Evento relacionados com alta densidade de Aquisição de Dados Potencial em Neurociência Cognitiva

Os potenciais relacionados a eventos de alta densidade, ou PREs, permitem o rastreamento da dinâmica temporal rápida do cérebro humano em funcionamento. Para obter dados de PRE de alta densidade, o capuz de eletrodos é primeiramente colocado sobre a cabeça do participante, e as localizações dos eletrodos são digitalizadas para acomodar a variabilidade e a forma da cabeça entre os indivíduos. As impedâncias dos eletrodos são então reduzidas pela injeção de gel em cada eletrodo.

Os dados são adquiridos enquanto estímulos visuais são apresentados ao participante. Ao final da gravação, o capuz de eletrodos é limpo minuciosamente. Os dados adquiridos são utilizados para examinar a dinâmica espacial e temporal da atividade cerebral associada a um determinado processo cognitivo.

Olá, sou Scott Slotnik do Laboratório de Memória e Percepção do Departamento de Psicologia do Boston College. Hoje vamos mostrar um protocolo para aquisição de dados de potenciais relacionados a eventos de alta densidade. Utilizamos este procedimento em nosso laboratório para estudar a dinâmica espaço-temporal da atividade cerebral durante a memória de itens visuais.

Então vamos começar. Os potenciais relacionados a eventos ou PREs oferecem um método para capturar a dinâmica espaço-temporal da função cerebral humana com excelente resolução temporal. Os dados são tipicamente medidos em uma sala blindada, minimizando a interferência com o sinal neural que é captado pelos eletrodos.

Cada eletrodo é conectado a um amplificador, que por sua vez é conectado a um computador de aquisição de dados localizado fora da sala blindada. Um computador separado é utilizado para a apresentação do estímulo devido à possível interferência com o sinal neural. Apenas componentes essenciais com alimentação elétrica devem ser acomodados dentro da câmara blindada, como a tela de estímulo e o teclado de resposta.

Durante os experimentos, os participantes são acomodados em uma cadeira confortável com apoios de braço e altura do encosto que forneça suporte aos ombros, a fim de minimizar artefatos musculares no pescoço. Vamos começar observando como colocar o capuz de eletrodos. Os eletrodos do participante estão embutidos em um capuz de elastano, o que reduz significativamente o tempo de aplicação para posicionar o capuz e colocar os eletrodos de acordo com o sistema de eletrodos dez-cinco. Ao aplicar o capuz, certifique-se de que ele tenha simetria esquerda-direita, com os eletrodos da linha média posicionados sobre a linha média da cabeça.

Além disso, certifique-se de que os eletrodos inferiores mais posteriores estejam superiores ao limite do pescoço do crânio para evitar artefatos musculares do pescoço. Uma vez posicionado o capuz, fixe as tiras laterais com uma tira para o queixo ou um cinto personalizado ao nível da cintura para melhorar o contato dos eletrodos laterais com a cabeça. Aplique eletrodos adjacentes aos olhos para permitir a posterior remoção de artefatos de movimento ocular ou piscadas. Para compensar a variabilidade no posicionamento dos eletrodos e na forma da cabeça entre os participantes, as localizações dos eletrodos são medidas para cada participante com um digitalizador Polyus Fast Track.

O digitalizador inclui um transmissor, três receptores, que são montados no capuz, e uma ponta estilizada para registrar a posição de cada eletrodo com o capuz no lugar e a digitalização dos eletrodos concluída. Vamos agora proceder à redução das impedâncias dos eletrodos: acomode o participante confortavelmente na cadeira de gravação. Alguns participantes acham mais confortável quando uma toalha de mão dobrada é levemente colocada entre os ombros e o encosto da cadeira.

Agora, conecte o capuz com múltiplos eletrodos aos amplificadores. Em seguida, a impedância de cada eletrodo deve ser reduzida para que fique abaixo de aproximadamente cinco quilohms. Isso é realizado em nosso laboratório medindo as impedâncias em tempo real com o software Neuroscan, enquanto se utiliza uma seringa estéril e uma agulha de ponta romba para injetar um gel condutor em cada abertura do eletrodo.

Existem várias técnicas que podem acelerar o processo de redução da impedância, que é o aspecto mais demorado da gravação multicanal. Começando com o eletrodo de terra ou referência, use a mão dominante para fazer alguns círculos com a seringa enquanto ela repousa sobre a cabeça. Para mover os pelos intermediários, certifique-se de não pressionar a seringa contra a cabeça do participante.

