Mapeo funcional con MEG y EEG simultáneo
14 de junio de 2010
Usamos la magnetoencefalografía (MEG) y la electroencefalografía (EEG) para mapear áreas del cerebro involucradas en el procesamiento de los estímulos sensoriales simples.
Hola, soy Markham del Centro Martino en el Hospital General de Massachusetts. Hola, soy Han Liu, también del Centro Martino. Hoy les mostraremos un protocolo para recopilar y analizar datos de MEC y EC utilizando somatosensorial auditivo.
Y esto se estimuló para localizar las COI sensoriales primarias. Utilizamos este procedimiento en nuestro laboratorio para estudiar tanto a voluntarios sanos como a pacientes con epilepsia AP que son candidatos a cirugía. Comencemos, pues.
Comience verificando la calibración del sistema MEG. Asegúrese de que todos los canales estén correctamente calibrados y de que el nivel promedio de ruido sea inferior a tres femto Teslas por centímetro en los canales de gradiómetro Plano, y menor de tres femto Teslas en los canales de magnetómetro. A continuación, registre un segmento de datos de sala vacía durante cinco minutos para obtener una estimación del ruido de fondo.
Ahora configure los estímulos somatosensoriales, auditivos y visuales que se presentarán al sujeto durante el experimento. Esto se logra con una computadora de estímulos, un proyector instalado fuera de la sala blindada y un estimulador eléctrico somatosensorial. Para preparar al sujeto para el experimento, primero asegúrese de que no tenga materiales magnéticos, luego llévelo a una sala blindada y adquiera algunos datos de MEG para verificar que no haya signos de artefactos magnéticos.
Ahora que el sujeto está libre de cualquier artefacto, coloque el casco de EEG en la cabeza del sujeto e inyecte gel conductor en cada electrodo. Una vez que el casco esté colocado y listo, conecte los electrodos de EOG y el electrodo de referencia, y verifique que las impedancias del EEG y de todos los demás electrodos estén por debajo de 10 kiloohmios. A continuación, coloque el indicador de posición de la cabeza o las bobinas HPI, posicionándolas de modo que queden debajo del área cubierta por la matriz de sensores MEG y alejadas entre sí.
Ahora digitalice los puntos anatómicos de referencia, las bobinas HPI y los electrodos EEG, así como la forma de la cabeza. Este paso se realiza fuera de la habitación blindada magnéticamente que contiene el sistema MEG, utilizando un dispositivo digitalizador 3D. Finalmente, coloque al sujeto dentro del escáner.
Con los preparativos finalizados, comencemos a adquirir datos. Para iniciar, configure los protocolos de estimulación en el ordenador de estímulo para la estimulación somatosensorial del nervio mediano. Coloque los electrodos de estimulación en las muñecas izquierda y derecha del sujeto, y aumente gradualmente la intensidad del estímulo hasta un nivel que no supere el umbral motor para la estimulación auditiva.
Coloque los auriculares en los oídos del sujeto y verifique que el volumen sea adecuado para la estimulación visual. Coloque la pantalla de proyección trasera frente al sujeto y compruebe que el estímulo se presente correctamente. Ahora comience a adquirir datos en la visualización de datos en bruto.
Verifique que todos los canales estén funcionando correctamente y no contengan ningún artefacto. Presente los estímulos al sujeto y luego guarde los datos brutos en promedios en línea. En el análisis de datos, utilizamos datos de resonancia magnética anatómica para determinar las formas de los compartimentos tisulares para la modelización directa y para restringir los datos de M-E-E-G-E-E-G a la superficie cortical.
Utilizamos tanto el modelo de dipolo actual como una solución de norma mínima distribuida con restricción cortical. Localización de las áreas cerebrales que responden a la estimulación. Acabamos de mostrarle cómo recopilar y analizar datos de EG y EG en respuesta a estímulos visuales, auditivos y otros estímulos sensoriales.
Hemos demostrado cómo se pueden analizar estos datos para localizar los córtices sensoriales primarios. Eso es todo. Gracias por ver este video y buena suerte en sus experimentos.
Vea la transcripción completa y acceda a miles de videos científicos
Descripción general
Este estudio utiliza la magnetoencefalografía (MEG) y la electroencefalografía (EEG) para investigar las regiones cerebrales implicadas en el procesamiento de estímulos sensoriales simples. La investigación tiene como objetivo mejorar nuestra comprensión del procesamiento sensorial tanto en individuos sanos como en pacientes con epilepsia.
Componentes Clave del Estudio
Área de la ciencia
- Neurociencia
- Electrofisiología
- Imagen cerebral
Antecedentes
- La magnetoencefalografía (MEG) y la electroencefalografía (EEG) son técnicas no invasivas.
- Estos métodos permiten la monitorización en tiempo real de la actividad cerebral.
- Comprender el procesamiento sensorial es fundamental tanto para la neurociencia básica como para las aplicaciones clínicas.
- La investigación incluye voluntarios sanos y pacientes con epilepsia.
Objetivo del estudio
- Mapear las áreas cerebrales implicadas en el procesamiento sensorial.
- Identificar los centros primarios de interés (COI) relacionados con lo sensorial.
- Proporcionar información sobre los mecanismos neuronales que subyacen a la percepción sensorial.
Métodos Utilizados
- Recolección de datos de MEG y EEG.
- Protocolos de estimulación auditiva y somatosensorial.
- Análisis de la actividad cerebral en respuesta a estímulos sensoriales.
