القشرية حيوية رسم الخرائط باستخدام MEG في وقت واحد / EEG ومقيدة في تقدير الحد الأدنى تشريحيا القواعد والمعايير: مثال الانتباه السمعية

الهدف العام من هذا الإجراء هو رسم خريطة للديناميكيات القشرية التي تكمن وراء الحالات المعرفية البشرية المختلفة. ويتم تحقيق ذلك أولاً من خلال التقاط بيانات تخطيط المغناطيسية الدماغية وتخطيط كهربية الدماغ، أو MEG وEEG باختصار، بينما يقوم المفحوص بأداء مهمة سلوكية. أما الخطوة الثانية فهي الحصول على البيانات التشريحية باستخدام تتابعات MRI ذات الصلة.

يتم بعد ذلك إجراء التسجيل المشترك لإنشاء تطابق مكاني بين مواقع مستشعرات MEG و EEG والمعلومات التشريحية. وتتمثل الخطوة النهائية في استخدام نهج التصوير العكسي لرسم خرائط لأنشطة دماغ الفرد على الحيز القشري. وفي النهاية، يُستخدم الاستدلال الإحصائي القائم على نظام إحداثيات مشترك يعتمد على السطح لاكتشاف الأنماط المكانية والزمانية ذات الدلالة التي تميز حالة معرفية عن أخرى.

سيقوم إريك لوسون وروس مادوكس بشرح الإجراء. بالنسبة لباحثي ما بعد الدكتوراه في مختبري، ابدأ هذا البروتوكول بالحصول على صور رنين مغناطيسي هيكلية للشخص الخاضع للدراسة. أولاً، قم بإجراء مسح رنين مغناطيسي هيكلي باستخدام تسلسل صدى التدرج السريع المعد بواسطة المغنطة (MP RAGE) أو تسلسل مشابه.

قد تستغرق هذه السلسلة من خمس إلى 10 دقائق بناءً على دقة المسح المحددة وبروتوكول التصوير المستخدم إذا كانت بيانات EEG ستُستخدم لتحليل التصوير العكسي. قم أيضاً بإجراء مسحي MRI بتقنية اللقطات السريعة ذات الزاوية المنخفضة أو تقنية flash. توفر تسلسلات flash هذه تبايناً نسيجياً مختلفاً عن تسلسلات MP rage القياسية.

بمجرد اكتمال التصوير، استخدم برمجيات MNE و free surfer لإعادة بناء أسطح الجلد والجمجمة الخارجية والجمجمة الداخلية من صور MP rage و flash. ثم استخدم هذه الأسطح لإنشاء نموذج عناصر حدودية (boundary element model أو bem) مكون من ثلاث طبقات قبل تجربة MEG. اختبر أولاً الكمونات السمعية والبصرية لضمان سلامة التوقيت.

استخدم ميكروفوناً وجهاز DDE للتصوير متصلين بالشاشة، وتأكد لاحقاً من عدم وجود أي اهتزاز ملحوظ. قد يتطلب ذلك ضبط جهاز عرض العروض التقديمية على دقة العرض الأصلية. بعد ذلك، قم بتجهيز الخاضع للاختبار للتسجيل، مع الرجوع إلى المقال المرئي السابق الذي أعده luital للحصول على تفاصيل تحضير أقطاب تخطيط الكهرباء والأقطاب المرجعية، بالإضافة إلى رقمنة العلامات المرجعية للخاضع للاختبار، وملفات مؤشر وضع الرأس، وأقطاب تخطيط كهربائية الدماغ (EEG).

بمجرد جلوس الخاضع للاختبار بشكل مريح في وضعية قياس MEG للرأس، وباستخدام مؤشر وضعية الرأس أو ملفات HPI، ابدأ التسجيل وباشر تقديم المحفزات السمعية والبصرية. يلاحظ أن قياسات HPI يمكن أخذها بشكل مستمر أيضاً. يجب على الخاضع للاختبار الاستجابة للمحفزات السمعية والبصرية عبر صندوق أزرار بصري أثناء أداء مهمة سلوكية سمعية بصرية.

هنا يقوم المبحوث بالإبلاغ عن "الشعاع" والرقم الناشئين من نصف المجال البصري وفقاً لما وجهه التنبيه البصري. وفي بعض الأحيان، يتم توجيه المبحوثين بصرياً لتحويل الانتباه إلى نصف المجال المقابل في منتصف التجربة. ولدراسة تحويل الانتباه السمعي، تتوفر العديد من الحلول البرمجية والعتادية لتنفيذ عملية تقديم المثيرات.

