Diese Arbeit wurde durch ein Stipendium der Simons Foundation (SFARI # 89638 zu RB) unterstützt.

Das folgende Protokoll hält sich an die Richtlinien der Universität von Washington Institutional Review Board. 1. Elektrophysiologische Bewertung <ol><li> Vorbereitung der Session <ol><li> Zimmer Zubereitung: Ort der Manipulationsvorrichtung (siehe Abbildung 1), ein Holzblock mit einem Sensor angebracht, der einen Zeitstempel versehen Marker, um Erfassungssoftware sendet, wenn sie innerhalb Greifen Reichweite des Teilnehmers erfasst, auf den Tisch. Aktivieren EEG-Erfassungssoftware und beginnen &quot;neue Sitzung&quot; (Abbildung S1). </li><li> Net Zubereitung: warmen Lösung von destilliertem Wasser (1 l), Kaliumchlorid (1 Esslöffel) und Baby-Shampoo (1 Teelöffel) bis 104 ° F. Soak 128-Elektrode dicht-Array EEG-System in der erwärmten Salzlösung. </li><li> Teilnehmer der Zubereitung: sicherzustellen, dass die Teilnehmer bequem ca. 75 cm von der Reizdarbietung Monitor und vollständig im Hinblick auf die Video-Cam sitzenÄra. Suchen und markieren Sie den Scheitelpunkt auf dem Kopf des Teilnehmers mit einem Hautmarker. Messung der Scheitel von der Schnittpunkt der Mittelpunkt zwischen dem Nasenwurzel und Inions und dem Mittelpunkt zwischen preauriculars. </li><li> Net-Anwendung: Positionieren Sie den EEG-Kappe auf dem Kopf des Teilnehmers, dass der Scheitelpunkt Elektrode direkt über den Scheitelpunkt Marke platziert. Überprüfen und sicherzustellen, dass Impedanzen Impedanzen unter dem Schwellenwert für die EEG-System verwendet wird (Abbildung S2) geeignet ist. </li><li> Beginnen Video Taping Sitzung. </li></ol></li><li> Aufnahme-Setup: Referenzsignal an den Scheitelpunkt-Elektrode. Analogfilter zwischen 0,1 und 100 Hz, das Signal zu verstärken, zu digitalisieren und in 500 Proben / sec. </li><li> Stimulus-Präsentation: Gegenwart Teilnehmer mit 3 Bedingungen: beobachten, auszuführen und zu ruhen, aus dem durch Muthukumaraswamy und Kollegen entwickelte Paradigma 5 angepasst. <ol><li> Beachten Zustand: Weisen Teilnehmer, still zu sitzen und beobachtenein Video von einer Person Ergreifen des Manipulations. Jeder Versuch sollte 6 Sekunden dauern. Zeit der aufgezeichneten Video für die Versuche genau beobachten, um sicherzustellen, dass der beobachtete Griff auf genau 3 sec auftritt. Überwachung visuelle Aufmerksamkeit des Teilnehmers während der Aufgabe, und markieren Studien, in denen sie nicht persönlich an, um den Bildschirm, um in der Nachbearbeitung verworfen werden. </li><li> Führen Zustand: Weisen Teilnehmer, ruhig mit der rechten Hand ruht nur unterhalb der Manipulations sitzen und beim Hören eine aufgezeichnete Gehör Cue, um die Manipulations Greifer aus dem Zustand beobachten Videoclip zu imitieren. Jeder Versuch sollte 6 Sekunden dauern. Stellen Sie sicher, dass die auditive Cue wird bei genau 3 sec durch die vorgezogene Aufnahme eine auditive Spur, hält präsentiert ein konsequent zeitlich ausführen Cue und Inter-Prozess-Intervall. Nutzen Sie einen Sensor an der Manipulations genau die Zeit, die der Teilnehmer zu erfassen auftritt (Abbildung S3) aufzeichnen. </li><li> Ruhezustand: Weisen Teilnehmer quie sitzently mit offenen Augen und passiv beobachten ein kleines Fadenkreuz auf dem Stimulus-Monitor. Rekord kontinuierliche EEG während der Ruhezustand für 3 min. </li><li> Für die beiden beobachten und ausführen Bedingungen, Gegenwart randomisierten Blöcken von zehn Studien mit insgesamt vierzig Versuchen pro Zustand. Stellen Sie sicher, dass das Bild des Manipulations bleibt auf dem Bildschirm in den Blöcken beobachten und ausführen, auch zwischen den Studien. Verabreichen Sie die Ruhezustand an der Fertigstellung der beobachten und ausführen Bedingungen. </li></ol></li><li> Datenverarbeitung <ol><li> Nach der Datensammlung, überprüfen Impedanzen. Hinweis Änderungen an Impedanzwerte. End Erfassungssoftware