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

Эта работа была поддержана грантом Национального исследовательского фонда Кореи (NRF), финансируемым правительством Кореи (MSIT) (No. NRF-2022R1A2C1006046), в рамках Программы оригинальных технологических исследований в области науки о мозге через Национальный исследовательский фонд Кореи (NRF), финансируемой Министерством образования, науки и технологий (2019M3C7A1031995), грантом Национального исследовательского фонда Кореи (NRF), финансируемой правительством Кореи (MSIT) (No. NRF-2022R1A6A3A13053491) и MSIT (Министерство науки и ИКТ), Корея, в рамках программы поддержки ITRC (Исследовательский центр информационных технологий) (IITP-2023-RS-2023-00258971), курируемой IITP (Институт планирования и оценки информационных и коммуникационных технологий).

Все экспериментальные процедуры были рассмотрены и одобрены Институциональным наблюдательным советом больницы Бундан Сеульского национального университета. Для экспериментов в этом исследовании было набрано 34 участника с инсультом. От всех участников было получено подписанное инф...

<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>

В этом исследовании был представлен эксперимент ЭЭГ для измерения активности нейронов, связанной с движением верхних конечностей, у людей с инсультом. Экспериментальная парадигма и методы регистрации и анализа ЭЭГ были применены для определения паттернов ЭРД в ипсилезиональной и кон...

Двигательные нарушения верхних конечностей являются одним из наиболее распространенных последствий инсульта и связаны с ограничениями в повседневной деятельности 1,2. Известно, что альфа (8-13 Гц) и бета (13-30 Гц) полосные ритмы тесно связаны с движениями. В частности, исследования показали, что измененная нейронная активность в альфа- и нижнем бета-диапазонах (12-20 Гц) частот при движении нарушенной конечности коррелирует со степенью двигательных нарушений у лиц с инсультом 3,4,5. Основываясь на этих результатах, электроэнцефалография (ЭЭГ) стала потенциальным биомаркером, отражающим как тяжесть двигательных нарушений, так и возможность моторного восстановления 6,7. Тем не менее, ранее разработанные биомаркеры на основе ЭЭГ оказались недостаточными для изучения характеристик двигательных нарушений у людей с инсультом, в основном из-за того, что они полагались на данные ЭЭГ в состоянии покоя, а не на данные ЭЭГ, вызванные задачей 8,9,10. Сложная обработка информации, связанная с двигательными нарушениями, такими как взаимодействие между ипсилезионным и контралесионным полушариями, может быть выявлена только с помощью данных ЭЭГ, индуцированной задачей, а не ЭЭГ в состоянии покоя. Таким образом, необходимы дальнейшие исследования не только для изучения взаимосвязи между активностью нейронов и характеристиками двигательных нарушений, но и для выяснения полезности ЭЭГ, генерируемой во время движения поврежденной части тела, в качестве потенциального биомаркера двигательных нарушений у лиц с инсультом11.
Внедрение ЭЭГ для оценки поведенческих эффектов требует парадигм и протоколов для конкретных задач. На сегодняшний день были предложены различные протоколы ЭЭГ12, в которых люди с инсультом выполняли воображаемые или реальные движения, чтобы вызвать связанную с движением активность мозга11,13. В случае воображаемых движений около 53,7% участников не могли определенно представить себе соответствующее движение (так называемое «безграмотность») и, таким образом, не смогливызвать связанную с движением активность мозга. Более того, лицам с тяжелым инсультом трудно двигать всей верхней конечностью, и существует вероятность возникновения ненужных артефактов при сборе данных из-за нестабильных движений. Таким образом, для получения высококачественных данных ЭЭГ и нейрофизиологически интерпретируемых результатов требуется руководство, основанное на экспертных ноу-хау. В этом исследовании мы всесторонне разработали экспериментальную парадигму для людей с инсультом для выполнения относительно простой задачи по движению рук и предоставили экспериментальную процедуру с подробным руководством.
Излагая визуализированный протокол эксперимента в этой статье, мы стремились проиллюстрировать конкретные концепции и методы, используемые для регистрации и анализа нейронной активности, связанной с движением верхней конечности, с помощью системы ЭЭГ. Демонстрируя разницу в активности нейронов с помощью ЭЭГ между паретичными и непаретическими верхними конечностями у участников с гемиплегическим инсультом, это исследование было направлено на то, чтобы представить возможность проведения ЭЭГ с использованием описанного протокола в качестве потенциального биомаркера тяжести двигательных нарушений у лиц с инсультом в поперечном контексте.

