acute+stroke.">Small-world characteristics of cortical connectivity changes in acute stroke.</a> Neurorehabilitation and Neural Repair. 31 (1), 81-94 (2017).</li><li>Saes, M., 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=Is+Resting-state+EEG+longitudinally+associated+with+recovery+of+clinical+neurological+impairments+early+poststroke?+A+prospective+cohort+study.">Is Resting-state EEG longitudinally associated with recovery of clinical neurological impairments early poststroke? A prospective cohort study.</a> Neurorehabilitation and Neural Repair. 34 (5), 389-402 (2020).</li><li>Vecchio, 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=Cortical+connectivity+from+EEG+data+in+acute+stroke:+A+study+via+graph+theory+as+a+potential+biomarker+for+functional+recovery.">Cortical connectivity from EEG data in acute stroke: A study via graph theory as a potential biomarker for functional recovery.</a> International Journal of Psychophysiology. 146, 133-138 (2019).</li><li>Ang, K. 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=A+randomized+controlled+trial+of+EEG-based+motor+imagery+brain-computer+interface+robotic+rehabilitation+for+stroke.">A randomized controlled trial of EEG-based motor imagery brain-computer interface robotic rehabilitation for stroke.</a> Clinical EEG and Neuroscience. 46 (4), 310-320 (2015).</li><li>Abiri, R., Borhani, S., Sellers, E. W., Jiang, Y., Zhao, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+comprehensive+review+of+EEG-based+brain-computer+interface+paradigms.">A comprehensive review of EEG-based brain-computer interface paradigms.</a> Journal of Neural Engineering. 16 (1), 011001 (2019).</li><li>Antelis, J. M., Montesano, L., Ramos-Murguialday, A., Birbaumer, N., Minguez, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Decoding+upper+limb+movement+attempt+from+EEG+measurements+of+the+contralesional+motor+cortex+in+chronic+stroke+patients.">Decoding upper limb movement attempt from EEG measurements of the contralesional motor cortex in chronic stroke patients.</a> IEEE Transactions on Biomedical Engineering. 64 (1), 99-111 (2017).</li><li>Lee, M. H., 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=EEG+dataset+and+OpenBMI+toolbox+for+three+BCI+paradigms:+an+investigation+into+BCI+illiteracy.">EEG dataset and OpenBMI toolbox for three BCI paradigms: an investigation into BCI illiteracy.</a> Gigascience. 8 (5), giz002 (2019).</li><li>Jasper, H. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Report+of+the+committee+on+methods+of+clinical+examination+in+electroencephalography:+1957.">Report of the committee on methods of clinical examination in electroencephalography: 1957.</a> Electroencephalography and Clinical Neurophysiology. 10, 370-375 (1958).</li><li>Chatrian, G. E., Lettich, E., Nelson, P. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ten+percent+electrode+system+for+topographic+studies+of+spontaneous+and+evoked+EEG+activities.">Ten percent electrode system for topographic studies of spontaneous and evoked EEG activities.</a> American Journal of EEG technology. 25 (2), 83-92 (1985).</li><li>Shim, M., 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=Altered+functional+networks+of+alpha+and+low-beta+bands+during+upper+limb+movement+and+association+with+motor+impairment+in+chronic+stroke.">Altered functional networks of alpha and low-beta bands during upper limb movement and association with motor impairment in chronic stroke.</a> Brain Connectivity. , (2021).</li><li>Semlitsch, H. V., Anderer, P., Schuster, P., Presslich, O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+solution+for+reliable+and+valid+reduction+of+ocular+artifacts,+applied+to+the+P300+ERP.">A solution for reliable and valid reduction of ocular artifacts, applied to the P300 ERP.</a> Psychophysiology. 23 (6), 695-703 (1986).</li><li>Kim, Y. W., 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=Riemannian+classifier+enhances+the+accuracy+of+machine-learning-based+diagnosis+of+PTSD+using+resting+EEG.">Riemannian classifier enhances the accuracy of machine-learning-based diagnosis of PTSD using resting EEG.</a> Progress in Neuropsychopharmacology &amp; Biological Psychiatry. 102, 109960 (2020).