Aufnahme. </li><li> Post-Processing: Rereference EEG-Signal an den Durchschnitt. Segment kontinuierliche EEG-Daten in vierzig 6-Sekunden-Studien für jede Bedingung (Abbildung S4). </li><li> Führen Sie automatische Erkennung von Artefakten. Verwenden Sie automatisierte Algorithmen, um Segmente für Bewegungsartefakte durch die Identifizierung schnell durchschnittlichen Amplituden exceedin inspizieren200 g uV, Differential durchschnittliche Amplituden von mehr als 100 uV und null Varianz über eine gegebene Studie (Abbildung S5). </li><li> Führen Sie manuelle Artefakterkennung durch visuelle Inspektion von Daten und Bestätigung mit Video-Review der Sitzung, um alle Prüfungen in der Beobachtungsbedingung mit jeder Bewegung Artefakt und alle Prüfungen in der Ausführungsbedingung mit jeder Bewegung Artefakt in keinem Zusammenhang mit dem Zugriff Geste kontaminierten kontaminierten entfernen. Studien mit signifikanten ausschließen Artefakt aus Analyse. Entsorgen Sie alle Studien, die während der Akquisition gekennzeichnet wurden nicht besucht. Überprüfen und notieren Rate von Studien Ablehnung für jede Diagnosegruppe unter Analyse. </li></ol></li><li> Datenanalyse <ol><li> Pro Muthukumaraswamy et al. 5, Segment gereinigt Studien in 2 Sekunden Epochen bestehend aus 1 sec von Daten vor dem Zugriff und 1 s nach für beide beobachten (wie von der Photozelle markiert) und Ausführen (wie durch die Manipulationssensor markiert) Bedingungen. Segment clehnte 2 Sek. Epochen von der Ruhezustand. </li><li> Schnelle Fourier-Transformation (FFT) jedes Segments. Wählen Sie einen Cluster aus acht Elektroden auf jeder Hemisphäre rund um die Standard-C3-und C4-Positionen für statistische Analysen (nach Muthukumaraswamy et al. 5 und Bernier et al. 3) (Abbildung 2). Für jede Bedingung durchschnittlich die Macht über die eingeschlossenen Studien zu Leistungsspektren zu berechnen. </li><li> Berechnen mu Dämpfung durch die Untersuchung der Durchschnittsleistung während entweder die Ausführung oder Beobachtung eines Motors Aktion, bezogen auf die Durchschnittsleistung während der Ruhezustand, über den 13.8 Hz-Bereich. Verwenden Sie das Protokoll dieses Verhältnisses zu Dämpfungsgrad zu bestimmen. Hinweis: Ein negativer Wert bedeutet Dämpfung während der Ausführung oder Beobachtung, ein positiver Wert stellt Augmentation. Diese Methode berücksichtigt die Variabilität zwischen Individuen, und die Nicht-Normalität der Werte in Verhältnis Form ausgedrückt. &lt;br /&gt; Hinweis: Dieses Protokoll wurde mit einem 128-Elektroden-Array-dichte EEG-System mit Net Station-Software Version 4.1 entwickelt. Während die grundlegenden Schritte sind ähnlich über EEG-Systemen kann Erfassungs-und Analyseprotokolle variieren. </li></ol></li></ol> 2. Probencharakterisierung <ol><li> Identifizieren Sie potenzielle Patientenpopulation für die Teilnahme an Paradigma durch Forschung Register, frühere Teilnehmer einsehen, oder Empfehlungen aus dem Bereich Kliniken und Ärzten. </li><li> Bildschirm potenzielle Teilnehmer für Wahrscheinlichkeit die Diagnosekriterien für klinische Konstrukt (zB Autismus-Spektrum-Störung) und zu Ausschlusskriterien, wie z. B. Vorhandensein von Kopfverletzung, Tumor, Beschlagnahme der Geschichte, oder die Nutzung von Krampf oder Barbiturat Medikamente, die verzerren können identifizieren die elektrophysiologischen Signals. </li><li> Bestätigen Diagnosestatus Patientenpopulation durch die Verwendung von Gold-Standard-Diagnose-Instrumente (zB Autismus Diagnostic Interview-Rerevised (ADI-R-11) und der Autismus-Diagnose-Observation Schedule-Generika (ADOS G, 12), verabreicht von erfahrenen Kliniker folgende Diagnostische und Statistische Manual - 5. Edition (DSM-5) 13 Kriterien. </li><li> Identifizieren Kontrollprobe zu relevanten Variablen von Interesse, wie zum Beispiel Alter, Geschlecht, kognitive Fähigkeiten, usw. abgestimmt </li></ol>

