2020年3月12日
脑电图方法被用于提取脑功能障碍的生物标志物。重点是在提示性GO/NOGO任务中记录的多通道事件相关电位(ERPs)。对非脑源性伪迹进行校正后,将事件相关电位与常模数据进行比较。示例涉及用于注意缺陷多动障碍(ADHD)诊断的生物标志物以及药物治疗反应的预测。
将脑电图谱和事件相关电位(ERPs)与数据库进行比较,可以提供有关脑功能的重要信息。这些技术的优势在于具有非侵入性、成本较低,并且能够与大量科学研究相关联。本次演示将由玛丽亚·达尼尔森(Maria Danielsen)进行,她是一名心理学专业候选人,在我们诊所担任技术员已有约两年时间。
要创建相应的脑电图(EEG)数据文件,请在软件中点击文件(File)和新建(New)。受试者的卡片将显示在屏幕上。填写完所有适当的信息后,测量受试者头部的鼻根-枕外隆突距离。
额极电极的中心应位于鼻根上方该距离10%处的一条水平线上。在耳垂上涂抹皮肤准备凝胶,并用导电电极凝胶填充耳部电极杯。安装耳部电极,并将帽状电极对称地戴在头部,使额极电极位于额极中心位置。
尽可能向下拉紧帽罩,使其紧贴头部,并将腰带环绕胸部。将连接帽罩的按扣固定到该腰带上,以防止测试过程中帽罩和电极移动,然后将帽罩电缆和耳部电缆连接至放大器。接下来,单击 WinEEG 菜单中的阻抗控制图标,并用凝胶填充注射器。
使用注射器填充所有电极孔。当黑色圆圈变为黄色时,阻抗处于正常状态。当全部20个孔均呈现黄色且各孔之间的色差较小时,设备即已准备就绪。
当设备正确放置后,单击开始按钮以启动脑电图监测,并告知受试者测试将持续约一小时。请受试者在舒适的椅子上闭眼放松,然后单击红色圆形按钮以采集脑电图信号。单击“下一步”后,选择“闭眼”状态以开始记录。
三分钟后,单击暂停,让受试者在放松的同时睁开眼睛,注视前方的屏幕。然后单击红色圆圈以继续注册。再经过三分钟后,单击停止并保存。
开始脑电图(EEG)记录之前,让受试者用右手握住一个按钮开关,并打开任务菜单。在受试者前方的辅助计算机上选择VCPT。告知受试者,图片将以成对方式呈现,第一张图片出现后一秒呈现第二张图片,三秒后将出现下一对图片,依此模式继续。
指导受试者,每当出现两个动物相同的AA组合时,尽快点击鼠标按钮。告知受试者,在出现AP、PP或AH组合时不要按鼠标按钮。告诉受试者忽略PH组合中出现的随机声音。
给出指令后,按 Enter 键运行任务约两到五分钟,以训练受试者完成执行/抑制任务。训练任务结束后,选择切换至从属模式选项。要开始实验,请在主计算机的记录菜单中选择脑电图采集选项。
在记录菜单中,选择刺激呈现程序。此时刺激呈现程序选项将被高亮显示。选择VCPT,并在辅助计算机上启动刺激呈现。
完成全部400次试验后,在结束注册之前,先点击暂停、停止并保存数据。为了从数据中去除眼动伪迹,用鼠标左键单击时间轴的起始位置以选择感兴趣的脑电图(EEG)片段,然后用鼠标右键单击时间轴的结束位置。整个片段将以黄色高亮显示。
为了将个体频谱和事件相关电位与HBI参考数据库进行比较,请选择独立成分分析方法,并选择与眨眼和水平眼动相关的地形图。然后单击“确定”以确认选择,并从分析菜单中执行标记伪迹程序。为计算脑电图(EEG)频谱,请在分析菜单中选择闭眼或睁眼状态,以选定感兴趣的EEG频谱片段,然后单击“确定”。随后在分析菜单中选择“比较”选项,以将个体频谱与数据库进行对比。
为了计算事件相关电位,选择一个采用公共平均参考导联的 EEG VCPT 文件,然后从分析菜单中点击计算 ERP,再点击确定。将出现一个显示 ERP 计算参数的窗口。在图上方标有“一”、“二”、“三”和“四”的四个小窗口中,选择其中一个窗口用于选定感兴趣的成分,其余三个窗口选择“无”选项。
在右侧垂直菜单中,选择感兴趣的时间区间。要绘制事件相关电位的波形图,请在任意图形的横轴上选定时间点处单击右键,然后松开并选择“添加图谱”。
相应的图谱将显示在页面底部。要查看遗漏次数、虚报次数、a-a GO 的平均反应时间以及实时变异性,请在事件相关电位窗口中右键单击,然后选择“groups info”。a-a GO 曲线显示了遗漏错误次数、反应时间及反应时间变异性。
非预期反应的NoGO线显示了错误响应的次数。在分析选项中,选择比较。然后在右侧窗口中选择受试者的文件和用于比较的文件,点击确定。要将事件相关电位与参考数据库进行比较,请从分析菜单中选择结果比较,并选择受试者的文件和HBI数据库。
然后在感兴趣的时间点和通道处单击右键,以获得相对于参考值的显著性水平。要选择组别以评估事件相关电位差异,请点击“一”处的箭头。对于参考式事件相关电位,请点击“二”。
要查看差异,请点击三。对于活动组四,选择“无”。要定义感兴趣的时间区间,请输入起始时间以及以毫秒为单位的持续时间。
然后将光标定位到感兴趣的时间点和通道,右键单击以选择添加图谱。系统将显示显示与参考值偏差的图谱。也可选择HBI数据库以外的其他文件进行比较。
此处展示了代表性ADHD组群中主动认知控制功能障碍的事件相关电位相关性。在此分析中,与健康对照组相比,ADHD组群的两项主动认知控制指标均有所降低。在本图中,可观察到ADHD组群中反应性认知控制功能障碍的事件相关电位相关性。
与健康对照组相比,ADHD 受试者的两种反应性认知控制指标也有所降低。为确保高质量的记录,应尽可能减少肌肉和运动伪迹。任务程序与 WinEEG 计算机之间的稳定连接至关重要。
尽管这些方法是用于形成假设的全面临床检查的一部分,但它们无法替代临床访谈、医学检查、神经心理学测试或观察等方法。
本研究重点探讨脑电图(EEG)方法在提取与脑功能障碍相关生物标志物中的应用,强调在提示性GO/NOGO任务期间采集的多通道事件相关电位(ERPs)。通过校正非脑源性干扰信号,将ERPs与规范化数据库进行比较,并以具体实例说明用于注意缺陷多动障碍(ADHD)诊断及药物治疗反应预测的潜在生物标志物。
基于脑电图的生物标志物提取为神经精神类药物研发中的靶点验证提供了无创且定量的支持方法。通过识别能够区分患者亚群并预测药物治疗反应的事件相关电位成分,该方法可提高早期发现阶段的预测可靠性。这有助于降低作用机制相关的风险,并为针对认知功能障碍的中枢神经系统药物的立项或终止决策提供依据。
该方法通过支持早期生物学中的假设验证、促进定量检测方法的开发以用于筛选,并提供可用于临床前研究衔接的转化读数,从而融入发现研究的连续过程。