Badanie charakterystyki pamięci epizodycznej z wykorzystaniem potencjałów wywołanych zdarzeniami u pacjentów z chorobą Alzheimera

Ogólnym celem następnego eksperymentu jest zrozumienie różnic w fizjologii mózgu związanych z rozpoznawaniem obrazów w porównaniu do słów u pacjentów z amnestycznym łagodnym zaburzeniem poznawczym oraz chorobą Alzheimera. Zostanie to osiągnięte poprzez zastosowanie EEG do pomiaru aktywności elektrycznej skóry głowy, podczas gdy pacjenci z chorobą Alzheimera podejmują decyzje dotyczące pamięci rozpoznawczej dla obrazów i słów.

Aby to osiągnąć, należy przygotować badanego do umieszczenia elektrod, konfiguracji DEG oraz przygotowania skóry głowy. Dane dotyczące lokalizacji przestrzennej powinny zostać pozyskane przy użyciu specjalnego digitalizatora 3D. Następnie należy przeprowadzić behawioralne zadania pamięciowe podczas rejestrowania surowych danych EEG.

Następnie, aby zbadać potencjały wywołane związane z pamięcią obrazów i słów, surowe dane EEG muszą zostać poddane postprocesingowi i uśrednione do postaci fal ERP. Dla każdego warunku uśrednione potencjały ERP mogą być następnie porównane statystycznie pomiędzy warunkami. Wyniki uzyskane w niniejszym badaniu wskazują, że znajomość pamięciowa lub przetwarzanie konceptualne obrazów, ale nie słów, wydaje się pozostawać nienaruszone u pacjentów z chorobą Alzheimera w porównaniu do zdrowych osób starszych. Osiągnięto to poprzez analizę wczesnego efektu „stare-nowe” w ERP w obszarze czołowym, który występuje mniej więcej od 300 do 500 milisekund po wystąpieniu bodźca.

Witam, nazywam się Brandon Ally, jestem adiunktem w Katedrze Neurologii oraz dyrektorem Laboratorium Badań nad Zaburzeniami Pamięci na Vanderbilt University. Witam, nazywam się Aaron Hussey i jestem kierownikiem Laboratorium Badań nad Zaburzeniami Pamięci. Dzisiaj zaprezentujemy Państwu metodologię eksperymentalną służącą do zrozumienia fizjologii mózgu u pacjentów z chorobą Alzheimera.

Metoda ta może pomóc w odpowiedzi na kluczowe pytania, takie jak to, jakie aspekty pamięci pozostają nienaruszone u tych pacjentów; dziś Aaron zaprezentuje nam metodologię niezbędną do rozpoczęcia tego protokołu. W pierwszej kolejności należy odpowiednio przygotować sprzęt EEG, który będzie wykorzystywany podczas eksperymentu. W celu uzyskania danych ERP zostanie zastosowany 128-kanałowy system akwizycji BiosSemi ActiveTwo z elektrodami aktywnymi wraz z czepkiem elektrodowym ActiveTwo; należy upewnić się, że bateria jest w pełni naładowana i podłączona do wzmacniacza.

Teraz należy zgromadzić wszystkie materiały niezbędne do przygotowania uczestnika, w tym żel strzykawkowy, miarę krawiecką, czepki EEG w różnych rozmiarach, gaziki nasączone alkoholem, naklejki do elektrod twarzowych oraz rzepy do zabezpieczenia kabli elektrod. Naklej naklejki na pięć elektrod twarzowych, aby przygotować je do eksperymentu. Następnie włącz komputer do prezentacji bodźców oraz komputer do akwizycji danych i skonfiguruj oprogramowanie.

W niniejszym protokole oprogramowanie ePrime zostanie wykorzystane do prezentacji bodźców oraz pozyskiwania danych behawioralnych. Widok półaktywny zostanie użyty do zbierania surowych danych EEG w celu upewnienia się, że wzmacniacz wysyła odpowiednie kody wyzwalające do komputera akwizycyjnego. Aby to zrobić, najpierw włącz wzmacniacz w komorze uczestnika, nie podłączając żadnych elektrod ani kabli.

Następnie otwórz oprogramowanie na komputerze do akwizycji danych i rozpocznij zbieranie danych, ale nie zapisuj ich. Następnie przejdź do komputera prezentującego bodźce. Otwórz plik eksperymentu i uruchom paradygmat.