</li><li>Griffin, D., Lim, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Signal+estimation+from+modified+short-time+Fourier+transform.">Signal estimation from modified short-time Fourier transform.</a> IEEE Transactions on Acoustics, Speech, and Signal Processing. 32 (2), 236-243 (1984).</li><li>Lachaux, J. P., Rodriguez, E., Martinerie, J., Varela, F. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Measuring+phase+synchrony+in+brain+signals.">Measuring phase synchrony in brain signals.</a> Human Brain Mapping. 8 (4), 194-208 (1999).</li><li>Shim, M., Kim, D. W., Lee, S. H., Im, C. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Disruptions+in+small-world+cortical+functional+connectivity+network+during+an+auditory+oddball+paradigm+task+in+patients+with+schizophrenia.">Disruptions in small-world cortical functional connectivity network during an auditory oddball paradigm task in patients with schizophrenia.</a> Schizophrenia Research. 156 (2-3), 197-203 (2014).</li><li>Shim, M., Hwang, H. J., Lee, S. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Impaired+functional+cortical+networks+in+the+theta+frequency+band+of+patients+with+post-traumatic+stress+disorder+during+auditory-cognitive+processing.">Impaired functional cortical networks in the theta frequency band of patients with post-traumatic stress disorder during auditory-cognitive processing.</a> Frontiers in Psychiatry. 13, 811766 (2022).</li><li>Bassett, D. S., Bullmore, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Small-world+brain+networks.">Small-world brain networks.</a> Neuroscientist. 12 (6), 512-523 (2006).</li><li>Rubinov, M., Sporns, O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Complex+network+measures+of+brain+connectivity:+uses+and+interpretations.">Complex network measures of brain connectivity: uses and interpretations.</a> Neuroimage. 52 (3), 1059-1069 (2010).</li><li>Shiner, C. T., Tang, H., Johnson, B. W., McNulty, 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=Cortical+beta+oscillations+and+motor+thresholds+differ+across+the+spectrum+of+post-stroke+motor+impairment,+a+preliminary+MEG+and+TMS+study.">Cortical beta oscillations and motor thresholds differ across the spectrum of post-stroke motor impairment, a preliminary MEG and TMS study.</a> Brain Research. 1629, 26-37 (2015).</li><li>L&#243;pez-Larraz, E., Sarasola-Sanz, A., Irastorza-Landa, N., Birbaumer, N., Ramos-Murguialday, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Brain-machine+interfaces+for+rehabilitation+in+stroke:+A+review.">Brain-machine interfaces for rehabilitation in stroke: A review.</a> NeuroRehabilitation. 43 (1), 77-97 (2018).</li><li>Fong, K. N., Chan, C. C., Au, D. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Relationship+of+motor+and+cognitive+abilities+to+functional+performance+in+stroke+rehabilitation.">Relationship of motor and cognitive abilities to functional performance in stroke rehabilitation.</a> Brain Injury. 15 (5), 443-453 (2001).</li><li>Vecchio, 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=Acute+cerebellar+stroke+and+middle+cerebral+artery+stroke+exert+distinctive+modifications+on+functional+cortical+connectivity:+A+comparative+study+via+EEG+graph+theory.">Acute cerebellar stroke and middle cerebral artery stroke exert distinctive modifications on functional cortical connectivity: A comparative study via EEG graph theory.</a> Clinical Neurophysiology. 130 (6), 997-1007 (2019).</li><li>Hwang, H. J., Kwon, K., Im, C. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Neurofeedback-based+motor+imagery+training+for+brain-computer+interface+(BCI).">Neurofeedback-based motor imagery training for brain-computer interface (BCI).</a> Journal of Neuroscience Methods. 179 (1), 150-156 (2009).</li><li>Park, S. 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=Evaluation+of+feature+extraction+methods+for+EEG-based+brain-computer+interfaces+in+terms+of+robustness+to+slight+changes+in+electrode+locations.">Evaluation of feature extraction methods for EEG-based brain-computer interfaces in terms of robustness to slight changes in electrode locations.</a> Medical &amp; Biological Engineering &amp; Computing. 51 (5), 571-579 (2013).</li></ol>

