Het onderzoeken van de Kenmerken van episodisch geheugen met behulp van Event-related potentials bij patiënten met de ziekte van Alzheimer

Het algemene doel van het volgende experiment is om inzicht te krijgen in verschillen in de hersenfysiologie die geassocieerd worden met de herkenning van afbeeldingen versus woorden bij patiënten met amnestische milde cognitieve stoornissen en de ziekte van Alzheimer. Dit wordt bereikt door EEG te gebruiken om de elektrische activiteit van de hoofdhuid te meten terwijl patiënten met de ziekte van Alzheimer herkenningsbeslissingen nemen voor afbeeldingen en woorden.

Om dit te bereiken, moet de proefpersoon worden voorbereid op de plaatsing van de elektroden, de DEG-installatie en het scheren van de hoofdhuid. Ruimtelijke lokalisatiegegevens moeten worden verzameld met behulp van een speciale 3D-digitizer. Vervolgens moeten de gedragsmatige geheugentaken worden uitgevoerd terwijl de ruwe EEG-gegevens worden geregistreerd.

Vervolgens moeten de ruwe EEG-gegevens worden nageprocesst en gemiddeld tot ERP-golfvormen om de gebeurtenisgerelateerde potentialen met betrekking tot het geheugen voor afbeeldingen en woorden te onderzoeken. Voor elke conditie kunnen deze gemiddelde ERP's vervolgens statistisch tussen de condities worden vergeleken. De resultaten uit deze studie tonen aan dat de memoriale familiariteit of conceptuele verwerking van afbeeldingen, maar niet van woorden, intact lijkt te blijven bij patiënten met de ziekte van Alzheimer in vergelijking met gezonde ouderen. Dit wordt bereikt door het vroege frontale ERP old-new effect te onderzoeken, dat optreedt van ongeveer 300 tot 500 milliseconden na het begin van de stimulus.

Hallo, ik ben Brandon Ally, universitair docent bij de afdeling Neurologie en directeur van het Memory Disorders Research Lab aan de Vanderbilt University. Hallo, ik ben Aaron Hussey en ik ben de labmanager van het Memory Disorders Research Lab. Vandaag gaan we u enkele experimentele methodieken laten zien om de hersenfysiologie bij patiënten met de ziekte van Alzheimer te begrijpen.

Deze methode kan ons helpen om kernvragen te beantwoorden, zoals welke aspecten van het geheugen bij deze patiënten intact blijven, en Aaron zal ons vandaag de methodologie laten zien. Om dit protocol te starten, moet eerst de EEG-apparatuur die tijdens het experiment wordt gebruikt, hier correct worden opgesteld. Er wordt een 128-kanaals BioSemi ActiveTwo-acquisitiesysteem met actieve elektroden gebruikt in combinatie met de ActiveTwo-elektrodepet om ERP-gegevens te verkrijgen; zorg ervoor dat de batterij volledig is opgeladen en is aangesloten op de versterker.

Verzamel nu alle materialen die nodig zijn voor de voorbereiding van de deelnemer, waaronder een spuit met gel, een rolmaat, EEG-caps van verschillende maten, alcoholswabs, stickers voor gezichtselektroden en klittenbandstrips om de elektrodekabels vast te zetten. Plak de stickers op vijf gezichtselektroden om deze klaar te maken voor het experiment. Zet vervolgens zowel de computer voor de stimuluspresentatie als de computer voor de gegevensverwerving aan en start de software op.

In dit protocol wordt ePrime-software gebruikt om stimuli te presenteren en de gedragsgegevens te verzamelen. Semi-active view wordt gebruikt om de ruwe EEG-gegevens te verkrijgen en om te controleren of de versterker de juiste triggercodes naar de computer voor gegevensverwerving stuurt. Zet hiervoor eerst de versterker in de deelnemerkamer aan, zonder dat er elektroden of kabels zijn aangesloten.

Open vervolgens de software op de computer voor gegevensverwerving en start de gegevensverwerving, maar sla deze niet op. Ga daarna naar de computer voor stimuluspresentatie. Open het experimentbestand en voer het paradigma uit.