Kody wyzwalaczy zaprogramowane w pliku eksperymentu powinny teraz pojawić się w programie do akwizycji danych. Po przybyciu uczestnika należy najpierw wyjaśnić wszystkie procedury badania i odpowiedzieć na wszelkie pytania dotyczące bezpieczeństwa, a następnie uzyskać pisemną zgodę, aby upewnić się, że badany w pełni rozumie protokół. Poproś uczestnika o powtórzenie zasad protokołu własnymi słowami.

Poproś uczestnika o wygodne usiądnięcie na drewnianym krześle z twardym oparciem o średniej wysokości w pomieszczeniu eksperymentalnym. Następnie dokonaj pomiaru, aby upewnić się, że linia wzroku osoby badanej w kierunku ekranu ze bodźcem zachowuje standardową dla eksperymentu odległość. W tym przypadku zastosowana odległość wynosi 48 inches.

Następnie należy zmierzyć obwód głowy uczestnika, aby określić, która czepka EEG powinna zostać zastosowana. Następnie poproś uczestnika o zdjęcie wszelkiej biżuterii lub akcesoriów do włosów, aby zapewnić prawidłowe dopasowanie czepki EEG i dokładny zapis. Jeśli uczestnik nosi okulary, najlepiej zdjąć je na tym etapie.

Za pomocą gazika nasączonego alkoholem oczyść skórę uczestnika w miejscach, w których zostaną umieszczone elektrody twarzowe. Jedną elektrodę należy umieścić na każdym wyrostku sutkowatym, jedną na każdej skroni oraz jedną bezpośrednio pod lewym okiem. Następnie na każdą elektrodę twarzową nałóż niewielką ilość żelu przewodzącego.

Następnie odklej papier zabezpieczający z naklejek i umieść je na uczestniku. Przyłóż niewielki nacisk, aby upewnić się, że elektroda pozostanie na swoim miejscu. Teraz uczestnik może założyć z powrotem okulary, jeśli jest to konieczne.

Następnie nałóż czepek EEG na głowę uczestnika i zapięły pasek pod brodą. Następnie zmierz odległość od nasion do inion w centymetrach. Pomnóż ten pomiar przez 0,5, aby wyznaczyć punkt środkowy i umieść w tym miejscu elektrodę A1, mierząc od przodu do tyłu.

Następnie zmierz odległość od punktu przedusznego jednego ucha do drugiego. Środek tego pomiaru wyznacza miejsce, w którym od boku do boku należy umieścić elektrodę A1. W dalszej kolejności uzyskamy trójwymiarową reprezentację pozycji elektrod na głowie uczestnika, aby skontrolować zmienność kształtu czaszki między badanymi oraz w przyszłości, jeśli to możliwe, przeprowadzić korejestrację z danymi MRI.

W tym kroku lokalizator palus Patriot Digitizer jest używany w następujący sposób: najpierw umieszcza się nadajnik lokalizacji pod czapką za lewym uchem badanego, chowając nadmiar przewodu pod paskiem podbródkowym, aby go ustabilizować. Następnie odbiornik mocuje się do drewnianego krzesła w pozycji poniżej głowy uczestnika, w odległości około sześciu cali od nadajnika. Teraz należy uruchomić oprogramowanie do digitalizacji i dokonać pomiarów lokalizacji elektrod za pomocą rysika, zgodnie z instrukcjami wyświetlanymi przez program.

Za pomocą oprogramowania MR Locator można teraz wygenerować trójwymiarowy model głowy z zaznaczonymi pozycjami elektrod. Następnie przeprowadza się lokalizację surowych danych EEG. Po zweryfikowaniu na ekranie komputera trójwymiarowego modelu głowy uczestnika, należy wypełnić otwory elektrod w czepku żelem przewodzącym.

Następnie należy umieścić elektrody w każdym z wcześniej określonych miejsc na czapce active two. W tym momencie warto zaoferować starszym uczestnikom przerwę. Dotyczy to szczególnie pacjentów z chorobą Alzheimera, którzy mogą wymagać częstych przerw w celu utrzymania koncentracji i stałej uwagi podczas wykonywania zadania eksperymentalnego.

Po przerwie podłącz kable i elektrody twarzowe do wzmacniacza. Następnie należy sprawdzić poziomy offsetu elektrod w systemie akwizycji danych. Należy upewnić się, że poziomy offsetu mieszczą się w granicach 25 µV.