Denne undersøgelse har introduceret et EEG-eksperiment til måling af øvre lemmers bevægelsesrelaterede neuronale aktiviteter hos personer med slagtilfælde. Det eksperimentelle paradigme og metoder til erhvervelse og analyse af EEG blev anvendt til at bestemme ERD-mønstrene i ipsilesional og contralesional motorisk cortex. 
Resultaterne af ERSP-kortene (figur 7) viste forskellen i graden af neuronal aktivering ved bevægelse af de svækkede og upåvirkede hæ...

Motorisk svækkelse af overekstremiteter er en af de mest almindelige konsekvenser af slagtilfælde og er relateret til begrænsninger i dagligdagens aktiviteter 1,2. Alfa (8-13 Hz) og beta (13-30 Hz) båndrytmer er kendt for at være tæt forbundet med bevægelser. Især har undersøgelser vist, at ændret neural aktivitet i alfa- og nedre beta-frekvensbåndet (12-20 Hz) under bevægelse af et nedsat lem er korreleret med graden af motorisk svækkelse hos personer med slagtilfælde 3,4,5. Baseret på disse fund er elektroencefalografi (EEG) opstået som en potentiel biomarkør, der afspejler både sværhedsgraden af motorisk svækkelse og muligheden for motorisk genopretning 6,7. Tidligere udviklede EEG-baserede biomarkører har imidlertid vist sig utilstrækkelige til at undersøge karakteristika ved motorisk svækkelse hos personer med slagtilfælde, hovedsageligt på grund af deres afhængighed af hviletilstands-EEG-data snarere end opgaveinducerede EEG-data 8,9,10. Kompleks informationsbehandling relateret til motoriske svækkelser, såsom interaktionen mellem ipsilesional og contralesional halvkugle, kan kun afsløres gennem opgaveinducerede EEG-data, ikke hviletilstands-EEG. Derfor er yderligere undersøgelser ikke kun nødvendige for at undersøge forholdet mellem neuronale aktiviteter og motoriske svækkelseskarakteristika og for at klarlægge nytten af EEG genereret under bevægelse af den svækkede kropsdel som en potentiel biomarkør for motorisk svækkelse hos personer med slagtilfælde11.
Implementering af EEG til vurdering af adfærdsmæssige effekter kræver opgavespecifikke paradigmer og protokoller. Til dato er forskellige EEG-protokoller blevet foreslået12, hvor personer med slagtilfælde udførte forestillede eller faktiske bevægelser for at fremkalde bevægelsesrelaterede hjerneaktiviteter11,13. I tilfælde af forestillede bevægelser kunne omkring 53,7% af deltagerne ikke helt sikkert forestille sig en tilsvarende bevægelse (kaldet "analfabetisme") og undlod således at fremkalde bevægelsesrelaterede hjerneaktiviteter14. Desuden er det vanskeligt for personer med alvorligt slagtilfælde at bevæge hele den øvre ekstremitet, og der er mulighed for unødvendige artefakter under dataindsamling på grund af ustabile bevægelser. Derfor er der behov for vejledning baseret på ekspertviden for at opnå opgaverelaterede EEG-data af høj kvalitet og neurofysiologisk fortolkelige resultater. I denne undersøgelse designede vi omfattende et eksperimentelt paradigme for personer med slagtilfælde til at udføre en relativt simpel håndbevægelsesopgave og leverede en eksperimentel procedure med detaljeret vejledning.
Ved at skitsere den visualiserede eksperimentelle protokol i denne artikel havde vi til formål at illustrere de specifikke begreber og metoder, der anvendes til erhvervelse og analyse af neuronale aktiviteter relateret til bevægelsen af overekstremiteten ved hjælp af et EEG-system. Ved at demonstrere forskellen i neuronale aktiviteter via EEG mellem de paretiske og ikke-paretiske øvre lemmer hos deltagere med hemiplegisk slagtilfælde havde denne undersøgelse til formål at præsentere gennemførligheden af EEG ved hjælp af den beskrevne protokol som en potentiel biomarkør for sværhedsgraden af motorisk svækkelse hos personer med slagtilfælde i en tværsnitssammenhæng.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>actiCAP</td>
			<td>Easycap, GmbH Ltd., Herrsching, Germany</td>
			<td>CAC-32-SAMW-56</td>
			<td>Textile EEG cap platform to accommodate EEG electrodes</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Brain Vision Recorder (Software)</td>
			<td>Brain Products GmBH Ltd., Munich, Germany</td>
			<td>-</td>
			<td>Software used to record EEG signal</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Curry 7 (Software)</td>
			<td>Compumedics, Australia</td>
			<td>-</td>
			<td>Software used in preprocessing of EEG data</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>LiveAmp</td>
			<td>Brain Products, GmbH Ltd., Gilching, Germany</td>
			<td>LA-055606-0348</td>
			<td>EEG system (amplifier) used for the measurement</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MATLAB R2019a (Software)</td>
			<td>MathWorks Inc., Natick, MA, USA</td>
			<td>-</td>
			<td>Software used to run the experimental stimulus and analyze the EEG data</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Recording PC</td>
			<td>Lenovo Group Limited, Hong Kong, China</td>
			<td>Model: X58K</td>
			<td> 
			Intel Core i7-7700HQ CPU@2.80 GHz, RAM 8 GB 
			/EEG data recording using Brain Vision Recorder</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sensor&#38;Trigger Extension(STE)</td>
			<td>Brain Products GmBH Ltd., Munich, Germany</td>
			<td>STE-055604-0162</td>
			<td>Adds physioloigcal signals to the EEG amplifier</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Splitter box</td>
			<td>Brain Products GmBH Ltd., Munich, Germany</td>
			<td>BP-135-1600</td>
			<td>Connects Ag/AgCl electrodes to the EEG amplifier</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Stimulation PC</td>
			<td>Hansung Corporation, Seoul, Korea</td>
			<td>Model: ThinkPad P71</td>
			<td> 
			Intel Core i7-8750H CPU@2.20 GHz, RAM 8 GB 
			Presenting stimulation screen using MATLAB</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>TriggerBox</td>
			<td>Brain Products GmBH Ltd., Munich, Germany</td>
			<td>BP-245-1010</td>
			<td>Receives trigger signal from PC and relay it to EEG recording system</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