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	<li>Kuhl, P. K., Coffey-Corina, S., Padden, D., Dawson, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Links+between+social+and+linguistic+processing+of+speech+in+preschool+children+with+autism:+behavioral+and+electrophysiological.">Links between social and linguistic processing of speech in preschool children with autism: behavioral and electrophysiological.</a> 8, (2005).</li><li>McPartland, J., Dawson, G., Webb, S. J., Panagiotides, H., Carver, L. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Event-related+brain+potentials+reveal+anomalies+in+temporal+processing+of+faces+in+autism+spectrum+disorder.">Event-related brain potentials reveal anomalies in temporal processing of faces in autism spectrum disorder.</a> J. Child Psychol. 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Die Autoren erklären, keine finanziellen Interessen konkurrieren.

Die erfolgreiche Akquisition, Verarbeitung und Analyse der elektrophysiologischen Daten an die mu Rhythmus und der Anwendung an klinischen Populationen verwandt erfordert 1) die Anwendung von EEG methodischen Werkzeuge, 2) vorsichtig Artefakterkennung und Datenreduktion, 3) eine genaue Identifizierung des mu Rhythmus, und 4) eine genaue Charakterisierung der klinischen Bevölkerung und die Identifizierung von geeigneten Kontrollgruppen. Entsprechende EEG-Methodik ...

Elektroenzephalographie (EEG) ist eine effektive, effiziente und nicht-invasive Methode zur Beurteilung und Aufzeichnung der Hirnaktivität. Wie Nervenzellen im Gehirn ausgelöst, kann die resultierende Spannung verstärkt werden, aufgezeichnet und grafisch dargestellt. Die zeitliche Auflösung der EEG erlaubt die Analyse selbst kurzzeitige Änderungen in der Schwingungsmuster des Gehirns sowie die Analyse der Reaktion des Gehirns auf bestimmte Reize. Obwohl er der älteste bildgebendes Verfahren, aus dem Ende des 19. Jahrhunderts, hat EEG immer noch weitreich Anwendbarkeit. Während der funktionellen Magnetresonanztomographie (fMRI) hat ausgezeichnete räumliche Auflösung, es hat relativ schlechte zeitliche Auflösung. Dies stellt eine große Einschränkung der fMRI Einschätzung angesichts der unglaublichen Geschwindigkeit, mit der Prozesse im Gehirn auftreten. EEG hat die Fähigkeit, elektrischen Hirnaktivität zu der Millisekunden-Ebene zu bewerten und bietet Potential iin die Phasen der Verarbeitung des Gehirns NSight. Entwickelnden Technologien sind auch die Anwendbarkeit der EEG erweitert. Eine Erhöhung der Dichte von Aufzeichnungssystemen hat für die Entwicklung der Quellenlokalisierung Techniken erlaubt, mildernde einige der EEG Einschränkungen hinsichtlich räumlicher Auflösung. Darüber hinaus haben moderne Systeme der einzelnen Teilnehmer Rüstzeiten deutlich reduziert, so dass für die Beurteilung der bisher nicht Bevölkerungen, wie Säuglings-und klinischen Proben 1-3,28-30. Angesichts der hervorragenden zeitlichen Auflösung kann EEG verwendet, um die neuronale Reaktion auf bestimmte Verhaltensweisen, Staaten oder äußere Reize Zusammenhang zu untersuchen. Ein Beispiel für dieses Programm ist die Bewertung des Spiegelneuronensystem (MNS) beim Menschen. Spiegelneuronen wurden ursprünglich bei Affen mit einzelnen Neurons Aufnahme 4 identifiziert, Nachweis einer Gruppe vonNeuronen, die sowohl für die Ausführung und Beobachtung von Kraft Aktionen reagiert. Diese direkte Aufnahme Methode der Platzierung von Elektroden im Gehirn ist nur selten in den Menschen, und nur im äußersten klinischen Fällen eingesetzt. EEG ist ein Verfahren zur Beurteilung der MNS durch Überwachen des EEG mu Rhythmus vorgesehen. Diese Schwingungsform im 8-12 Hz-Bereich hat sich gezeigt, EEG-Leistung in Reaktion auf die Ausführung und Beobachtung der Motor Aktionen, ähnlich der in Affen beobachtet 5-7 Aktivierungsmuster zu dämpfen. Ebenso Stimulation von mutmaßlichen MNS Hirnregionen durch transkranielle Magnetstimulation (z. B. die inferioren frontalen Gyrus) hebt EEG mu Rhythmus 8 und EEG-Rhythmus mu Unterdrückung korreliert mit BOLD fMRI-Signale von vermeintlichen Spiegelneuronen Regionen innerhalb der Subjekte 9, zusätzliche Unterstützung, dass dieser Rhythmus Indizes, zumindest teilweise, MNS-Aktivität. Bewertung des EEG mu Rhythmus für eine nicht-invasive Beurteilung des Spiegelneuronen Handlung erlaubtduktivität in den Menschen. EEG bietet eine einzigartige Methodik zur Untersuchung der Hirnaktivität und, wenn sie mit verhaltensbasierten Assays kombiniert, kann es ein leistungsfähiges Werkzeug für die Aufklärung Aspekte der sozialen Kognition, wie Imitation, in klinischen Populationen. Ferner ermöglicht Einblick in Fähigkeiten der Personen, für die anderen bildgebenden Verfahren oder Verhaltensparadigmen möglicherweise weniger erfolgreich nutzen, die Anwendbarkeit des EEG für die Verwendung mit Populationen mit kognitiven oder Sprachstörungen. Das beschriebene Protokoll bietet eine Allee zu sozial-kognitiven Funktionen theoretisch dem Spiegelneuronensystem bei Personen mit typischen und atypischen Entwicklung, wie Autismus-Spektrum-Störung verbunden zu untersuchen.

