צפיפות האירועים הקשורים גבוהה רכישת נתונים פוטנציאלים קוגניטיביים Neuroscience

פוטנציאלים קשורי-אירוע בצפיפות גבוהה, או ERPs, מאפשרים מעקב אחר הדינמיקה הזמנית המהירה של תפקוד המוח האנושי. כדי לרכוש נתוני ERP בצפיפות גבוהה, מניחים תחילה את כובע האלקטרודות על ראשו של המשתתף, ומיקומי האלקטרודות עוברים דיגיטציה כדי להתאימם לשונות ולצורת הראש בין נבדקים שונים. לאחר מכן, מפחיתים את עכבי ה-Electrode על ידי הזרקת ג'ל לתוך כל אלקטרודה.

הנתונים נרכשים בזמן שהגירויים החזותיים מוצגים למשתתף. עם סיום ההקלטה, כובע האלקטרודות מנוקה ביסודיות. הנתונים שנרכשו משמשים לבחינת הדינמיקה המרחבית והזמנית של פעילות המוח הקשורה לתהליך קוגניטיבי נתון.

שלום, אני סקוט סלוטניק ממעבדת הזיכרון והתפיסה במחלקה לפסיכולוגיה ב-Boston College. היום נציג בפניכם פרוטוקול לרכישת נתוני פוטנציאלים קשורי אירוע בצפיפות גבוהה. אנו משתמשים בהליך זה במעבדה שלנו כדי לחקור את הדינמיקה המרחבית-זמנית של פעילות המוח במהלך זיכרון של פריטים חזותיים.

אם כן, בואו נתחיל. פוטנציאלים קשורי אירוע, או ERPs, מספקים שיטה ללכידת הדינמיקה המרחבית-זמנית של תפקודי המוח האנושי ברזולוציה זמנית מצוינת. הנתונים נמדדים בדרך כלל בחדר מבודד, כדי למזער הפרעות לאות העצבי הנקלט על ידי האלקטרודות.

כל אלקטרודה מחוברת למגבר, שמחובר בתורו למחשב לרכישת נתונים הממוקם מחוץ לחדר המוגן. מחשב נפרד משמש להצגת הגירויים בשל התערבות אפשרית באות העצבי. רק רכיבים עם חיבור לחשמל שהם חיוניים צריכים להיות ממוקמים בתוך התא המוגן, כגון תצוגת הגירויים ומקלדת התגובה.

במהלך הניסויים, המשתתפים יושבים בכיסא נוח עם משענת ידיים וגובה גב המספק תמיכה לכתפיים כדי למזער ארטיפקטים של שרירי הצוואר. נתחיל בלמידה כיצד להניח את כובע האלקטרודות. אלקטרודות המשתתף מוטמעות בכובע ספנדקס, דבר המקצר משמעותית את זמן ההחלה; כדי למקם את הכובע, הניחו את אלקטרודה oz בהתאם למערכת האלקטרודות ten five. בעת הנחת הכובע, ודאו כי הוא סימטרי בין צד שמאל לצד ימין, כאשר אלקטרודות קו האמצע ממוקמות מעל קו האמצע של הראש.

בנוסף, ודאו שהאלקטרודות האחוריות-תחתונות ביותר נמצאות מעל גבול הצוואר של הגולגולת כדי למנוע ארטיפקטים של שרירי הצוואר. לאחר שהכיפה במקומה, הצמידו את הרצועות הצדדיות באמצעות רצועת סנטר או חגורה בהתאמה אישית בגובה המותניים כדי לשפר את המגע של האלקטרודות הצדדיות עם הראש. הצמידו אלקטרודות סמוך לעיניים כדי לאפשר הסרה מאוחרת של ארטיפקטים של תנועות עיניים או מצמוצים. כדי לטפל בשונות במיקום האלקטרודות ובצורת הראש בין הנבדקים, מיקומי האלקטרודות נמדדים עבור כל משתתף באמצעות דיגיטייזר polyus fast track.

הדיגיטייזר כולל משדר, שלושה מקלטים המורכבים על הכובע, ועט (stylus) לתיעוד מיקום כל אלקטרודה כאשר הכובע במקומו ותהליך הדיגיטציה של האלקטרודות הושלם. נמשיך כעת להפחתת עכבידי האלקטרודות; יש להושיב את הנבדק בנוחות בכיסא ההקלטה. חלק מהנבדקים מוצאים שנוח להם יותר כאשר מגבת יד מקופלת דחוסה קלות בין כתפיהם לבין גב הכיסא.

כעת, חברו את כובע הרב-אלקטרודות למגברים. בשלב הבא, יש להפחית את העכבה של כל אלקטרודה כך שתהיה נמוכה מכ-5 kΩ. במעבדה שלנו, פעולה זו מבוצעת על ידי מדידת עכבות בזמן אמת באמצעות תוכנת neuroscan, תוך שימוש במזרק סטרילי ומחט קהה להזרקת ג'ל מוליך לתוך כל פתח של אלקטרודה.

קיימות מספר טכניקות שיכולות להאיץ את תהליך הפחתת העכבה (impedance), שהוא ההיבט הגוזל את מרב הזמן בהקלטה רב-ערוצית. החל מהאלקטרודה של האדמה או הייחוס, השתמש ביד הדומיננטית כדי לבצע מספר תנועות סיבוביות עם המזרק בעודו נשען על הראש. כדי להזיז את השערות המפריעות, הקפד לא ללחוץ את המזרק כנגד ראשו של המשתתף.

