Mapeamento funcional com MEG e EEG em simultâneo
14 de junho de 2010
Usamos magnetoencefalografia (MEG) e eletroencefalografia (EEG) para mapear áreas do cérebro envolvidas no processamento de estímulos sensoriais simples.
Olá, sou Markham do Centro Martino no Hospital Geral de Massachusetts. Olá, sou Han Liu, também do Centro Martino. Hoje vamos mostrar um protocolo para coletar e analisar dados de MEC e EC utilizando somatossensorial auditivo.
E isso foi estimulado para localizar as COIs sensoriais primárias. Utilizamos este procedimento em nosso laboratório para estudar tanto voluntários saudáveis quanto pacientes com epilepsia AP que são candidatos à cirurgia. Então, vamos começar.
Inicie verificando a calibração do sistema MEG. Certifique-se de que todos os canais estão devidamente calibrados e de que o nível médio de ruído esteja abaixo de três femto Teslas por centímetro nos canais de gradiômetro Plano, e abaixo de três femto Teslas nos canais de magnetômetro. Em seguida, colete um segmento de dados de sala vazia durante cinco minutos para obter uma estimativa do ruído de fundo.
Agora configure os estímulos somatossensoriais, auditivos e visuais que serão apresentados ao sujeito durante o experimento. Isso é feito com um computador de estímulo, um projetor instalado fora da sala blindada e um estimulador elétrico somatossensorial. Para preparar o sujeito para o experimento, primeiro certifique-se de que ele esteja livre de materiais magnéticos e, em seguida, leve-o para uma sala blindada e adquira alguns dados de MEG para verificar se não há sinais de artefatos magnéticos.
Agora que o sujeito está livre de quaisquer artefatos, coloque o capuz de EEG na cabeça do sujeito e injete gel condutor em cada eletrodo. Uma vez que o capuz esteja posicionado e pronto, conecte os eletrodos de EOG e o eletrodo de referência e verifique se as impedâncias de EEG e de todos os outros eletrodos estão abaixo de 10 quilohms. Em seguida, posicione os indicadores de posição da cabeça (HPI) ou bobinas HPI de modo que fiquem sob a área coberta pelo arranjo de sensores de MEG e distantes umas das outras.
Agora digitalize as marcas fiduciais, as bobinas HPI, os eletrodos de EEG e a forma da cabeça. Esta etapa é realizada fora da sala blindada magneticamente, que contém o sistema de MEG, utilizando um dispositivo digitalizador 3D. Por fim, posicione o sujeito dentro do escâner.
Com os preparativos finalizados, vamos começar a aquisição de dados. Para iniciar, configure os protocolos de estimulação no computador de estímulo para a estimulação somatossensorial do nervo mediano. Afixe os eletrodos de estimulação nos punhos esquerdo e direito do sujeito e aumente gradualmente a intensidade do estímulo até o nível que exceda o limiar motor para a estimulação auditiva.
Coloque fones de ouvido nas orelhas do sujeito e verifique se o volume é apropriado para a estimulação visual. Posicione a tela de projeção traseira à frente do sujeito e verifique se o estímulo é apresentado corretamente. Agora, comece a adquirir dados no visor de dados brutos.
Verifique se todos os canais estão funcionando corretamente e não contêm quaisquer artefatos. Apresente os estímulos ao sujeito e, em seguida, salve os dados brutos em médias online. Na análise dos dados, utilizamos dados de ressonância magnética anatômica para determinar as formas dos compartimentos teciduais para modelagem direta e para restringir os dados M-E-E-G-E-E-G à superfície cortical.
Utilizamos tanto o modelo de dipolo atual quanto uma solução distribuída de norma mínima com restrição cortical. Localização das áreas cerebrais que respondem à estimulação. Acabamos de mostrar como coletar e analisar dados de EG e EG em resposta a estímulos visuais, auditivos e outros estímulos sensoriais.
Demonstramos como esses dados podem ser analisados para localizar os córtices sensoriais primários. É isso aí. Obrigado por assistir e boa sorte em seus experimentos.
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Visão Geral
Este estudo utiliza a magnetoencefalografia (MEG) e a eletroencefalografia (EEG) para investigar as regiões cerebrais envolvidas no processamento de estímulos sensoriais simples. A pesquisa tem como objetivo aprimorar nossa compreensão do processamento sensorial tanto em indivíduos saudáveis quanto em pacientes com epilepsia.
Componentes Principais do Estudo
Área da Ciência
- Neurociência
- Eletrfisiologia
- Imagem cerebral
Contexto
- A magnetoencefalografia (MEG) e a eletroencefalografia (EEG) são técnicas não invasivas.
- Esses métodos permitem o monitoramento em tempo real da atividade cerebral.
- Compreender o processamento sensorial é fundamental tanto para a neurociência básica quanto para aplicações clínicas.
- A pesquisa inclui voluntários saudáveis e pacientes com epilepsia.
Objetivo do Estudo
- Mapear áreas cerebrais envolvidas no processamento sensorial.
- Identificar os centros primários de interesse (COIs) sensoriais.
- Fornecer informações sobre os mecanismos neurais subjacentes à percepção sensorial.
Métodos Utilizados
- Coleta de dados de MEG e EEG.
- Protocolos de estimulação auditiva e somatossensorial.