<table><tbody><tr><td>Geodesic EEG System</td><td>EGI</td><td>N/A</td><td>Any EEG system, not only EGI based systems, is applicable for the described study</td></tr><tr><td>MATLAB software</td><td>MATLAB</td><td>N/A</td><td>Any mathematical, statistical software that can work with matrices is applicable</td></tr><tr><td>Netstation software</td><td>EGI</td><td>N/A</td><td>Any EEG acquisition software is applicable for the described study</td></tr><tr><td>Manipulandum</td><td>custom</td><td>N/A</td><td>Any object that is coregistered with data acquisition software to signal a successful grasp</td></tr></tbody></table>

eeg mu rhythm in typical and atypical development

Elektroenzephalographie (EEG) ist eine effektive, effiziente und nicht-invasive Methode zur Beurteilung und Aufzeichnung der Hirnaktivität. Angesichts der hervorragenden zeitlichen Auflösung kann EEG verwendet, um die neuronale Reaktion auf bestimmte Verhaltensweisen, Staaten oder äußere Reize Zusammenhang zu untersuchen. Ein Beispiel für dieses Programm ist die Bewertung des Spiegelneuronensystem (MNS) beim Menschen durch die Prüfung des EEG mu Rhythmus. Das EEG mu Rhythmus, oszillierende Aktivität im 8-12 Hz Frequenzbereich von zentral gelegenen Elektroden aufgezeichnet ist, wird unterdrückt, wenn eine Person ausgeführt wird, oder einfach nur beobachtet, zielgerichtete Handlungen. Als solches ist es vorgeschlagen worden, um die Aktivität der MNS reflektieren. Es wurde vermutet, dass Funktionsstörungen in der Spiegelneuronensystem (MNS) spielt eine Rolle bei den beitrag sozialen Defiziten von Autismus-Spektrum-Störung (ASD). Die MNS können dann nicht-invasiv in klinischen Populationen unter Verwendung von EEG mu Rhythmus Dämpfung als Index für seine Aktivität untersucht werden. Die beschriebene protOcol bietet einen Weg, um soziale kognitive Funktionen theoretisch an die MNS bei Personen mit typischen und atypischen Entwicklung, wie ASD verbunden zu untersuchen.

Typische Erwachsene, Kinder und Kleinkinder haben immer mu Rhythmus sowohl bei der Ausführung und Beobachtung von Aktionen in einer Vielzahl von Paradigmen und Reize 5, 14-30 demonstriert. Dämpfung in diesem Frequenzband ist konsequent in Mittel-Elektroden (Abbildung 3) zeigt, dass dies nicht Reduktion von alpha Macht, die in anderen Regionen der Kopfhaut aufgezeichnet wird lokalisiert. In ähnlicher Weise wird die Dämpfung in dieser Frequenz während der Beobachtung der Bewegung der Beoba...

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EEG Mu Rhythm in Typical and Atypical Development

Bewertung des EEG mu Rhythmus bietet eine einzigartige Methodik zur Untersuchung der Hirnaktivität und, wenn sie mit verhaltensbasierten Assays kombiniert wird, kann ein leistungsfähiges Werkzeug für die Aufklärung Aspekte der sozialen Kognition, wie Imitation, in klinischen Populationen.

EEG-Mu-Rhythmus in typischen und atypischen Entwicklung

Electroencephalography (EEG) is an effective, efficient, and noninvasive method of assessing and recording brain activity. Given the excellent temporal ...

eeg-mu-rhythm-in-typical-and-atypical-development

Universidad de Cartagena UDEC

Research

JoVE Journal

Medicine

25.4K Aufrufe.  University of Washington.  Bewertung des EEG mu Rhythmus bietet eine einzigartige Methodik zur Untersuchung der Hirnaktivität und, wenn sie mit verhaltensbasierten Assays kombiniert wird, kann ein leistungsfähiges Werkzeug für die Aufklärung Aspekte der sozialen Kognition, wie Imitation, in klinischen Populationen. 