תהליך מריחת הג'ל לא אמור לגרום למשתתף לאי-נוחות. לאחר מכן, תוך כדי לחיצה קלה על האלקטרודה בעזרת היד הלא-דומיננטית, יש להזריק כמות קטנה של ג'ל לקרקפת ואז למשוך את המזרק החוצה תוך כדי המשך ההזרקה. במידה ונוצר גשר ג'ל בין הקרקפת לאלקטרודה, יש לנגב את הג'ל הבולט מפתח האלקטרודה בעזרת טישיו ולהשליכו בשלב זה.

אם כל ערכי העכבה של קבוצת האלקטרודות הראשונה נותרים גבוהים, יש למרוח שוב ג'ל על אלקטרודות ההארקה והרפרנס, שכן הג'ל הופך בדרך כלל למוליך יותר עם הזמן. אסטרטגיה אחת היא להזריק ג'ל לאלקטרודות בתוך רבע קרסקאלפי (קרקפת), כגון הרבע האחורי הימני, עד שכל ערכי העכבה יתחילו לרדת. לאחר מכן, מזריקים ג'ל לאלקטרודות ברבע הבא עד שכל ערכי העכבה יתחילו לרדת, וחוזרים על הפעולה בכל שאר הרבעים.

הזרקה חוזרת של ג'ל לאלקטרודות עם העכבה הגבוהה ביותר. במקרים מסוימים, ג'ל מוליך יחבר בין אלקטרודות סמוכות כך שהעכבות יהיו מקושרות. דבר זה מפחית את הרזולוציה המרחבית, אך בדרך כלל מדובר בבעיה מינורית מכיוון שמספר רב של אלקטרודות יעלה על העכבות המופחתות.

בואו נראה כיצד לתעד נתונים לפני תחילת סשן ההקלטה. יש לעודד את המשתתף להגיע למנח נוח ורגוע ולהישאר ללא תנועה. פעולה זו תמזער ארטיפקטים של שרירים ותנועה.

לאחר שהמשתתף מרגיש בנוח, מסרו לו מקלדת תגובה והסירו או כבו את כל הציוד שאינו חיוני בסמיכות למשתתף, כגון תאורה, כדי לאפשר ניתוח מאוחר יותר של אירועים (event related analysis). תחילתו של כל אירוע גירוי חייבת להיות מסומנת או מופעלת על ידי מחשב הגירויים ולהישמר יחד עם הנתונים האלקטרופיזיולוגיים. אנו שולחים פולסי טריגר (trigger pulses) בכל תחילת גירוי דרך הפורט המקבילי באמצעות תוכנות ePrime, הכוללות אתחול פורט מותאם אישית (custom inline port initialization) וסקריפטים של טריגר הזמינים באופן חופשי.

טריגרים אלו נקלטים ונשמרים על ידי תוכנת הסריקה. בעת הקלטת נתונים אלקטרופיזיולוגיים, השתמשו במסנן מעביר גבהים (high pass filter) סטנדרטי כדי להסיר רכיבים בתדר נמוך מאוד, כגון DC, שאינם רלוונטיים לתגובה העצבית החולפת. בסביבות עם הפרעות מועטות מאוד, ניתן להשתמש במסנן מעביר נמוכים (low pass filter) עם תדר חיתוך גבוה מאוד, כגון 200 hertz, בסביבות עם רמות גבוהות יותר של הפרעות אלקטרומגנטיות סביבתיות.

ניתן להשתמש במסנן מעביר נמוכים עם תדר חיתוך של כ-80 hertz ובמסנן חסם (notch filter) של 60 hertz, כדי שהתגובה תהיה נשלטת על ידי האות העצבי. כעת נראה כיצד לנקות את הכובע. לאחר סיום הסשן, יש לנקות ולחטא ביסודיות את כובע הרב-אלקטרודות מיד עם סיום ההקלטה.

התחילו בהשריה של הכובע במים חמימים למשך חמש עד 10 דקות, ולאחר מכן שטפו כל אלקטרודה תחת זרימה של מים. כדי להסיר לחלוטין את כל הג'ל המוליך, השתמשו בקצה הקהה של מקל צמר גפן מעץ כדי לנקות את החורים באלקטרודות. לאחר מכן, השרו את הכובע למשך 30 דקות באמבט של מים חמימים וסבון, המורכב מארבעה קוורטים של מים ואונקיה אחת עד שתיים של סבון נוזלי, כדי להבטיח שכל הג'ל הוסר, ואז שטפו את הכובע היטב במים.

כדי למנוע זיהום צולב בין משתתפים, יש להשרות את המכפה פעם אחרונה למשך 1530 דקות בתמיסת חיטוי על בסיס מים, כגון ארבעה חלקים של מים לחלק אחד של a-ide, ולאחר מכן לשטוף שוב ביסודיות במים בעת תליית המכפה לייבוש. יש להניח אותה בצורה סימטרית וללא מתיחה, שכן היא עלולה לשמר במידה מסוימת את תנוחת הייבוש שלה, דבר שעלול להקשות על הפחתת העכבה (impedance) בשלבים הבאים. נסכם זאת באמצעות סקירה של מספר תוצאות מייצגות.

כעת נציג מספר תוצאות מייצגות לאחר רכישת נתונים וניתוח של ERP. טופוגרפיית מתח קרקפת משמאל ומימין משקפת הפעלה מחדש רטינו-טופית מהירה של אזורים קורטיקליים ויזואליים במהלך זיכרון מדויק של פריטים שהוצגו קודם לכן בשדה הראייה הימני והשמאלי, בהתאמה. הרגע הצגתי בפניכם כיצד לרכוש נתוני ERP בצפיפות גבוהה בעת שימוש בפרוצדורה זו.

חשוב לזכור שנוחות המשתתף תמיד קודמת לכל. זהו כל הדבר. תודה שצפיתם ובהצלחה בניסויים שלכם.