electroencephalography network indices as biomarkers of upper limb impairment in chronic stroke

Ændring af elektroencefalografi (EEG) signaler under opgavespecifik bevægelse af det svækkede lem er blevet rapporteret som en potentiel biomarkør for sværhedsgraden af motorisk svækkelse og til forudsigelse af motorisk genopretning hos personer med slagtilfælde. Ved implementering af EEG-eksperimenter kræves detaljerede paradigmer og velorganiserede eksperimentprotokoller for at opnå robuste og fortolkelige resultater. I denne protokol illustrerer vi et opgavespecifikt paradigme med overekstremitetsbevægelse og metoder og teknikker, der er nødvendige for erhvervelse og analyse af EEG-data. Paradigmet består af 1 minuts hvile efterfulgt af 10 forsøg bestående af skiftevis 5 s og 3 s hvile og opgave (håndforlængelse) -tilstande over 4 sessioner. EEG-signaler blev erhvervet ved hjælp af 32 Ag / AgCl hovedbundselektroder med en samplinghastighed på 1.000 Hz. Begivenhedsrelateret spektral forstyrrelsesanalyse forbundet med lemmernes bevægelse og funktionelle netværksanalyser på globalt plan i lav-beta (12-20 Hz) frekvensbåndet blev udført. Repræsentative resultater viste en ændring af det funktionelle netværk af EEG-frekvensbånd med lav beta under bevægelse af den svækkede øvre ekstremitet, og det ændrede funktionelle netværk var forbundet med graden af motorisk svækkelse hos patienter med kronisk slagtilfælde. Resultaterne demonstrerer gennemførligheden af det eksperimentelle paradigme i EEG-målinger under bevægelse af overekstremiteter hos personer med slagtilfælde. Yderligere forskning ved hjælp af dette paradigme er nødvendig for at bestemme den potentielle værdi af EEG-signaler som biomarkører for motorisk svækkelse og genopretning.

Figur 7 viser de topografiske lavbeta-ERD-kort for hver håndbevægelsesopgave. En signifikant stærk lav-beta ERD blev observeret i den kontralesionale halvkugle sammenlignet med den ipsilesionale halvkugle for både de berørte og upåvirkede håndbevægelsesopgaver.
<img alt="Figure 7" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/64753/64753fig07.jpg"> Figur 7: Gennemsnitlige topograf...

Watch this Scientific Journal Video about Electroencephalography Network Indices as Biomarkers of Upper Limb Impairment in Chronic Stroke at JoVE.com

Electroencephalography Network Indices as Biomarkers of Upper Limb Impairment in Chronic Stroke

Den eksperimentelle protokol demonstrerer paradigmet for erhvervelse og analyse af elektroencefalografi (EEG) signaler under bevægelse af overekstremiteter hos personer med slagtilfælde. Ændringen af det funktionelle netværk af EEG-frekvensbånd med lav beta blev observeret under bevægelsen af den svækkede øvre lem og var forbundet med graden af motorisk svækkelse.

Elektroencefalografi netværksindekser som biomarkører for nedsat overekstremitet ved kronisk slagtilfælde

Alteration of electroencephalography (EEG) signals during task-specific movement of the impaired limb has been reported as a potential biomarker for the ...