Serie: EEG Mu Rhythm in Typical and Atypical Development

Cortical Source Analysis of High-Density EEG Recordings in Children

EEG is traditionally described as a neuroimaging technique with high temporal and low spatial resolution. Recent advances in biophysical modelling and signal processing make it possible to exploit information from other imaging modalities like structural MRI that provide high spatial resolution to overcome this constraint1. This is especially useful for investigations that require high resolution in the temporal as well as spatial domain. In addition, due to the easy application and low cost of EEG recordings, EEG is often the method of choice when working with populations, such as young children, that do not tolerate functional MRI scans well. However, in order to investigate which neural substrates are involved, anatomical information from structural MRI is still needed. Most EEG analysis packages work with standard head models that are based on adult anatomy. The accuracy of these models when used for children is limited2, because the composition and spatial configuration of head tissues changes dramatically over development3.&#160;
In the present paper, we provide an overview of our recent work in utilizing head models based on individual structural MRI scans or age specific head models to reconstruct the cortical generators of high density EEG. This article describes how&#160;EEG recordings are acquired, processed, and analyzed with pediatric populations at the London Baby Lab, including laboratory setup, task design, EEG preprocessing, MRI processing, and EEG channel level and source analysis.&#160;

In recent years, there has been increasing interest in estimating the cortical sources of scalp measured electrical activity for cognitive neuroscience experiments. This article describes how high density EEG is acquired and how recordings are processed for cortical source estimation in children from the age of 2 years at the London Baby Lab.

Kortikale Quelle Analyse von High-Density-Aufnahmen EEG bei Kindern

EEG is traditionally described as a neuroimaging technique with high temporal and low spatial resolution. Recent advances in biophysical modelling and ...

Forschung

Verhalten

Infant Auditory Processing and Event-related Brain Oscillations

Rapid auditory processing and acoustic change detection abilities play a critical role in allowing human infants to efficiently process the fine spectral and temporal changes that are characteristic of human language. These abilities lay the foundation for effective language acquisition; allowing infants to hone in on the sounds of their native language. Invasive procedures in animals and scalp-recorded potentials from human adults suggest that simultaneous, rhythmic activity (oscillations) between and within brain regions are fundamental to sensory development; determining the resolution with which incoming stimuli are parsed. At this time, little is known about oscillatory dynamics in human infant development. However, animal neurophysiology and adult EEG data provide the basis for a strong hypothesis that rapid auditory processing in infants is mediated by oscillatory synchrony in discrete frequency bands. In order to investigate this, 128-channel, high-density EEG responses of 4-month old infants to frequency change in tone pairs, presented in two rate conditions (Rapid: 70 msec ISI and Control: 300 msec ISI) were examined. To determine the frequency band and magnitude of activity, auditory evoked response averages were first co-registered with age-appropriate brain templates. Next, the principal components of the response were identified and localized using a two-dipole model of brain activity. Single-trial analysis of oscillatory power showed a robust index of frequency change processing in bursts of Theta band (3 - 8 Hz) activity in both right and left auditory cortices, with left activation more prominent in the Rapid condition. These methods have produced data that are not only some of the first reported evoked oscillations analyses in infants, but are also, importantly, the product of a well-established method of recording and analyzing clean, meticulously collected, infant EEG and ERPs. In this article, we describe our method for infant EEG net application, recording, dynamic brain response analysis, and representative results.

High-density electroencephalography (dEEG) is being used increasingly to study brain development and plasticity in the early years of life. Here we present an application of sophisticated analysis techniques that builds on traditional EEG recording to understand the oscillatory dynamics of rapid auditory processing in the infant brain.

Infant Auditive Verarbeitungs- und Veranstaltungsbezogene Gehirn Schwingungen

Rapid auditory processing and acoustic change detection abilities play a critical role in allowing human infants to efficiently process the fine spectral ...

Investigating Social Cognition in Infants and Adults Using Dense Array Electroencephalography (dEEG)

