Cartographie fonctionnelle avec MEG et EEG simultanée
14 juin 2010
Nous utilisons la magnétoencéphalographie (MEG) et l'électroencéphalographie (EEG) pour cartographier les zones du cerveau impliquées dans le traitement de simples stimuli sensoriels.
Bonjour, je suis Markham du centre Martino au Massachusetts General Hospital. Bonjour, je suis Han Liu, également du centre Martino. Aujourd'hui, nous allons vous présenter un protocole pour la collecte et l'analyse de données MEC et EC à l'aide d'un stimulus auditif somatosensoriel.
Et ceci a été stimulé afin de localiser les COI sensorielles primaires. Nous utilisons cette procédure dans notre laboratoire pour étudier à la fois les volontaires sains et les patients épileptiques du syndrome AP qui sont candidats à une intervention chirurgicale. Commençons donc.
Commencez par vérifier le réglage du système MEG. Assurez-vous que tous les canaux sont correctement ajustés et que le niveau de bruit moyen est inférieur à trois femto Teslas par centimètre sur les canaux du gradiomètre Plano, et inférieur à trois femto Teslas sur les canaux du magnétomètre. Ensuite, enregistrez un segment de données de salle vide pendant cinq minutes afin d'obtenir une estimation du bruit de fond.
Maintenant, configurez les stimuli somatosensoriels, auditifs et visuels qui seront présentés au sujet pendant l'expérience. Cela s'effectue à l'aide d'un ordinateur de stimulation, d'un projecteur installé à l'extérieur de la salle blindée et d'un stimulateur électrique somatosensoriel. Pour préparer le sujet à l'expérience, vérifiez tout d'abord qu'il ne porte aucun matériau magnétique, puis faites-le entrer dans la salle blindée et enregistrez quelques données de MEG afin de vérifier l'absence de signes d'artéfacts magnétiques.
Maintenant que le sujet est débarrassé de tout artefact, placez le casque d'EEG sur la tête du sujet et injectez du gel conducteur dans chaque électrode. Une fois le casque en place et prêt, fixez les électrodes EOG et l'électrode de référence, puis vérifiez que les impédances de l'EEG et de toutes les autres électrodes sont inférieures à 10 kiloohms. Ensuite, placez les bobines du détecteur de position de la tête (HPI) en les positionnant de manière à ce qu'elles se trouvent sous la zone couverte par le réseau de capteurs MEG et à bonne distance les unes des autres.
Maintenant, numérisez les repères fiduciaires, les bobines HPI, les électrodes EEG et la forme de la tête. Cette étape est réalisée à l'extérieur de la pièce magnétiquement blindée, contenant le système MEG, à l'aide d'un dispositif de numérisation 3D. Enfin, placez le sujet dans le scanner.
Les préparatifs étant terminés, commençons l'acquisition des données. Commencez par configurer les protocoles de stimulation sur l'ordinateur de stimulation pour la stimulation somatosensorielle du nerf médian. Fixez les électrodes de stimulation aux poignets gauche et droit du sujet, puis augmentez progressivement l'intensité du stimulus à un niveau inférieur au seuil moteur pour la stimulation auditive.
Placer les écouteurs sur les oreilles du sujet et vérifier que le volume est adapté à la stimulation visuelle. Positionner l'écran de projection arrière devant le sujet et s'assurer que le stimulus est correctement présenté. Commencer maintenant l'acquisition des données sur l'affichage des données brutes.
Vérifiez que tous les canaux fonctionnent correctement et ne contiennent aucun artefact. Présentez les stimuli au sujet, puis enregistrez les données brutes sous forme de moyennes en ligne. Lors de l'analyse des données, nous utilisons des données IRM anatomiques pour déterminer la forme des compartiments tissulaires destinés à la modélisation directe et pour contraindre les données M-E-E-G-E-E-G à la surface corticale.
Nous utilisons à la fois le modèle dipolaire actuel et une solution de norme minimale distribuée soumise à des contraintes corticales. Localiser les zones cérébrales répondant à la stimulation. Nous venons de vous montrer comment collecter et analyser les données EG et EG en réponse à des stimulations visuelles, auditives et à d'autres stimulations sensorielles ti.
Nous avons montré comment ces données peuvent être analysées pour localiser les cortex sensoriels primaires. Voilà donc tout. Merci d'avoir regardé et bonne chance dans vos expériences.
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Aperçu
Cette étude utilise la magnétoencéphalographie (MEG) et l'électroencéphalographie (EEG) afin d'examiner les régions cérébrales impliquées dans le traitement de stimuli sensoriels simples. La recherche vise à approfondir notre compréhension du traitement sensoriel chez les individus en bonne santé ainsi que chez les patients épileptiques.
Composantes clés de l'étude
Domaine scientifique
- Neurosciences
- Électrophysiologie
- Imagerie cérébrale
Contexte
- La magnétoencéphalographie (MEG) et l'électroencéphalographie (EEG) sont des techniques non invasives.
- Ces méthodes permettent une surveillance en temps réel de l'activité cérébrale.
- La compréhension du traitement sensoriel est essentielle tant pour les neurosciences fondamentales que pour les applications cliniques.
- La recherche inclut des volontaires sains et des patients épileptiques.
Objectif de l'étude
- Cartographier les zones cérébrales impliquées dans le traitement sensoriel.
- Identifier les centres sensoriels d'intérêt (CSI).
- Fournir des éclaircissements sur les mécanismes neuronaux sous-jacents à la perception sensorielle.
Méthodes utilisées
- Collecte de données MEG et EEG.
- Protocoles de stimulation auditive et somatosensorielle.