O processo de aplicação do gel nunca deve causar desconforto ao participante. Em seguida, enquanto pressiona levemente o eletrodo para baixo com a mão não dominante, injete uma pequena quantidade de gel no couro cabeludo e, então, retire a seringa continuando a injetar. Qualquer ponte de gel entre o couro cabeludo e o gel do eletrodo que protrua da abertura do eletrodo deve ser removida com um lenço de papel e descartada neste momento.

Se o primeiro conjunto de impedâncias dos eletrodos permanecer alto, o gel deve ser reaplicado nos eletrodos de terra e de referência, pois geralmente o gel se torna mais condutivo ao longo do tempo. Uma estratégia é injetar gel nos eletrodos dentro de um quadrante do couro cabeludo, como o couro cabeludo posterior direito, até que todas as impedâncias comecem a diminuir. Em seguida, injete gel nos eletrodos dentro do próximo quadrante até que todas as impedâncias comecem a diminuir e, então, percorra os quadrantes sequencialmente.

Reinjetar gel nos eletrodos de maior impedância. Em alguns casos, o gel condutor pode se conectar a eletrodos adjacentes, fazendo com que as impedâncias fiquem ligadas. Isso reduz a resolução espacial, mas geralmente é de pouca preocupação, pois há um grande número de eletrodos com impedâncias reduzidas.

Vamos ver como gravar dados antes de iniciar uma sessão de gravação. Incentive o participante a adotar uma posição confortável e relaxada e a permanecer imóvel. Isso minimizará artefatos musculares e de movimento.

Uma vez que o participante esteja confortável, entregue-lhe um teclado de resposta e remova ou desligue todos os equipamentos não essenciais próximos ao participante, como luzes, para permitir a subsequente análise relacionada ao evento. O início de cada evento estimular deve ser sinalizado ou acionado pelo computador de estímulo e armazenado juntamente com os dados eletrofisiológicos. Enviaremos pulsos de gatilho em cada início de estímulo através da porta paralela por meio de programas ePrime que incluem inicialização personalizada da porta embutida e scripts de gatilho que estão disponíveis gratuitamente.

Esses disparadores são recebidos e armazenados pelo software de aquisição. Ao gravar dados eletrofisiológicos, utilize um filtro padrão passa-alta para remover componentes de frequência muito baixa, como a corrente contínua, que são irrelevantes para a resposta neural transitória. Em ambientes com pouca interferência, pode-se utilizar um filtro passa-baixa com uma frequência de corte muito alta, como 200 hertz, em ambientes com níveis mais elevados de interferência eletromagnética ambiente.

Um filtro passa-baixas com uma frequência de corte em torno de 80 hertz e um filtro rejeita-banda de 60 hertz podem ser utilizados, de modo que a resposta seja dominada pelo sinal neural. Agora vamos ver como limpar o capuz. Após o término de uma sessão, o capuz com múltiplos eletrodos deve ser completamente limpo e desinfetado imediatamente após a conclusão da gravação.

Comece mergulhando o capuz em água morna por cinco a dez minutos e, em seguida, enxágue cada eletrodo com um fluxo contínuo de água. Para remover completamente todo o gel condutor, utilize a extremidade romba de um cotonete de madeira para limpar os orifícios nos eletrodos. Em seguida, mergulhe o capuz em um banho de água morna com sabão, composto por quatro litros de água e uma a duas onças de sabão Dial, durante 30 minutos para garantir a remoção total do gel, e depois enxágue bem o capuz com água.

Para evitar contaminação cruzada entre participantes, a touca deve ser embebida uma última vez por 15 a 30 minutos em uma mistura desinfetante de água, como quatro partes de água para uma parte de iodo, e depois enxaguada novamente cuidadosamente com água ao pendurar a touca para secar. Ela deve ser colocada de forma simétrica e sem tensão, pois pode manter certo grau da posição assumida durante a secagem, o que pode reduzir a facilidade de redução subsequente da impedância. Vamos concluir observando alguns resultados representativos.

Agora mostraremos alguns resultados representativos após a aquisição e análise de dados de ERP. A topografia do potencial no couro cabeludo à esquerda e à direita reflete a reativação retinotópica rápida de regiões corticais visuais durante a memória precisa de itens previamente apresentados no campo visual direito e esquerdo, respectivamente. Acabei de mostrar como adquirir dados de ERP de alta densidade ao utilizar este procedimento.

É importante lembrar que o conforto do participante sempre vem em primeiro lugar. Assim sendo, é isso. Obrigado por assistir e boa sorte com seus experimentos.