<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

Изменение сигналов электроэнцефалографии (ЭЭГ) во время специфического движения поврежденной конечности было зарегистрировано в качестве потенциального биомаркера тяжести двигательных нарушений и для прогнозирования восстановления моторики у лиц с инсультом. При проведении ЭЭГ-экспериментов требуются подробные парадигмы и хорошо организованные протоколы экспериментов для получения надежных и интерпретируемых результатов. В этом протоколе мы иллюстрируем специфическую парадигму с движением верхних конечностей, а также методы и приемы, необходимые для сбора и анализа данных ЭЭГ. Парадигма состоит из 1 минуты отдыха, за которой следуют 10 попыток, включающих чередующиеся 5 с и 3 с состояния покоя и задачи (разгибание рук) соответственно в течение 4 сеансов. Сигналы ЭЭГ регистрировались с помощью 32 электродов кожи головы Ag/AgCl с частотой дискретизации 1000 Гц. Был проведен анализ спектральных возмущений, связанных с движением конечностей, и анализ функциональной сети на глобальном уровне в диапазоне частот с низким бета (12-20 Гц). Репрезентативные результаты показали изменение функциональной сети низкобета-диапазонов частот ЭЭГ при движении поврежденной верхней конечности, и измененная функциональная сеть была связана со степенью двигательных нарушений у пациентов с хроническим инсультом. Полученные результаты демонстрируют целесообразность экспериментальной парадигмы при измерениях ЭЭГ при движении верхних конечностей у лиц с инсультом. Необходимы дальнейшие исследования с использованием этой парадигмы для определения потенциальной ценности сигналов ЭЭГ в качестве биомаркеров двигательных нарушений и восстановления.

На рисунке 7 представлены топографические карты ERD с низким бета-коэффициентом для каждой задачи движения руки. В контралесионном полушарии наблюдался значительно сильный ЭРД с низким бета-коэффициентом по сравнению с ипсилезионным полушарием как для пораженных, так и...

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

Протокол эксперимента демонстрирует парадигму получения и анализа сигналов электроэнцефалографии (ЭЭГ) при движении верхних конечностей у лиц с инсультом. Изменение функциональной сети низкобета-диапазонов частот ЭЭГ наблюдалось при движении нарушенной верхней конечности и ассоциировалось со степенью двигательных нарушений.

Сетевые индексы электроэнцефалографии как биомаркеры поражения верхних конечностей при хроническом инсульте