Gdy wszystkie poziomy rezystancji będą akceptowalne, a wszystkie elektrody wolne od artefaktów, eksperyment jest gotowy do przeprowadzenia. W niniejszym eksperymencie do pozyskiwania i przeglądania surowych danych EEG wykorzystuje się oprogramowanie bios semi-active. Aby rozpocząć, należy załadować plik prezentacji danych behawioralnych i wprowadzić numer uczestnika.

Oprogramowanie eksperymentalne zapisuje odpowiedzi uczestnika i automatycznie generuje plik danych. Po zakończeniu eksperymentu należy upewnić się, że uczestnik siedzi w odległości 48 inches od środka monitora. Po załadowaniu eksperymentu należy przeczytać i zweryfikować z uczestnikiem instrukcje dotyczące zachowania.

Teraz rozpocznij zapisywanie surowych danych EEG na komputerze akwizycyjnym. Następnie uruchom podawanie bodźców. Na komputerze do prezentacji bodźców.

Przygotuj badacza, który będzie współpracował z osobami starszymi lub pacjentami z zaburzeniami poznawczymi w celu wprowadzania odpowiedzi za pomocą panelu przycisków. Eksperyment rozpoczyna się od fazy badawczej, w której uczestnikowi prezentowana będzie seria obrazków lub słów; należy monitorować uczestnika podczas zadania behawioralnego i oceniać potrzebę wprowadzenia przerw. Po zaprezentowaniu wszystkich bodźców behawioralnych należy pamiętać o zapisaniu pliku z surowymi danymi EEG.

Następnie poprzednie kroki zostaną powtórzone w fazie testowej, podczas której uczestnik ponownie otrzyma do wglądu serię obrazków lub słów. W fazie testowej połowa prezentowanych elementów będzie pochodzić z poprzedniej fazy badania, a druga połowa będzie stanowić nowe elementy. Uczestnicy będą identyfikować, czy elementy są stare czy nowe, zgłaszając swoją odpowiedź na głos badaczowi. Następnie badacz wprowadzi odpowiedź uczestnika za pomocą pulpitu z przyciskami, aby rozpocząć postprocessing danych.

Przed przeprowadzeniem analizy surowe dane muszą zostać przygotowane i przefiltrowane cyfrowo w celu usunięcia szumów i artefaktów z sygnału. W pierwszej kolejności wykorzystuje się oprogramowanie EMSE Suite 5.3. Należy zastosować filtry czasowe, takie jak filtry o nieskończonej odpowiedzi impulsowej oraz filtry pasmowoprzepustowe.

Następnie dane muszą zostać odniesione do pewnego punktu na głowie; w tym przypadku wybrano wspólną referencję średnią. W kolejnym kroku dane należy przefiltrować przestrzennie, a wszelkie uszkodzone kanały powinny zostać wykluczone. Przeprowadź wizualną inspekcję danych i zastosuj odpowiednie filtry.

Na koniec należy zastosować metody korekcji artefaktów okularycznych, aby skorygować sygnał pod kątem artefaktów mrugania i ruchów gałek ocznych. Tutaj widzimy czołową aktywność ERP związaną z pomyślnym przywoływaniem słów i obrazów u pacjentów z bardzo łagodną postacią choroby Alzheimera oraz u zdrowych osób starszych z grupy kontrolnej. Obrazy te zostały wykonane w przedziale czasowym od 300 do 500 milisekund, zazwyczaj wiązanym z przetwarzaniem konceptualnym lub znajomością pamięciową.

Zwróć uwagę na podobny efekt czołowy dla obrazów starych i nowych, przy jednoczesnym zmniejszeniu tego efektu dla słów pomiędzy grupami. Po zakończeniu analizy reakcji mózgu na bodźce stare i nowe można następnie z łatwością przeprowadzić analizy statystyczne w celu porównania grup pacjentów z chorobą Alzheimera ze zdrowymi osobami starszymi. Stosując tę technikę, należy pamiętać, że pacjenci mają tendencję do częstego poruszania się i mówienia, co generuje niepożądane artefakty w sygnale.

Warto zatem pamiętać o przeprowadzeniu odpowiedniej liczby prób, tak aby w przypadku konieczności odrzucenia niektórych z nich ze względu na niepożądane artefakty, pozostała ich wystarczająca ilość do przeprowadzenia wiarygodnych analiz statystycznych. Dziękujemy za oglądanie.