Asignación Dinámica de trauma con MEG / estimaciones simultáneas norma mínima-EEG y anatómico limitado-un ejemplo: Atención Auditiva

El objetivo general de este procedimiento es mapear la dinámica cortical que subyace a diferentes estados cognitivos humanos. Esto se logra primero capturando datos magnetoencefalográficos y electroencefalográficos, o MEG y EEG en forma abreviada, mientras un sujeto realiza una tarea conductual. El segundo paso consiste en obtener datos anatómicos utilizando secuencias relevantes de RM.

A continuación, se realiza la co-registración para establecer la correspondencia espacial entre las ubicaciones de los sensores de MEG y EEG con la información anatómica. El paso final consiste en utilizar un enfoque de imagen inversa para proyectar las actividades cerebrales individuales sobre el espacio cortical. Finalmente, se emplea una inferencia estadística basada en un sistema de coordenadas común en la superficie para descubrir patrones espacio-temporales significativos que diferencien un estado cognitivo de otro.

El procedimiento será demostrado por Eric Lawson y Ross Maddox. Para postdoctorados en mi laboratorio, comience este protocolo obteniendo imágenes estructurales por resonancia magnética del sujeto. Primero, adquiera una exploración estructural por resonancia magnética utilizando una secuencia de eco de gradiente rápido preparada por magnetización o MP rage, o una secuencia similar.

Esta secuencia puede tardar entre cinco y 10 minutos, dependiendo de la resolución de escaneo específica y del protocolo de imagen utilizado, si los datos de EEG se usarán para análisis de imagen inversa. Adquiera también dos escaneos de resonancia magnética tipo flash o de ángulo bajo rápido. Estas secuencias flash proporcionan un contraste tisular diferente al de las secuencias estándar de MP rage.

Una vez finalizada la adquisición de imágenes, utilice el software MNE y FreeSurfer para reconstruir las superficies externa del cráneo, interna del cráneo y de la piel a partir de las imágenes MP RAGE y FLASH. Luego use estas superficies para generar un modelo de elementos de contorno de tres capas (BEM) antes del experimento de MEG. Primero pruebe las latencias auditivas y visuales para asegurar la integridad temporal.

Utilice un micrófono y el DDE fotográfico conectado a la pantalla, y posteriormente asegúrese de que no haya temblor observable. Esto puede requerir configurar el proyector de presentación en su resolución nativa. A continuación, prepare al sujeto para la grabación, consultando el artículo de video anterior de luital para obtener detalles sobre la preparación del electrograma y del electrodo de referencia, así como la digitalización de los puntos anatómicos de referencia del sujeto, las bobinas indicadoras de la posición de la cabeza y los electrodos de EEG.

Una vez que el sujeto esté sentado cómodamente en la posición de medición del MEG, utilizando el indicador de posición de la cabeza o las bobinas HPI, comience la grabación e inicie la presentación de estímulos auditivos y visuales. Tenga en cuenta que las mediciones HPI también se pueden tomar de forma continua. El sujeto debe responder a los estímulos auditivos y visuales mediante una caja de botones óptica mientras realiza una tarea conductual audiovisual.

Aquí, el sujeto informa del rayo y el dígito procedentes del hemicampo indicado por la señal visual. Ocasionalmente, se solicita visualmente a los sujetos que cambien la atención al hemicampo contralateral a mitad del ensayo. Para estudiar el cambio de atención auditiva, existen muchas soluciones de hardware y software disponibles para realizar la presentación de estímulos.

Aquí, se utiliza el RZ seis de Tucker Davis Technologies para la presentación del estímulo auditivo y la marcación de disparadores, junto con Psych Toolbox para la presentación del estímulo visual, ambos controlados mediante Matlab. Para comenzar el procesamiento de datos, realice la co-registración de los datos de EEG con la resonancia magnética estructural utilizando el software MNE, como se muestra aquí: primero cargue los datos del digitalizador en el modelo de cabeza reconstruido por resonancia magnética del sujeto. A continuación, seleccione los puntos anatómicos de referencia para iniciar el proceso de co-registración y luego proceda a utilizar el procedimiento de alineación automática para completar la transformación de coordenadas.

Luego, relacionar la ubicación de cada dipolo en el espacio fuente con la ubicación de cada sensor. Combinar los datos registrados del indicador de posición de la cabeza para calcular una solución directa mediante el modelo de elementos de contorno de tres capas, con el fin de aumentar aún más la relación señal-ruido de los datos. Aplicar la eliminación de artefactos en el dominio temporal, como la eliminación de épocas que contienen señales de amplitud anormalmente alta debido a picos en un canal.

Aplicar también la eliminación de artefactos en el dominio de la frecuencia, como el filtrado de banda rechaza a 50 o 60 hertz de la frecuencia de línea, utilizar la proyección en el espacio de señales o otras técnicas de reducción de ruido, como la separación en el espacio de señales, para proyectar o separar patrones espaciales de campo procedentes de contaminación ambiental por campos externos u otras señales fisiológicas indeseadas, tales como las asociadas con parpadeos o artefactos cardíacos. A continuación, generar una película cerebral de la estimación dipolar distribuida, que representa la estimación de corriente en cada ubicación dipolar en el espacio fuente a lo largo del tiempo para cada condición experimental. Dependiendo de las características temporales del diseño experimental, los datos pueden agruparse en el tiempo mediante el promedio de las estimaciones de corriente utilizando ventanas temporales no superpuestas para continuar el análisis morfológico.

Las películas cerebrales creadas previamente para cada sujeto se proyectan en un espacio cortical común basado en un sistema de coordenadas superficial que alinea de forma óptima los patrones individuales de surcos y giros. Esto permite la comparación o el promedio de las actividades corticales entre sujetos. Para utilizar un enfoque basado en regiones de interés, las ROI pueden definirse anatómicamente, por ejemplo, mediante un algoritmo automático de parcelación, o funcionalmente mediante el registro de una tarea funcional de localización, como una tarea de tipo go/no-go, para identificar las regiones oculomotoras. Además, el análisis puede restringirse a un intervalo de tiempo específico apropiado al paradigma experimental utilizado, por ejemplo, limitado a un período inmediatamente antes y después del inicio de los estímulos sonoros.

Otras inferencias estadísticas asociadas con el análisis de series temporales también pueden utilizarse empleando el paradigma conductual descrito anteriormente. Aquí observamos resultados representativos utilizando el procedimiento no paramétrico de agrupamiento espacio-temporal. Se encuentra que el campo ocular frontal derecho es significativo cuando un sujeto realiza una tarea de reorientación en comparación con una tarea estándar.

Utilizando el enfoque de ROI, se muestra el curso temporal del campo ocular frontal derecho junto con el período de tiempo en el que estas dos condiciones son significativamente diferentes. Después de ver este video, debería tener una buena idea de cómo usar M-E-G-E-E-G y MRI para mapear la dinámica cortical en diferentes tareas conductuales. Al emplear enfoques estadísticos adecuados, puede descubrir diferentes patrones espacio-temporales que distinguen entre estados cognitivos.

Gracias por ver el video y mucha suerte con los experimentos.