Vores protokol kan hjælpe med at undersøge en opgavespecifik neuroaktivitet for patienter med slagtilfælde og derved finde potentielle biomarkører for graden af motoriske svækkelser og motorisk restitution i dem. Vores teknik bruger opgavespecifikt EEG til at afsløre indviklet inflammationsbehandling relateret til motoriske svækkelser hos patienter med slagtilfælde. Dette inkluderer afdækning af samspillet mellem den ipsilesionale og kontralesionale halvkugle.Denne metode vurderer neurofysiologien af motorisk svækkelse hos patienter med slagtilfælde. Når det kombineres med motorfunktionsevaluering, tilbyder det en omfattende analyse af deres motoriske underskud. Indekserne målt med dette paradigme har potentialet som en biomarkør for optisk genopretning hos patienter med slagtilfælde.For forskningen vil brugen af dette paradigme give indsigt i neurofysiologien af motorisk underskud og genopretning. Efter rekruttering af patienterne. Vis to visuelle stimuli, tæt og åben, i 30 sekunder hver på midten af en skærm for at måle baseline hviletilstand elektroencefalogram eller EEG, data.Under hvilken deltageren lukker og åbner øjnene. Præsenter derefter et håndbevægelsesbillede i tre sekunder for at instruere deltageren om at foretage en håndforlængelsesbevægelse. Følg dette ved at vise et fikseringsmærke i fem sekunder, hvilket giver mulighed for en hvileperiode.Sæt deltageren i en behagelig lænestol mod en skærm. For at sikre nøjagtige EEG-målinger skal du vælge en EEG-hætte i passende størrelse baseret på deltagerens hovedstørrelse. Find Cz-positionen baseret på det internationale 10-20-system som beskrevet i manuskriptet, og placer den for at justere Cz-elektroden med individets Cz-placering.Når EEG-hætten er korrekt placeret, fastgøres 32 sølv-/sølvchlorid-hovedbundselektroder til hovedbunden efter det udvidede internationale 10-10-system med jord- og referenceelektroderne ved henholdsvis FPz og FCz. Tænd for EEG-systemet. Gå til Konfiguration, og vælg derefter Forstærker.Vælg LiveAmp, og klik på OK. Søg efter LiveAmp-funktionen for at oprette en trådløs forbindelse. Juster derefter impedansniveauet mellem EEG-elektroderne og hovedbunden ved hjælp af ledende gel. Brug gelen til at ordne hår for at undgå at blokere elektroder og hovedbunden.Udfør impedanskontrolfunktionen for at overvåge impedansniveauet for hver elektrode. Udfør derefter overvågningsfunktionen for at bekræfte, at alle elektroder har lignende amplitudeniveauer i realtids EEG-signalovervågning. For stabil EEG-dataindsamling skal du bruge to separate personlige computere til at præsentere eksterne stimuli og registrere EEG-data.Opret derefter et stimuleringsprogram til præsentation af eksperimentelle stimuli til deltagere ved hjælp af programmeringssoftware baseret på det eksperimentelle paradigme. Udfør programmet i overvågningstilstand for at præsentere eksperimentelle stimuli. Bekræft, at hændelsesoplysningerne er nøjagtigt markeret i bunden af EEG-optagelsessoftwaren, hver gang der vises en stimulus.Start EEG-optagelsessoftwaren, og kør stimuluspræsentationsprogrammet udviklet i henhold til det eksperimentelle paradigme ved hjælp af programmeringssoftware for at undgå dataudeladelse. Fortsæt derefter med at måle EEG ved en prøveudtagningshastighed på 1.000 hertz efter det eksperimentelle paradigme. De topografiske lave beta ERD-kort for hver håndbevægelsesopgave vises.En signifikant stærk lav beta ERD blev observeret i den kontralesionale halvkugle sammenlignet med den ipsilesionale halvkugle for både de berørte og upåvirkede håndbevægelsesopgaver. De kvantitative resultater af de fire vægtede netværkskarakteristika på globalt plan viste, at både styrke- og klyngekoefficientindekserne blev signifikant reduceret under den berørte håndbevægelsesopgave sammenlignet med den upåvirkede håndbevægelsesopgave. Stilængden steg signifikant under den berørte håndbevægelsesopgave.Der var ingen signifikant forskel i småverden mellem de to opgaver. Alfabåndets ipsicontralesional netværksstyrkeklyngekoefficient og småverdenshed viste en positiv korrelation med FMA-scoren, mens stilængden var negativt korreleret med FMA-scoren. For at opnå EEG-data af høj kvalitet er det afgørende at placere EEG-elektroderne korrekt i deres udpegede positioner og regulere impedansniveauet mellem elektroderne og hovedbunden.Teknikken evaluerer neurofysiologien af motorisk svækkelse hos patienter med slagtilfælde i den kliniske laboratorieindstilling. Det vil give kliniske forskere mulighed for at undersøge neurofysiologien af motorisk svækkelse.