- Comparación de datos entre individuos sanos y pacientes con epilepsia.
Resultados principales
- Identificación de regiones cerebrales específicas activadas por estímulos sensoriales.
- Diferencias en el procesamiento sensorial entre individuos sanos y pacientes con epilepsia.
- Conocimientos sobre la organización funcional del procesamiento sensorial en el cerebro.
- Implicaciones potenciales para pacientes candidatos a cirugía con epilepsia.
Conclusiones
- La MEG y la EEG son herramientas eficaces para estudiar el procesamiento sensorial.
- Los hallazgos contribuyen a la comprensión de la función cerebral en la salud y la enfermedad.
- Investigaciones futuras podrían mejorar los enfoques clínicos para el tratamiento de la epilepsia.
Preguntas frecuentes
Relevancia Ejecutiva para la Industria
La cartografía funcional del cerebro mediante el uso combinado de MEG/EEG permite la localización precisa de las redes de procesamiento sensorial, lo que apoya la validación de dianas en el descubrimiento de fármacos neuropsiquiátricos. Este enfoque proporciona lecturas neuronales cuantitativas y reproducibles que aumentan la confianza predictiva en la reducción de riesgos mecanicistas en etapas tempranas. El método favorece la continuidad traslacional desde la neurociencia básica hasta los modelos preclínicos de disfunción sensorial.
Aplicaciones Estratégicas en I+D de Biotecnología Farmacéutica
Descubrimiento Temprano y Validación de Blancos
- Valor científico: Permite la evaluación de hipótesis terapéuticas mediante la cartografía de las respuestas corticales a estímulos sensoriales.
- Valor operativo: Apoya la reducción de riesgos biológicos mediante patrones objetivos y cuantificables de activación neural.
- Valor predictivo: Clarifica la participación de vías y la validación funcional del blanco en circuitos neuronales relevantes para la enfermedad.
Desarrollo de Cribado y Ensayos
- Valor científico: Prepara sistemas neuronales validados para la selección de compuestos posteriores mediante el establecimiento de perfiles de respuesta evocada de referencia.
- Valor operativo: Garantiza la estandarización y reproducibilidad del ensayo mediante protocolos de adquisición de MEG/EEG controlados en calidad.
- Escalabilidad: Facilita la reutilización de la plataforma en diferentes modalidades sensoriales (somatosensorial, auditiva, visual) para la evaluación multiplexada de objetivos.
Investigación Traductiva y Preclínica
- Valor Translacional: Proporciona una alineación con sistemas relevantes para la enfermedad mediante la cartografía de cortezas sensoriales en modelos tanto sanos como epilépticos.
- Reducción de Riesgos Mecanicistas: Permite decisiones de avance ajustadas al riesgo mediante la localización de fuentes corticales usando estimaciones de norma mínima restringidas por resonancia magnética.
- Confianza Predictiva: Apoya la alineación de biomarcadores a través de la dinámica espacio-temporal de las respuestas evocadas ante estímulos sensoriales.
Integración de la tubería y flujo de trabajo
El método se integra en los flujos de trabajo de descubrimiento temprano al proporcionar una validación funcional de los objetivos sensoriales antes del cribado de compuestos y la optimización del fármaco líder.
- Biología del Descubrimiento: Apoya la comprobación de hipótesis y la aclaración de vías mediante la cartografía de la activación cortical evocada por estímulos.
- Selección: Permite la preparación de ensayos mediante la adquisición estandarizada de respuestas evocadas y el promediado en línea de datos MEG/EEG.
- Análisis: Proporciona lecturas neuronales cuantitativas mediante modelado de dipolos equivalentes de corriente y estimación de norma mínima restringida a la corteza.
- Investigación Traducional: Conecta el descubrimiento con la continuidad preclínica al localizar cortezas sensoriales en modelos de epilepsia utilizando resonancia magnética anatómica para el modelado directo.
- Reutilización Empresarial: Establece una plataforma de neuroimagen reutilizable para equipos multidisciplinarios que estudian trastornos del procesamiento sensorial.
Impacto Operativo y Empresarial
- Valor científico: Aumenta la confianza predictiva en la validación de objetivos al reducir la ambigüedad mecanicista en las vías sensoriales.
- Valor operativo: Mejora la reproducibilidad y la estandarización mediante procedimientos estrictos de control de calidad, monitoreo del nivel de ruido y controles de impedancia de electrodos.
- Valor estratégico: Mejora las decisiones de avance o interrupción al proporcionar biomarcadores neuronales objetivos del compromiso del objetivo.
- Impacto en la cartera: Permite la priorización ajustada al riesgo de compuestos basada en la modulación dependiente de la dosis de los potenciales evocados sensoriales.
Consideraciones de Implementación
- Requiere experiencia en neurofisiología, adquisición de MEG/EEG y técnicas de modelado inverso.
- Depende de salas magnéticamente blindadas, sistemas de digitalización 3D y hardware para la presentación de estímulos compatibles con resonancia magnética.
- Necesita la estandarización entre equipos de los protocolos de estímulos, los criterios de rechazo de artefactos y las canalizaciones de localización de fuentes.
- Implica consideraciones de adaptación entre especies y modelos de enfermedad al trasladar los modelos de epilepsia humana a sistemas preclínicos.
- Está limitado por la necesidad de cooperación del sujeto y la recopilación de datos libres de artefactos, especialmente en poblaciones clínicas con alteraciones del movimiento o cognitivas.