De triggercodes die in het experimentbestand zijn geprogrammeerd, zouden nu zichtbaar moeten zijn in het programma voor gegevensverwerving. Wanneer de deelnemer arriveert, legt u eerst alle studieprocedures uit en bespreekt u eventuele veiligheidskwesties, om vervolgens schriftelijke toestemming te verkrijgen om er zeker van te zijn dat de proefpersoon het protocol volledig begrijpt. Laat hen het protocol in eigen woorden herhalen.

Laat de deelnemer comfortabel plaatsnemen op een houten stoel met een harde rugleuning van gemiddelde hoogte in de experimenteerruimte. Meet vervolgens na of de zichtlijn naar het stimulusdisplay de standaardafstand voor het experiment heeft. In dit geval is de gebruikte afstand 48 inches.

Meet vervolgens de omtrek van het hoofd van de deelnemer om te bepalen welke EEG-kap moet worden gebruikt. Vraag de deelnemer daarna om eventuele sieraden of haaraccessoires te verwijderen om een goede pasvorm van de EEG-kap en een nauwkeurige registratie te garanderen. Indien de deelnemer een bril draagt, is het raadzaam deze op dit moment af te zetten.

Reinig de huid van de deelnemer met een alcoholdoekje op de plaatsen waar de gelaatselektroden worden aangebracht. Plaats één elektrode op elke processus mastoideus, één op elke slaap en één direct onder het linker oog. Breng vervolgens een kleine hoeveelheid geleidingsgel aan op elke gelaatselektrode.

Verwijder vervolgens de beschermfolie van de sticker en breng deze aan op de deelnemer. Oefen een kleine hoeveelheid druk uit om ervoor te zorgen dat de elektrode op zijn plaats blijft zitten. De deelnemer kan nu, indien nodig, de bril weer opzetten.

Plaats vervolgens de EEG-kap op het hoofd van de participant en bevestig de band onder de kin. Meet daarna de afstand van het nasion naar het inion in centimeters. Vermenigvuldig deze maat met 0,5 om het middelpunt te bepalen en plaats hier elektrode A1, van voor naar achter.

Meet vervolgens de afstand van het preauriculaire punt van het ene oor naar het andere. Het middelpunt van deze meting is de plek waar elektrode A van zijde tot zijde moet worden geplaatst. Vervolgens brengen we een driedimensionale weergave van de elektrodeposities op het hoofd van de deelnemer in kaart om te controleren op variabiliteit in schedelvorm tussen proefpersonen en om, indien mogelijk, in de toekomst te corregistreren met MRI-gegevens.

Hier wordt eerst de lokalisatiezender van de Patriot Digitizer onder de kap achter het linkeroor van de proefpersoon geplaatst, waarbij het overtollige snoer onder de kinband wordt gestopt om deze op zijn plaats te houden. Bevestig vervolgens de ontvanger aan een houten stoel in een positie onder het hoofd van de deelnemer, ongeveer zes inch van de zender. Open nu de digitaliseringssoftware en meet de locaties van de elektroden met de stylus, zoals aangegeven door de software.

Met de MR Locator-software kan nu een 3D-hoofdmodel van de elektrodeposities worden gegenereerd. Vervolgens vindt de lokalisatie van de ruwe EEG-gegevens plaats. Zodra het 3D-hoofdmodel van de deelnemer op het computerscherm is geverifieerd, worden de elektrodeopeningen in de cap gevuld met de geleidingsgel.

Plaats vervolgens de elektroden op elke vooraf gedefinieerde locatie op de actieve twee-cap. Op dit punt is het raadzaam om oudere deelnemers een pauze aan te bieden. Dit geldt met name voor patiënten met de ziekte van Alzheimer, die mogelijk frequente pauzes nodig hebben om de focus en aanhoudende aandacht voor de experimentele taak te behouden.

Steek na de pauze de kabels en gelaatselektroden in de versterker. Vervolgens moeten de offsetniveaus van de elektroden worden gecontroleerd via de computer voor gegevensverwerving. Controleer of de offsetniveaus binnen 25 microvolts liggen.