Dense array electroencephalography (dEEG), which provides a non-invasive window for measuring brain activity and a temporal resolution unsurpassed by any other current brain imaging technology1,2, is being used increasingly in the study of social cognitive functioning in infants and adults. While dEEG is enabling researchers to examine brain activity patterns with unprecedented levels of sensitivity, conventional EEG recording systems continue to face certain limitations, including 1) poor spatial resolution and source localization3,4,2) the physical discomfort for test subjects of enduring the individual application of numerous electrodes to the surface of the scalp, and 3) the complexity for researchers of learning to use multiple software packages to collect and process data. Here we present an overview of an established methodology that represents a significant improvement on conventional methodologies for studying EEG in infants and adults. Although several analytical software techniques can be used to establish indirect indices of source localization to improve the spatial resolution of dEEG, the HydroCel Geodesic Sensor Net (HCGSN) by Electrical Geodesics, Inc. (EGI), a dense sensory array that maintains equal distances among adjacent recording electrodes on all surfaces of the scalp, further enhances spatial resolution4,5,6 compared to standard dEEG systems. The sponge-based HCGSN can be applied rapidly and without scalp abrasion, making it ideal for use with adults7,8, children9,10,11, and infants12, in both research and clinical4,5,6,13,14,15 settings. This feature allows for considerable cost and time savings by decreasing the average net application time compared to other dEEG systems. Moreover, the HCGSN includes unified, seamless software applications for all phases of data, greatly simplifying the collection, processing, and analysis of dEEG data.
The HCGSN features a low-profile electrode pedestal, which, when filled with electrolyte solution, creates a sealed microenvironment and an electrode-scalp interface. In all Geodesic dEEG systems, EEG sensors detect changes in voltage originating from the participant's scalp, along with a small amount of electrical noise originating from the room environment. Electrical signals from all sensors of the Geodesic sensor net are received simultaneously by the amplifier, where they are automatically processed, packaged, and sent to the data-acquisition computer (DAC). Once received by the DAC, scalp electrical activity can be isolated from artifacts for analysis using the filtering and artifact detection tools included in the EGI software. Typically, the HCGSN can be used continuously for only up to two hours because the electrolyte solution dries out over time, gradually decreasing the quality of the scalp-electrode interface.
In the Parent-Infant Research Lab at the University of Toronto, we are using dEEG to study social cognitive processes including memory, emotion, goals, intentionality, anticipation, and executive functioning in both adult and infant participants.

Investigating Social Cognition in Infants and Adults Using Dense Array Electroencephalography dEEG

Dense array electroencephalography is being used increasingly to study social cognitive functions in infants and adults. Here we present an established methodology that represents a significant improvement on conventional methodologies for studying EEG in infants and adults.

Untersuchung Social Cognition in Kinder und Erwachsene mit Dense Array Elektroenzephalographie ( D EEG)

Dense array electroencephalography (dEEG), which provides a non-invasive window for measuring brain activity and a temporal resolution unsurpassed by any ...

Neurowissenschaften

Preterm EEG: A Multimodal Neurophysiological Protocol

Since its introduction in early 1950s, electroencephalography (EEG) has been widely used in the neonatal intensive care units (NICU) for assessment and monitoring of brain function in preterm and term babies. Most common indications are the diagnosis of epileptic seizures, assessment of brain maturity, and recovery from hypoxic-ischemic events. EEG recording techniques and the understanding of neonatal EEG signals have dramatically improved, but these advances have been slow to penetrate through the clinical traditions. The aim of this presentation is to bring theory and practice of advanced EEG recording available for neonatal units. 
In the theoretical part, we will present animations to illustrate how a preterm brain gives rise to spontaneous and evoked EEG activities, both of which are unique to this developmental phase, as well as crucial for a proper brain maturation. Recent animal work has shown that the structural brain development is clearly reflected in early EEG activity. Most important structures in this regard are the growing long range connections and the transient cortical structure, subplate. Sensory stimuli in a preterm baby will generate responses that are seen at a single trial level, and they have underpinnings in the subplate-cortex interaction. This brings neonatal EEG readily into a multimodal study, where EEG is not only recording cortical function, but it also tests subplate function via different sensory modalities. Finally, introduction of clinically suitable dense array EEG caps, as well as amplifiers capable of recording low frequencies, have disclosed multitude of brain activities that have as yet been overlooked.
In the practical part of this video, we show how a multimodal, dense array EEG study is performed in neonatal intensive care unit from a preterm baby in the incubator. The video demonstrates preparation of the baby and incubator, application of the EEG cap, and performance of the sensory stimulations.

This video explains the background theory of the neonatal EEG activity and the sensory responses, followed by a live demonstration of their recording in neonatal intensive care unit.

Preterm EEG: Ein multimodales Neurophysiologische Protokoll

Since its introduction in early 1950s, electroencephalography (EEG) has been widely used in the neonatal intensive care units (NICU) for assessment and ...

Interictal High Frequency Oscillations Detected with Simultaneous Magnetoencephalography and Electroencephalography as Biomarker of Pediatric Epilepsy

Crucial to the success of epilepsy surgery is the availability of a robust biomarker that identifies the Epileptogenic Zone (EZ). High Frequency Oscillations (HFOs) have emerged as potential presurgical biomarkers for the identification of the EZ in addition to Interictal Epileptiform Discharges (IEDs) and ictal activity. Although they are promising to localize the EZ, they are not yet suited for the diagnosis or monitoring of epilepsy in clinical practice. Primary barriers remain: the lack of a formal and global definition for HFOs; the consequent heterogeneity of methodological approaches used for their study; and the practical difficulties to detect and localize them noninvasively from scalp recordings. Here, we present a methodology for the recording, detection, and localization of interictal HFOs from pediatric patients with refractory epilepsy. We report representative data of HFOs detected noninvasively from interictal scalp EEG and MEG from two children undergoing surgery.
The underlying generators of HFOs were localized by solving the inverse problem and their localization was compared to the Seizure Onset Zone (SOZ) as this was defined by the epileptologists. For both patients, Interictal Epileptogenic Discharges (IEDs) and HFOs were localized with source imaging at concordant locations. For one patient, intracranial EEG (iEEG) data were also available. For this patient, we found that the HFOs localization was concordant between noninvasive and invasive methods. The comparison of iEEG with the results from scalp recordings served to validate these findings. To our best knowledge, this is the first study that presents the source localization of scalp HFOs from simultaneous EEG and MEG recordings comparing the results with invasive recordings. These findings suggest that HFOs can be reliably detected and localized noninvasively with scalp EEG and MEG. We conclude that the noninvasive localization of interictal HFOs could significantly improve the presurgical evaluation for pediatric patients with epilepsy.

