EEG historia. aktywność mózgu - Caton 1875 rejestracja na powierzchni czaszki Beck 1890, Berger 1927

Transkrypt

1 EEG

2 EEG historia aktywność mózgu - Caton 1875 rejestracja na powierzchni czaszki Beck 1890, Berger 1927

3

4 inne metody rejestracji aktywności nerwowej: single cell recording deep brain recording

5 inne metody rejestracji aktywności nerwowej: ECoG - elektrokortykografia

6 system F = Frontal P = Parietal T = Temporal O = Occipital C = Central A = Auxiliary nieparzyste - L parzyste R z - midline

7 Model układu otwartego pola charakterystyczny równoległy układ włókien, typowy dla obszarów korowych Model układu zamkniętego pola układ typowy dla struktur podkorowych pomiar możliwy tylko gdy duże grupy komórek odbierają impulsy w sposób zsynchronizowany z reguły brak sygnału lub sygnał bardzo słabo wyrażony w zapisie EEG

8

9

10 źródła aktywności EEG: komórki piramidowe w korze (aktywność innych regionów nie jest widoczna w EEG) EPSP + IPSP (nie potencjał czynnościowy) suma aktywności dużej populacji neuronów istotne zjawisko synchronizacji Problem lokalizacji referencji: - Linked Mastoid (LM) - Averaged Ref

11 rozdzielczość przestrzenna / czasowa Volume Conductance sygnał rzędu µv podatność na zakłócenia preprocessing: reference filtr Hz / 30-45Hz; zero-phase artifact rejection

12 filtering

13

14

15 EEG i sen

16 spontaniczna (toniczna) aktywność EEG podział na zakresy delta-gamma - nie odnosi się tylko do snu - jest podziałem umownym wskazującym na dominującą aktywność

17 toniczna aktywność EEG

18 x(t) <=> X(ω)

19 analiza spektralna EEG power spectrum density (spektralna widmowa gęstość mocy) [µv2] eyes open eyes closed - absolute vs relative power - metody (FFT, multitaper)

20 analiza spektralna EEG rozkład wyników w grupie zwykle skośny log

21 ABS vs REL spectral power absolutna [µv2] vs relatywna moc [% mocy całego pasma przypadający na daną częstotl.]

22 Theta (3-7Hz) UWAGA! heterogeniczny funkcjonalnie; wiele generatorów może oznaczać zarówno aktywację jak i dezaktywację tradycyjnie wiązany ze spadkiem czujności, znużeniem (Occ, Par), sennością (Beatty 1974)

23 Theta (3-7Hz) UWAGA! heterogeniczny funkcjonalnie; wiele generatorów może oznaczać zarówno aktywację jak i dezaktywację rytm ten, zsynchronizowany z aktywnością gamma jest ważny w Working Memory (może odzwierciedlać kodowanie poszczególnych elementów; Demiralp 2007; Kamiński 2011) FMΘ frontal midline theta wiele rodzajów zadań poznawczych, również uwaga Berger 2015

24 Alpha (8-12Hz) (synchronizacja zapisu) synchronizacja przez generatory we wzgórzu źródła również w korze najmocniej zaznaczona Occ/Par zamknięte oczy tradycyjny marker dezaktywacji korowej (α lub α/β) hipoteza inhibicji korowej blokowanie alpha: otwarte oczy aktywność umysłowa senność / sen

25 Beta (13-30Hz) (desynchronizacja zapisu) beta 1/2/3 aktywacja korowa wszelkiego rodzaju zadania kognitywne emocje: pozytywne pobudzenie oraz negatywne (napięcie, lęk)

26 Gamma (>30Hz) typowo do 50-60Hz (dla pomiaru na powierzchni głowy) do stukilkudziesięciu Hz (dla pomiaru ECoG) pamięć percepcja: feature binding [40Hz] wzrost gamma przy różnego typu zadaniach mentalnych (Fitzgibbona et al. 2004) np. percepcyjne (wizualne, słuchowe), matematyczne, uwagowe, uczenie, jawne zapamiętywanie, odpamiętywanie

27 Rytm Mu (9-11Hz) zakres podobny do alpha funkcjonalny odpowiednik dezaktwacji korowej obserwowany ponad korą motoryczną znika przy ruchu i planowaniu ruchu

28

29 Inne metody analizy spontanicznego EEG: Laterality Coeficient (LC) i inne miary lateralizacji:

30 analiza TF (time / frequency) uwaga: analizujemy jednocześnie 2 wymiary: zmiany spektralnej mocy sygnału (freq) w funkcji czasu

31 time-frequency methods subliminal perception of emotional pictures (12 ms then masked) below conscious perception level

32 Inne metody analizy spont. EEG: Event Related Synchronization (ERS) Event Related Desynchronization (ERD) większe ERD w alpha2 dla lepiej odpamiętanych słów (Klimesch 1992) różnice osoby młode/starsze (Karrasch et al. 2004)

33 METODY T/F (time/frequency) inne metody analizy spont. EEG: Event Related Desynchronization (ERD) percepcja: krótkotrwały, fazowy zanik alfy Occ: pierwsze stadia percepcji Par: uwaga, kolejne stadia

34 Metody klasy 'CONNECTIVITY' analiza spontanicznego EEG: COH (koherencja) liniowa miara synchronizacji między poszczeg. elektrodami wady: nieodporna na volume conductance, metoda univariate kwestia istotności statystyk, brak wykrywania zależności czasowych, wskazuje wszystkie zależności, w tym pośrednie, symetryczna. pcoh (partial coherence)

35 Metody klasy 'CONNECTOME' DTF - Directed Transfer Function (Blinowska, Kamiński) analiza powiązań funkcjonalnych w domenie częstotliwości effective connectivity

36 Metody klasy 'CONNECTOME' DTF - Directed Transfer Function (Blinowska, Kamiński) wielozmiennowa metoda oparta o model autoregresyjny (MVAR) bazuje na Granger Causality (Weiner 1956; Granger 1969).

37 metody klasy 'effective connectivity' DTF - Directed Transfer Function (Blinowska, Kamiński) wielozmiennowa metoda oparta o model autoregresyjny (MVAR)

38 DTF - Directed Transfer Function zalety: odporna na volume conductance, wykrywania zależności czasowych i opóźnień, AR filtruje szum bardzo duża odporność, metoda wielozmiennowa duża moc testów statystycznych wyraźna lokalizacja źródeł synchronizacji rozróżnia zależności bezpośrednie i pośrednie kierunkowość kauzalność sdtf dla sygnałów dynamicznych, niestacjonarnych

39 The flows between considered nodes where the effect of valence was observed (p<0.05). OFC - orbitofrontal cortex; LDL - left dorsolateral cortex; L/RTmp - left/right temporal area; L/RPar - left/right parietal area. M Wyczesany, MA Ferdek, SJ Grzybowski 2014

40 wpływ nastroju na systemy uwagowe podczas percepcji slajdów afektywnych M Wyczesany, TS Ligeza, SJ Grzybowski 2015

41 wpływ wolicjonalnej kontroli afektywnej na systemy uwagowe podczas percepcji klipów afektywnych TS Ligeza, M Wyczesany, A Tymorek [in review]

42 DTF - Directed Transfer Function (Kamiński, Blinowska et al. 1997)

43 DTF - Directed Transfer Function

44 DTF - Directed Transfer Function

45 sdtf

46 klasyfikacja kliniczna EEG

47

48 diagnoza epilepsji rutynowe: - zamykanie/otwieranie oczu - hiperwentylacja - fotostymulacja (1, 5, 10, 15, 20 Hz) - deprywacja snu