Elektroencefalografi funktionell magnetisk resonanstomografi

EEG-fMRI (förkortning för EEG-korrelerad fMRI eller elektroencefalografi -korrelerad funktionell magnetisk resonanstomografi ) är en multimodal neuroavbildningsteknik där EEG- och fMRI -data registreras synkront för studier av elektrisk hjärnaktivitet i samband med hemodynamiska förändringar i hjärnan under den elektriska aktiviteten , vare sig det är normal funktion eller förknippas med störningar.

Princip

Hårbotten -EEG reflekterar hjärnans elektriska aktivitet, och i synnerhet postsynaptiska potentialer (se Hämmande postsynaptisk ström och excitatorisk postsynaptisk potential ) i hjärnbarken , medan fMRI kan detektera hemodynamiska förändringar i hela hjärnan genom BOLD - effekten. EEG-fMRI möjliggör därför mätning av både neuronal och hemodynamisk aktivitet som utgör två viktiga komponenter i den neurovaskulära kopplingsmekanismen .

Metodik

Den samtidiga insamlingen av EEG- och fMRI -data av tillräcklig kvalitet kräver lösningar på problem kopplade till potentiella hälsorisker (på grund av strömmar inducerade av MR- bildbildningsprocessen i kretsarna som skapas av försökspersonen och EEG-registreringssystemet) och EEG- och fMRI-datakvalitet. Det finns två grader av integration av datainsamlingen, vilket återspeglar tekniska begränsningar förknippade med interferensen mellan EEG- och MR-instrumenten. Dessa är: interfolierade förvärv, där varje förvärvsmodalitet avbryts i sin tur (periodiskt) för att tillåta data av adekvat kvalitet att registreras av den andra modaliteten; kontinuerliga förvärv, där båda modaliteterna kontinuerligt kan registrera data av adekvat kvalitet. Det senare kan uppnås med hjälp av programvara för minskning av EEG-artefakter i realtid eller efter bearbetning. EEG registrerades första gången i en MR-miljö omkring 1993. Flera grupper har hittat oberoende sätt att lösa problemen med ömsesidig kontaminering av EEG- och fMRI-signalerna. Det första kontinuerliga EEG-fMRI-experimentet utfördes 1999 med en numerisk filtreringsmetod. En övervägande mjukvarubaserad metod implementerades kort därefter. Ett tillägg till EEG-fMRI-inställningen är den samtidiga och synkroniserade videoinspelningen utan att påverka EEG- och fMRI-datakvaliteten.

För det mesta behandlas nu förvärvet av samtidiga EEG-fMRI-data som ett löst problem, och kommersiella enheter är tillgängliga från stora tillverkare (t.ex. Electrical Geodesics, Inc.; NeuroScan/Compumedics, Inc.; Brain Products; Advanced Neuro Teknik), men problem kvarstår. Till exempel finns det betydande kvarvarande artefakter i EEG som uppstår med varje hjärtslag . Spåren i EEG som registrerar detta kallas ofta " Ballistokardiogram (BCG)" på grund av deras förmodade ursprung i rörelsen av EEG-ledarna i magnetfältet som uppstår med varje hjärtslag.


Ett antal metoder har utvecklats för att ta bort BCG-artefakten från samtidiga EEG-fMRI-signaler. Majoriteten av tidiga metoder baserades på manuell identifiering av bullerkomponenter med hjälp av oberoende komponentanalys . Men nyare metoder använder låggradig sparse decomposition (LRSD) som automatiskt identifierar bruskomponenter och resulterar i en mer grundlig "skrubbning" av BCG-bruset

Ansökningar

Tekniken kombinerar i princip EEG :s väldokumenterade förmåga att karakterisera vissa hjärntillstånd med hög tidsupplösning och att avslöja patologiska mönster, med fMRI :s (mer nyligen upptäckta och mindre välkända) förmåga att avbilda bloddynamik genom hela hjärnan med hög rumslig upplösning. Hittills har EEG-fMRI huvudsakligen setts som en fMRI-teknik där det synkront förvärvade EEGet används för att karakterisera hjärnaktivitet ('hjärntillstånd') över tiden, vilket gör det möjligt att kartlägga (genom statistisk parametrisk kartläggning, till exempel) den associerade hemodynamiska ändringar.

Den ursprungliga motivationen för EEG-fMRI var inom forskningen om epilepsi , och i synnerhet studien av interiktala epileptiforma flytningar (IED, eller interictal spikes ), och deras generatorer, och av anfall. IED är oförutsägbara och subkliniska händelser hos patienter med epilepsi som endast kan observeras med EEG ( eller MEG ). Därför möjliggör inspelning av EEG under fMRI- insamling studie av deras hemodynamiska korrelat. Metoden kan avslöja hemodynamiska förändringar kopplade till IED och anfall , och har visat sig vara ett kraftfullt vetenskapligt verktyg. Den samtidiga och synkroniserade videoinspelningen identifierar klinisk anfallsaktivitet tillsammans med elektrofysiologisk aktivitet på EEG, vilket hjälper till att undersöka, korrelerade hemodynamiska förändringar i hjärnan under anfall.

Det kliniska värdet av dessa fynd är föremål för pågående undersökningar, men nyare forskning tyder på en acceptabel tillförlitlighet för EEG-fMRI-studier och bättre känslighet i högre fältskanner. Utanför epilepsiområdet har EEG-fMRI använts för att studera händelserelaterade (utlösta av yttre stimuli) hjärnresponser och gett viktiga nya insikter om baslinjens hjärnaktivitet under vilande vakenhet och sömn .

Vidare läsning

Hämtad från " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Electroencephalography_functional_magnetic_resonance_imaging&oldid=1093376838 "