High Frequency Oscillations (HFOs) have emerged as presurgical biomarkers for the identification of the epileptogenic zone in pediatric patients with medically refractory epilepsy. A methodology for the noninvasive recording, detection, and localization of HFOs with simultaneous scalp electroencephalography (EEG) and magnetoencephalography (MEG) is presented.

Interiktalen Hochfrequenzoszillationen Erkannte mit Simultaneous Magnetoencephalographie und Elektroenzephalographie als Biomarker für Pädiatrische Epilepsie

Crucial to the success of epilepsy surgery is the availability of a robust biomarker that identifies the Epileptogenic Zone (EZ). High Frequency ...

Medizin

Application of an Amplitude-integrated EEG Monitor (Cerebral Function Monitor) to Neonates

Amplitude-integrated EEG (aEEG) is an easily accessible technique to monitor the electrocortical activity in preterm and term infants in neonatal intensive care units (NICUs). This method was first used to monitor newborns after asphyxia, providing information about future neurological outcomes. The aEEG is also helpful to select newborns who benefit from cooling. The aEEG monitoring of preterm infants is becoming more widespread, as various studies have shown that neurodevelopmental outcome is related to early aEEG tracings. Here, we demonstrate the application of the aEEG monitoring system and present typical patterns that depend upon gestational age and pathophysiological conditions. Furthermore, we mention pitfalls in the interpretation of the aEEG, as this method requires accurate fixation and localization of the electrodes. Additionally, the raw EEG can be used to detect neonatal seizures or to identify aEEG application problems. In conclusion, aEEG is a safe and generally well-tolerated method for the bedside monitoring of neonatal cerebral function; it can even provide information about long-term outcome.

Application of an Amplitude-integrated EEG Monitor Cerebral Function Monitor to Neonates

Here, we show how to apply amplitude-integrated electroencephalography to monitor cerebral function in neonates.

Anwendung eine Amplitude integriert-EEG-Monitor (zerebrale Funktion Monitor) auf Neugeborene

Amplitude-integrated EEG (aEEG) is an easily accessible technique to monitor the electrocortical activity in preterm and term infants in neonatal ...

How to Obtain Reliable Visual Event-related Potentials in Newborns

The present study discusses the characteristics of visual event-related potentials (VEPs) and outlines methodological steps for obtaining reliable measurements in newborns. Obtaining high-quality, reliable VEPs is crucial for the early detection of abnormal development of the central nervous system in at-risk newborns, and for implementing successful early interventions. Recommendations are based on a previous study which showed that when post-conceptional age, polysomnography-identified sleep stages, and light-emitting diodes (LEDs) googles as the luminous source are controlled, no more than 4 repetitions of VEP averages are required to obtain replicable recordings, variability decreases, and reliable VEPs can be obtained. By controlling for these sources of variability and using statistical analyses, we were able to clearly and reliably identify the amplitude and latency of three main components (NII, PII and NIII) present in 100% of newborns (n = 20) during active sleep. Recording VEPs during awake states, quiet sleep and transitional sleep is not recommended because VEP morphology may differ significantly from one average to the next, leading to the risk of misleading clinical prognoses. Moreover, it is easier to obtain VEPs during active sleep because this state can be clearly and reliably identified at this stage of development, sleep cycles are short enough to allow measurements to be taken in a reasonable time, and the method does not require new o expensive equipment.

Several important points for obtaining high-quality reliable visual evoked potentials (VEPs) in newborns while minimizing variability and the risk of misleading prognoses are presented.

So erhalten Sie zuverlässige visuelle Ereignispotenziale bei Neugeborenen

The present study discusses the characteristics of visual event-related potentials (VEPs) and outlines methodological steps for obtaining reliable ...