- Analyse de l'activité cérébrale en réponse à des stimuli sensoriels.
- Comparaison des données entre individus sains et patients épileptiques.
Résultats principaux
- Identification de régions cérébrales spécifiques activées par des stimuli sensoriels.
- Différences dans le traitement sensoriel entre les individus en bonne santé et les patients épileptiques.
- Apports sur l'organisation fonctionnelle du traitement sensoriel dans le cerveau.
- Implications potentielles pour les candidats à une chirurgie en cas d'épilepsie.
Conclusions
- La MEG et l'EEG sont des outils efficaces pour l'étude du traitement sensoriel.
- Les résultats contribuent à la compréhension du fonctionnement cérébral en santé et en pathologie.
- Des recherches supplémentaires pourraient améliorer les approches cliniques du traitement de l'épilepsie.
Questions fréquemment posées
Pertinence professionnelle pour l'industrie
La cartographie fonctionnelle du cerveau à l'aide de la combinaison MEG/EEG permet une localisation précise des réseaux de traitement sensoriel, soutenant ainsi la validation des cibles en découverte de médicaments neuropsychiatriques. Cette approche fournit des indices neuronaux quantitatifs et reproductibles qui renforcent la confiance prédictive lors de la réduction du risque mécanistique en phase précoce. La méthode assure une continuité translationnelle entre les neurosciences fondamentales et les modèles précliniques de dysfonctionnement sensoriel.
Applications stratégiques en recherche et développement en biopharmaceutique
Début de la découverte et validation de la cible
- Valeur scientifique : Permet l'interrogation d'hypothèses thérapeutiques en cartographiant les réponses corticales aux stimuli sensoriels.
- Valeur opérationnelle : Soutient la réduction des risques biologiques grâce à des profils d'activation neuronale objectifs et quantifiables.
- Valeur prédictive : Clarifie l'engagement des voies et la validation fonctionnelle des cibles dans des circuits neuronaux pertinents pour la maladie.
Tests et développement de dosages
- Valeur scientifique : Prépare des systèmes neuronaux validés pour des criblages de composés en aval en établissant des profils de réponses évoquées de base.
- Valeur opérationnelle : Garantit la standardisation et la reproductibilité des tests grâce à des protocoles d'acquisition MEG/EEG soumis à un contrôle qualité.
- Extensibilité : Facilite la réutilisation de la plateforme à travers différentes modalités sensorielles (somatosensorielle, auditive, visuelle) pour une évaluation multiplexée des cibles.
Recherche translationnelle et préclinique
- Valeur translationnelle : Fournit un alignement sur des systèmes pertinents pour la maladie en cartographiant les cortices sensoriels dans des modèles sains et épileptiques.
- Réduction des risques mécanistiques : Permet des décisions d'avancement ajustées au risque grâce à la localisation corticale des sources à l'aide d'estimations à norme minimale contraintes par IRM.
- Confiance prédictive : Soutient l'alignement des biomarqueurs par l'analyse des dynamiques spatiotemporelles des réponses évoquées aux stimulations sensorielles.
Intégration du pipeline et du flux de travail
La méthode s'intègre aux flux de travail de la phase de découverte précoce en fournissant une validation fonctionnelle des cibles sensorielles avant le criblage de composés et l'optimisation des candidats médicaments.
- Biologie de la découverte : Soutient la vérification d'hypothèses et l'élucidation des voies par cartographie de l'activation corticale induite par stimulation.
- Essais de dépistage : Permet la préparation des tests grâce à l'acquisition normalisée de réponses évoquées et à la moyenne en ligne des données MEG/EEG.
- Analytique : Fournit des mesures neuronales quantitatives par modélisation du dipôle courant équivalent et estimation corticalement contrainte de norme minimale.
- Recherche translationnelle : Relie la découverte à la continuité préclinique en localisant les cortices sensoriels dans des modèles d'épilepsie à l'aide d'IRM anatomique pour la modélisation directe.
- Réutilisation institutionnelle : Met en place une plateforme d'imagerie cérébrale réutilisable destinée aux équipes pluridisciplinaires étudiant les troubles du traitement sensoriel.
Impact opérationnel et organisationnel
- Valeur scientifique : Accroît la confiance prédictive dans la validation des cibles en réduisant l'ambiguïté mécanistique des voies sensorielles.
- Valeur opérationnelle : Améliore la reproductibilité et la standardisation grâce à des procédures rigoureuses d'assurance qualité, à la surveillance du bruit de fond et au contrôle de l'impédance des électrodes.
- Valeur stratégique : Permet de mieux prendre des décisions d'aller/arrêt en fournissant des biomarqueurs neuronaux objectifs de l'engagement de la cible.
- Impact sur le portefeuille : Permet une priorisation des composés ajustée au risque, fondée sur la modulation dose-dépendante des potentiels évoqués sensoriellement.
Considérations relatives à la mise en œuvre
- Nécessite une expertise en neurophysiologie, en acquisition MEG/EEG et en techniques de modélisation inverse.
- Dépend de salles magnétiquement blindées, de systèmes de numérisation 3D et de matériel de présentation de stimuli compatibles avec l'IRM.
- Implique une standardisation inter-équipes des protocoles de stimulation, des critères de rejet des artefacts et des pipelines de localisation des sources.
- Implique des considérations d'adaptation entre espèces et modèles de maladies lors de la traduction des modèles d'épilepsie humaine vers les systèmes précliniques.
- Limité par la nécessité d'une coopération des sujets et d'une collecte de données sans artefacts, en particulier dans les populations cliniques présentant des troubles moteurs ou cognitifs.