Zodra alle weerstandswaarden acceptabel zijn en alle elektroden vrij zijn van artefacten, kan het experiment worden gestart. In dit experiment wordt bios semi-active software gebruikt om de ruwe EEG-gegevens te verwerven en te bekijken. Laad ter begin het bestand voor de presentatie van de gedragsgegevens en voer het deelnemernummer in.

De experimentele software slaat de reacties van de deelnemer op en genereert automatisch een databestand. Controleer na afloop van het experiment of de deelnemer op een afstand van 48 inches van het midden van de beeldschermmonitor zit. Zodra het experiment is geladen, dient u de gedragsinstructies samen met de deelnemer door te nemen en te verifiëren.

Begin nu met het opslaan van de ruwe EEG-gegevens op de acquisitiecomputer. Start vervolgens de toediening van de stimuli. Op de computer voor stimuluspresentatie.

Zorg dat er een onderzoeker klaarstaat om samen te werken met ouderen of patiënten met cognitieve stoornissen om de reacties via het druktoetsenpaneel in te voeren. Dit experiment begint met de studiefase, waarbij de deelnemer een reeks afbeeldingen of woorden te zien krijgt; houd de deelnemer tijdens de gedragstaak in de gaten en beoordeel of er pauzes nodig zijn. Zodra alle gedragsstimuli zijn gepresenteerd, dient u het ruwe EEG-data bestand op te slaan.

Vervolgens worden de vorige stappen herhaald voor de testfase, waarin de deelnemer opnieuw een reeks afbeeldingen of woorden te zien krijgt. Tijdens de testfase zal de helft van de gepresenteerde items uit de voorgaande studiefase komen en zal de andere helft uit nieuwe items bestaan. De deelnemers geven aan of de items oud of nieuw zijn door hun antwoord hardop aan de onderzoeker te melden. De onderzoeker voert vervolgens de reactie van de deelnemer in via het drukknoppenkastje om te beginnen met de post-processing van de gegevens.

De ruwe gegevens moeten eerst worden voorbereid en digitaal gefilterd om ruis en artefacten uit het signaal te verwijderen voordat de analyse kan worden voltooid. Er wordt eerst gebruikgemaakt van de EMSE Suite 5.3-software. Temporele filters, zoals infinite impulse response- en banddoorlaatfilters, moeten worden toegepast.

Vervolgens moeten de gegevens worden gerefereerd aan een punt op de hoofd; hier wordt de common average reference geselecteerd. Daarna moeten de gegevens ruimtelijk gefilterd worden en eventuele slechte kanalen moeten worden geïnterpoleerd. Voer een visuele inspectie van de gegevens uit en gebruik de juiste filters.

Ten slotte moeten methoden voor de correctie van oculaire artefacten worden gebruikt om het signaal te corrigeren voor artefacten door oogknipperen en oogbewegingen. Hier zien we frontale ERP-activiteit geassocieerd met het succesvol ophalen van woorden en afbeeldingen bij patiënten met zeer milde ziekte van Alzheimer en gezonde oudere controles. Deze afbeeldingen zijn genomen tijdens het tijdsinterval van 300 tot 500 milliseconden, wat doorgaans wordt geassocieerd met conceptuele verwerking of memoriale familiariteit.

Merk het vergelijkbare frontale 'oud-nieuw'-effect op voor afbeeldingen, maar een verminderd effect voor woorden tussen de groepen. Nadat u de hersenresponsen voor oude en nieuwe responsen hebt geanalyseerd, kunt u vervolgens eenvoudig statistieken uitvoeren om groepen patiënten met de ziekte van Alzheimer te vergelijken met gezonde oudere volwassenen. Het is bij deze techniek belangrijk om te onthouden dat patiënten geneigd zijn om veel te bewegen en te praten, wat ongewenste artefacten in het signaal veroorzaakt.

Het is daarom belangrijk om eraan te denken voldoende trials uit te voeren, zodat u, indien u bepaalde trials vanwege ongewenste artefacten moet weggooien, nog steeds genoeg data overhoudt om betrouwbare statistieken uit te voeren. Bedankt voor het kijken.