Reliable Acquisition of Electroencephalography Data during Simultaneous Electroencephalography and Functional MRI

Simultaneous electroencephalography (EEG) and functional magnetic resonance imaging (fMRI), EEG-fMRI, combines the complementary properties of scalp EEG (good temporal resolution) and fMRI (good spatial resolution) to measure neuronal activity during an electrographic event, through hemodynamic responses known as blood-oxygen-level-dependent (BOLD) changes. It is a non-invasive research tool that is utilized in neuroscience research and is highly beneficial to the clinical community, especially for the management of neurological diseases, provided that proper equipment and protocols are administered during data acquisition. Although recording EEG-fMRI is apparently straightforward, the correct preparation, especially in placing and securing the electrodes, is not only important for safety but is also critical in ensuring the reliability and analyzability of the EEG data obtained. This is also the most experience-demanding part of the preparation. To address these issues, a straightforward protocol that ensures data quality was developed. This article provides a step-by-step guide for acquiring reliable EEG data during EEG-fMRI using this protocol that utilizes readily available medical products. The presented protocol can be adapted to different applications of EEG-fMRI in research and clinical settings, and may be beneficial to both inexperienced and expert operators.

This article provides a straightforward protocol for acquiring good quality electroencephalography (EEG) data during simultaneous EEG and functional magnetic resonance imaging by utilizing readily available medical products.

Zuverlässige Erfassung von Elektroenzephalographiedaten während der simultanen Elektroenzephalographie und funktionellen MRT

Simultaneous electroencephalography (EEG) and functional magnetic resonance imaging (fMRI), EEG-fMRI, combines the complementary properties of scalp EEG ...

Multi-system Monitoring for Identification of Seizures, Arrhythmias and Apnea in Conscious Restrained Rabbits

Patients with ion channelopathies are at a high risk of developing seizures and fatal cardiac arrhythmias. There is a higher prevalence of heart disease and arrhythmias in people with epilepsy (i.e., epileptic heart.) Additionally, cardiac and autonomic disturbances have been reported surrounding seizures. 1:1,000 epilepsy patients/year die of sudden unexpected death in epilepsy (SUDEP). The mechanisms for SUDEP remain incompletely understood. Electroencephalograms (EEG) and electrocardiograms (ECG) are two techniques routinely used in the clinical setting to detect and study the substrates/triggers for seizures and arrhythmias. While many studies and descriptions of this methodology are in rodents, their cardiac electrical activity differs significantly from humans. This article provides a description of a non-invasive method for recording simultaneous video-EEG-ECG-oximetry-capnography in conscious rabbits. As cardiac electrical function is similar in rabbits and humans, rabbits provide an excellent model of translational diagnostic and therapeutic studies. In addition to outlining the methodology for data acquisition, we discuss the analytical approaches for examining neuro-cardiac electrical function and pathology in rabbits. This includes arrhythmia detection, spectral analysis of EEG and a seizure scale developed for restrained rabbits.

Using simultaneous video-EEG-ECG-oximetry-capnography, we developed a methodology to evaluate the susceptibility of rabbit models to develop provoked arrhythmias and seizures. This novel recording system establishes a platform to test the efficacy and safety of therapeutics and can capture the complex cascade of multi-system events that culminate in sudden death.

Multisystem-Monitoring zur Identifizierung von Anfällen, Arrhythmien und Apnoe bei bewusst zurückhaltenden Kaninchen

Patients with ion channelopathies are at a high risk of developing seizures and fatal cardiac arrhythmias. There is a higher prevalence of heart disease ...

Reale EEG- und EKG-Synchronisation bei der Interaktion zwischen Säuglingen und Betreuern

Home-Based EEG Hyperscanning for Infant-Caregiver Social Interactions

Prior hyperscanning studies that record the brain activities of caregivers and children concurrently have primarily been conducted within the confines of the laboratory, thus limiting the generalizability of results to real-life settings. Here, a comprehensive protocol for capturing synchronized electroencephalography (EEG), electrocardiography (ECG), and behavioral recordings from infant-caregiver dyads during various interactive tasks at home is proposed. This protocol demonstrates how to synchronize the different data streams and report EEG data retention rates and quality checks. Additionally, critical issues and possible solutions with respect to the experimental setup, tasks, and data collection in home settings are discussed. The protocol is not limited to infant-caregiver dyads but can be applied to various dyadic constellations. Overall, we demonstrate the flexibility of EEG hyperscanning setups, which allow experiments to be conducted outside of the laboratory to capture participants' brain activities in more ecologically valid environmental settings. Yet, movement and other types of artifacts still constrain the experimental tasks that can be performed in the home setting.

Autor im Rampenlicht: Erfassung von Interaktionen zwischen Säuglingen und Betreuern durch synchronisierte multimodale Datenerfassung

This protocol describes how synchronized electroencephalography, electrocardiography, and behavioral recordings were captured from infant-caregiver dyads in a home setting.

Heimbasiertes EEG-Hyperscanning für soziale Interaktionen zwischen Säuglingen und Betreuern

Prior hyperscanning studies that record the brain activities of caregivers and children concurrently have primarily been conducted within the confines of ...