هنا، يتم استخدام Tucker Davis Technologies RZ six لتقديم المحفزات السمعية وختم المشغلات، مع استخدام psych toolbox لتقديم المحفزات البصرية، وكلاهما يتم التحكم فيهما بواسطة matlab. لبدء معالجة البيانات، قم بمطابقة بيانات EEG مع التصوير الرنيني المغناطيسي (MR) الهيكلي باستخدام برنامج MNE كما هو موضح هنا؛ أولاً، قم بتحميل بيانات الجهاز الرقمي في نموذج الرأس المعاد بناؤه للتصوير الرنيني المغناطيسي الخاص بالخاضع للاختبار. بعد ذلك، اختر المعالم المرجعية لبدء عملية التسجيل المشترك، ثم انتقل إلى استخدام إجراء المحاذاة التلقائية لإكمال تحويل الإحداثيات.

ثم يتم ربط موقع كل ثنائي قطب في حيز المصدر بموقع كل مستشعر. ادمج بيانات مؤشر وضع الرأس المسجلة لحساب الحل الأمامي باستخدام نموذج عنصر الحدود ثلاثي الطبقات لزيادة نسبة الإشارة إلى الضوضاء في البيانات بشكل أكبر. قم بتطبيق إزالة الآثار الاصطناعية في النطاق الزمني، مثل إزالة الفترات التي تحتوي على إشارات ذات سعة عالية بشكل غير طبيعي ناتجة عن حدوث نبضات مفاجئة في إحدى القنوات.

قم أيضاً بتطبيق إزالة الشوائب في نطاق التردد، مثل ترشيح نطاق الثلمة (band notch filtering) عند تردد الخط 50 أو 60 هرتز، واستخدم إسقاط فضاء الإشارة (signal space projection) أو تقنيات أخرى لتقليل الضوضاء مثل فصل فضاء الإشارة (signal space separation) لإسقاط أو فصل أنماط المجال المكاني عن تلوث المجال البيئي المحيط أو غيرها من الإشارات الفسيولوجية غير المرغوب فيها، مثل تلك المرتبطة برمش العين والشوائب القلبية. الآن، قم بإنشاء فيلم دماغي لتقدير ثنائي القطب الموزع، والذي يمثل التقدير الحالي عند كل موقع لثنائي القطب في فضاء المصدر عبر الزمن لكل حالة تجريبية. وبناءً على الخصائص الزمنية للتصميم التجريبي، يمكن دمج البيانات زمنياً عن طريق حساب متوسط التقديرات الحالية باستخدام نوافذ زمنية غير متداخلة لمواصلة تحليل التحول (morph).

يتم إسقاط مقاطع فيديو الدماغ التي تم إنشاؤها مسبقاً لكل مفحوص على حيز قشري مشترك بناءً على نظام إحداثيات قائم على السطح يقوم بمحاذاة الأنماط القشرية الفردية بشكل أمثل. وهذا يتيح مقارنة أو حساب متوسط الأنشطة القشرية عبر مختلف المفحوصين. ولتطبيق نهج منطقة الاهتمام، يمكن تحديد مناطق الاهتمام تشريحياً، على سبيل المثال، عبر خوارزمية تقسيم تلقائية، و/أو وظيفياً عن طريق تسجيل مهمة تحديد موقع وظيفي مثل مهمة "go no-go" لتحديد المناطق المحركة للعين. كما يمكن حصر التحليل بشكل أكبر في وقت اهتمام محدد يتناسب مع النموذج التجريبي المستخدم، على سبيل المثال، حصره في فترة زمنية تسبق مباشرة بداية المحفزات الصوتية وتليها.

يمكن أيضاً استخدام استنتاجات إحصائية أخرى مرتبطة بتحليل السلاسل الزمنية باستخدام النموذج السلوكي الموضح أعلاه. نرى هنا نتائج ممثلة باستخدام إجراء التجميع المكاني الزماني غير المعلمي. وقد تبين أن الحقل العيني الجبهي الأيمن يكون ذا دلالة إحصائية عندما يقوم خاضع للتجربة بمهمة إعادة التوجه مقارنة بمهمة قياسية.

باستخدام نهج منطقة الاهتمام (ROI)، يتم عرض المخطط الزمني لمجال العين الجبهي الأيمن إلى جانب الفترة الزمنية التي تختلف فيها هاتان الحالتان بشكل ملحوظ. بعد مشاهدة هذا الفيديو، يجب أن تتكون لديك فكرة جيدة عن كيفية استخدام M-E-G-E-E-G والتصوير بالرنين المغناطيسي (MRI) لرسم خرائط الديناميكيات القشرية في المهام السلوكية المختلفة. ومن خلال توظيف المناهج الإحصائية المناسبة، يمكنك اكتشاف أنماط زمانية ومكانية مختلفة تميز بين الحالات المعرفية.

شكراً للمشاهدة وتمنياتنا لكم بالتوفيق في تجاربكم.