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

Наш протокол может помочь исследовать специфическую для задачи нейроактивность пациента с инсультом, тем самым находя потенциальные биомаркеры степени двигательных нарушений и двигательного восстановления у них. Наш метод использует специфическую ЭЭГ для выявления сложных воспалительных процессов, связанных с двигательными нарушениями у пациентов с инсультом. Это включает в себя раскрытие взаимодействия между ипсилезионным и контралесионным полушариями.Этот метод оценивает нейрофизиологию двигательных нарушений у пациентов, перенесших инсульт. В сочетании с оценкой двигательной функции он предлагает всесторонний анализ двигательных дефицитов. Индексы, измеренные с помощью этой парадигмы, имеют потенциал в качестве биомаркера восстановления зрительного нерва у пациента с инсультом.В исследовании использование этой парадигмы позволит получить представление о нейрофизиологии двигательного дефицита и восстановления. После набора пациентов. Покажите два визуальных стимула, закрытый и открытый, в течение 30 секунд каждый в центре монитора, чтобы измерить исходные данные электроэнцефалограммы (ЭЭГ) в состоянии покоя.Во время которого участник закрывает и открывает глаза. Затем в течение трех секунд показывайте изображение движения рук, чтобы проинструктировать участника сделать движение с вытягиванием руки. После этого отобразите метку фиксации в течение пяти секунд, чтобы обеспечить период отдыха.Усадите участника в удобное кресло лицом к монитору. Чтобы обеспечить точные измерения ЭЭГ, выберите шапочку для ЭЭГ подходящего размера в зависимости от размера головы участника. Найдите положение Cz в соответствии с Международной системой 10-20, как описано в рукописи, и расположите его так, чтобы электрод Cz совпал с местоположением Cz индивидуума.После того, как шапочка для ЭЭГ будет правильно установлена, прикрепите 32 серебряных/хлоридных электрода для кожи головы в соответствии с расширенной международной системой 10-10 с заземляющим и референсным электродами на FPz и FCz соответственно. Включите систему ЭЭГ. Перейдите в раздел «Конфигурация» и выберите «Усилитель».Выберите LiveAmp и нажмите OK. Найдите функцию LiveAmp, чтобы установить беспроводное соединение. Затем отрегулируйте уровень импеданса между электродами ЭЭГ и кожей головы с помощью проводящего геля. Используйте гель для фиксации волос, чтобы не засорять электроды и кожу головы.Выполните функцию проверки импеданса, чтобы контролировать уровень импеданса каждого электрода. Затем выполните функцию Мониторинг, чтобы убедиться, что все электроды имеют одинаковые уровни амплитуды при мониторинге сигналов ЭЭГ в режиме реального времени. Для стабильного получения данных ЭЭГ используйте два отдельных персональных компьютера для представления внешних стимулов и записи данных ЭЭГ.Затем создайте программу стимуляции для предъявления экспериментальных стимулов участникам с помощью программного обеспечения для программирования, основанного на экспериментальной парадигме. Запустите программу в режиме мониторинга, чтобы представить экспериментальные стимулы. Убедитесь, что информация о событии точно отмечена в нижней части программного обеспечения для записи ЭЭГ каждый раз, когда отображается стимул.Запустите программное обеспечение для регистрации ЭЭГ и запустите программу предъявления стимулов, разработанную в соответствии с экспериментальной парадигмой, используя программное обеспечение для программирования, чтобы избежать упущения данных. Затем приступают к измерению ЭЭГ с частотой дискретизации 1000 герц, следуя экспериментальной парадигме. Показаны топографические карты ERD с низким бета-коэффициентом для каждой задачи движения руки.В контралесионном полушарии наблюдался значительно более низкий уровень бета-ЭРД по сравнению с ипсилезионным полушарием как для пораженных, так и для незатронутых задач движения рук. Количественные результаты четырех взвешенных характеристик сети глобального уровня показали, что индексы силы и коэффициента кластеризации были значительно снижены при выполнении задания на движение рук по сравнению с заданием на движение кисти без изменений. Длина пути значительно увеличивалась во время выполнения задания на движение руки.Между этими двумя задачами не было существенной разницы в малости мира. Коэффициент кластеризации ипсиконтралесиональной сети альфа-диапазона и малость мира показали положительную корреляцию с оценкой FMA, в то время как длина пути отрицательно коррелировала с оценкой FMA. Для получения качественных данных ЭЭГ крайне важно правильно расположить электроды ЭЭГ в отведенных для них положениях и отрегулировать уровень импеданса между электродами и кожей головы.Методика оценивает нейрофизиологию двигательных нарушений у пациентов с инсультом в условиях клинико-лабораторных исследований. Это даст возможность клиническим исследователям исследовать нейрофизиологию двигательных нарушений.

Research

JoVE Journal

Neuroscience

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

Боковой Хронический Черепно Окно Подготовка Включает<em&gt; В Vivo</em&gt; Наблюдение После Дистальный средней мозговой артерии у мышей Occlusion

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

Оценка Биоэнергетической функции в церебральный эндотелиальных клеток сосудов

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

Измеряя эндоцитоза синаптических пузырьков в культивированный Нейроны гиппокампа

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

Модель в Ovo для тестирования инсулин подражательный соединений

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

Совместное использование текущего транскраниальной прямой стимуляции и роботизированной терапии для верхней конечности

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

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

Новые целевые парадигмы, чтобы вызвать быстрые visuomotor ответы на человека верхней конечности мышц

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

Влияние двигательных условий на целевую кинематику и компенсацию туловища у выживших после хронического инсульта

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

Полу количественное определение плотности дофаминергических нейронов в Чернии субстанции моделей грызунов с использованием автоматизированного анализа изображений

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

Reliable Acquisition of Electroencephalography Data during Simultaneous Electroencephalography and Functional MRI

Достоверная получение данных электроэнцефалографии при одновременной электроэнцефалографии и функциональной МРТ

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

Evaluation of Motor Impairment in C. elegans Models of Amyotrophic Lateral Sclerosis

Evaluation of Motor Impairment in C. elegans Models of Amyotrophic Lateral Sclerosis

Оценка двигательных нарушений в моделях C. elegans бокового амиотрофического склероза

The neurodegenerative disease amyotrophic lateral sclerosis (ALS) features progressive loss of motor neurons accompanied by muscle weakness and motor ...