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Design and Assembly of an Ultra-light Motorized Microdrive for Chronic Neural Recordings in Small Animals

The ability to chronically record from populations of neurons in freely behaving animals has proven an invaluable tool for dissecting the function of ...

Lateral Chronic Cranial Window Preparation Enables In Vivo Observation Following Distal Middle Cerebral Artery Occlusion in Mice

Lateral Chronic Cranial Window Preparation Enables In Vivo Observation Following Distal Middle Cerebral Artery Occlusion in Mice

Lateral Kronisk Kranie Window Forberedelse Aktiverer<em&gt; In vivo</em&gt; Observation Efter Distal mellem-cerebral arterieokklusion i mus

Focal cerebral ischemia (i.e., ischemic stroke) may cause major brain injury, leading to a severe loss of neuronal function and consequently to a host of ...

Evaluation of Bioenergetic Function in Cerebral Vascular Endothelial Cells

Evaluering af bioenergetic Funktion i cerebrale vaskulære endotelceller

The integrity of the blood-brain-barrier (BBB) is critical to prevent brain injury. Cerebral vascular endothelial (CVE) cells are one of the cell types ...

Measuring Synaptic Vesicle Endocytosis in Cultured Hippocampal Neurons

Måling af Synaptic vesikel endocytose i kulturperler hippocampus neuroner

During endocytosis, fused synaptic vesicles are retrieved at nerve terminals, allowing for vesicle recycling and thus the maintenance of synaptic ...

An In Ovo Model for Testing Insulin-mimetic Compounds

An In Ovo Model for Testing Insulin-mimetic Compounds

En i Ovo Model til test Insulin-mimetiske forbindelser

Elevated blood glucose levels in type 2 diabetes mellitus (T2DM), a complex and multifactorial metabolic disease, are caused by insulin resistance and ...

The Combined Use of Transcranial Direct Current Stimulation and Robotic Therapy for the Upper Limb

Den kombinerede brug af transkranial direkte nuværende Stimulation og robot terapi for overekstremiteterne

Neurologic disorders such as stroke and cerebral palsy are leading causes of long-term disability and can lead to severe incapacity and restriction of ...

Time-lapse Live Imaging and Quantification of Fast Dendritic Branch Dynamics in Developing Drosophila Neurons

Time-lapse Live Imaging and Quantification of Fast Dendritic Branch Dynamics in Developing Drosophila Neurons

Time-lapse Live Imaging og kvantificering af hurtig dendritiske gren dynamik i at udvikle Drosophila neuroner

Highly motile dendritic filopodia are widely present in neurons at early developmental stages. These exploratory dynamic branches sample the surrounding ...

An Emerging Target Paradigm to Evoke Fast Visuomotor Responses on Human Upper Limb Muscles

En emerging Target Paradigm at fremkalde Hurtig Visuomotor Svar på Human Upper Limb Muskler

To reach towards a seen object, visual information has to be transformed into motor commands. Visual information such as the object&#8217;s color, shape, ...

The Impact of Motor Task Conditions on Goal-Directed Arm Reaching Kinematics and Trunk Compensation in Chronic Stroke Survivors

Virkningen af Motor Task Betingelser på målrettet Arm Nå Kinematics og Trunk Kompensation i kroniske Stroke Survivors

Trunk compensation is the most common movement strategy to substitute for upper extremity (UE) motor deficits in chronic stroke survivors. There is a lack ...

Semi-Quantitative Determination of Dopaminergic Neuron Density in the Substantia Nigra of Rodent Models using Automated Image Analysis

Semi-kvantitativ bestemmelse af dopaminergisk neurontæthed i Substantia Nigra af gnavermodeller ved hjælp af automatiseret billedanalyse

Estimation of the number of dopaminergic neurons in the substantia nigra is a key method in pre-clinical Parkinson's disease research. Currently, unbiased ...