- Análise da atividade cerebral em resposta a estímulos sensoriais.
- Comparação de dados entre indivíduos saudáveis e pacientes com epilepsia.
Resultados Principais
- Identificação de regiões cerebrais específicas ativadas por estímulos sensoriais.
- Diferenças no processamento sensorial entre indivíduos saudáveis e pacientes com epilepsia.
- Compreensão da organização funcional do processamento sensorial no cérebro.
- Implicações potenciais para candidatos cirúrgicos com epilepsia.
Conclusões
- MEG e EEG são ferramentas eficazes para estudar o processamento sensorial.
- Os achados contribuem para a compreensão da função cerebral na saúde e na doença.
- Pesquisas futuras podem aprimorar abordagens clínicas para o tratamento da epilepsia.
Perguntas Frequentes
Relevância Executiva para a Indústria
O mapeamento funcional do cérebro utilizando MEG/EEG combinados permite a localização precisa de redes de processamento sensorial, apoiando a validação de alvos na descoberta de fármacos neuropsiquiátricos. Esta abordagem fornece leituras neurais quantitativas e reprodutíveis que aumentam a confiança preditiva na desvinculação mecanicista em estágios iniciais. O método sustenta a continuidade translacional da neurociência básica para modelos pré-clínicos de disfunção sensorial.
Aplicações Estratégicas em P&D de Biotecnologia Farmacêutica
Descoberta Inicial e Validação de Alvo
- Valor Científico: Permite a investigação de hipóteses terapêuticas por meio da análise das respostas corticais a estímulos sensoriais.
- Valor Operacional: Apoia a redução de riscos biológicos por meio de padrões de ativação neural objetivos e quantificáveis.
- Valor Preditivo: Esclarece o envolvimento de vias e a validação funcional do alvo em circuitos neurais relevantes para a doença.
Desenvolvimento de Triagem e Ensaios
- Valor Científico: Prepara sistemas neurais validados para triagem de compostos subsequentes, estabelecendo perfis de resposta evocada de referência.
- Valor Operacional: Garante padronização e reprodutibilidade do ensaio por meio de protocolos de aquisição de MEG/EEG com controle de qualidade.
- Escalabilidade: Facilita a reutilização da plataforma em diferentes modalidades sensoriais (somatossensorial, auditiva, visual) para avaliação multiplexada de alvos.
Pesquisa Translacional e Pré-clínica
- Valor Translacional: Fornece alinhamento com sistemas relevantes para a doença por meio do mapeamento de cortices sensoriais em modelos saudáveis e epilépticos.
- Desvio Mecanístico de Riscos: Permite decisões de avanço ajustadas ao risco por meio da localização da fonte cortical usando estimativas mínimas normais com restrição de RMI.
- Confiança Preditiva: Apoia o alinhamento de biomarcadores por meio da dinâmica espaço-temporal das respostas evocadas a estímulos sensoriais.
Integração de Pipeline e Fluxo de Trabalho
O método se integra aos fluxos de trabalho de descoberta inicial ao fornecer validação funcional de alvos sensoriais antes da triagem de compostos e da otimização de fármacos líderes.
- Biologia da Descoberta: Apoia a verificação de hipóteses e a clarificação de vias por meio do mapeamento da ativação cortical evocada por estímulos.
- Triagem: Permite a preparação de ensaios por meio da aquisição padronizada de respostas evocadas e da média online de dados MEG/EEG.
- Análise: Fornece leituras neurais quantitativas por meio de modelagem de dipolo de corrente equivalente e estimativa de norma mínima com restrição cortical.
- Pesquisa Translacional: Conecta a descoberta à continuidade pré-clínica ao localizar cortices sensoriais em modelos de epilepsia utilizando ressonância magnética anatômica para modelagem direta.
- Reutilização Corporativa: Estabelece uma plataforma de neuroimagem reutilizável para equipes multifuncionais que estudam distúrbios do processamento sensorial.
Impacto Operacional e Empresarial
- Valor Científico: Aumenta a confiança preditiva na validação de alvos ao reduzir a ambiguidade mecanicista nas vias sensoriais.
- Valor Operacional: Melhora a reprodutibilidade e a padronização por meio de procedimentos rigorosos de controle de qualidade, monitoramento do nível de ruído e controles de impedância dos eletrodos.
- Valor Estratégico: Aprimora as decisões de avançar ou não avançar ao fornecer biomarcadores neurais objetivos do engajamento do alvo.
- Impacto sobre o Portfólio: Permite a priorização ajustada ao risco de compostos com base na modulação dose-responsiva dos potenciais evocados sensorialmente.
Considerações de Implementação
- Requer experiência em neurofisiologia, aquisição de MEG/EEG e técnicas de modelagem inversa.
- Depende de salas magneticamente blindadas, sistemas de digitalização 3D e equipamentos de apresentação de estímulos compatíveis com ressonância magnética.
- Necessita padronização entre equipes dos protocolos de estímulo, critérios de rejeição de artefatos e pipelines de localização de fontes.
- Envolve considerações de adaptação entre espécies e modelos de doença ao traduzir modelos de epilepsia humana para sistemas pré-clínicos.
- Limitado pela necessidade de cooperação do sujeito e coleta de dados livres de artefatos, especialmente em populações clínicas com comprometimentos motores ou cognitivos.
