Name: psychophysically-anchored, robust thresholding in studying pain-related lateralization of oscillatory prestimulus activity
Uploaded: 2017-01-21T14:00:00.000+00:00
Duration: 7 min 28 s
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/ 독일 연구 재단 (DFG) :이 작품은 Transregional 공동 연구 센터 TRR169 &quot;가변성, 예측 및 상호 작용 Crossmodal 학습&quot;에 의해 투자되고있다. 저자는 원고에 도움이 의견 스테파니 방패 감사합니다.

<html> 실험은 함부르크 의료 협회 (PV4509)의 윤리위원회에 의해 승인되었습니다. 1. 참가자 선택 <ol><li> 통증 자극, 머리 이식 또는 기존의 신경 학적 조건에 대한 적합성 표준 선택 기준을 넘어, 참가자는 급성 또는 만성 통증을 앓고 있지 않은지, 어떤 진통제를 복용, 약물 남용의 알려진 기록이 없습니다되어 있는지 확인하십시오. 참가자들은 또한 실험에 앞서 4 주 동안 어떤 약리 연구에 참여 찍은해서는 안됩니다. </li><li> 어떤 성별의 참가자를 포함, 아직에만주의를 기울여야 통증 지각의 순환 변화의 영향을 최소화하기 위해 호르몬 피임약 (13), (14)을 사용하는 여성 참가자를 포함한다. </li><li> 자극의 종류를 투여하기 전에 참가자가 서면으로 동의서를 준합니다. </li></ol>_title &quot;&gt; 2. EEG 설치 <ol><li> 적절한 캡 크기를 선택하고 시스템의 사용 설명서에 따라 뇌파 전극 설치를 준비합니다. </li><li> 샘플링 속도 및 높은 / 낮은 컷오프뿐만 아니라, 기록 장치의 임피던스 제한을 설정 (권장 500 ㎐, 0.5 Hz에서 고역 통과 필터, 임피던스 &lt;20 kΩ에서). </li><li> 자극 장치와 EEG 장치는 전기 배터리의 EEG 시스템을 실행하여 연결하지되어 있는지 확인합니다. </li><li> 뇌파 시스템과 전기 자극 장치를 제어하는 ​​컴퓨터 사이의 연결이 가능성이없는 지 확인합니다. </li></ol> 3. 전기 자극 설치 <ol><li> 가장 EEG 기록의 시간 해상도를 사용할 수 있도록하기 위해, 가능한 한 짧은 전기 자극을 유지한다. 1 밀리 기간 400 V 최대 전압을 하나의 단상 자극 펄스에 자극을 설정합니다. 더 강렬한 통증 수준이 필요하거나 포스트 자극 뇌파 기록의 정확한 타이밍은 N 않는 경우우선 구약 다른 자극 프로토콜을 사용할 수있다. </li><li> 확인 전기 자극기는 켜져 있지만, 전극에 출력이 꺼집니다. DS7A를 들어 아래 위치에 있어야 장치의 오른쪽에있는 &#39;출력&#39;라고 표시된 스위치를 자극. </li><li> 선택한 자극 사이트를 식별하는 랜드 마크 (들)을 찾습니다. 손에 자극 들어, 엄지 손가락과 집게 손가락 (외전 / 굴곡 무지 브레비스) 사이의 근육을 사용합니다. 모든 숫자가 밖으로 뻗어과 나란히 놓이는와 평평한 표면에 손을 누워 참가자를 요청합니다. 엄지와 검지 손가락의 첫 번째 손가락 관절 사이의 거리를 이등분하여 자극 위치를 식별한다. </li><li> 전극 제조 겔을 적용함으로써 피부를 청소한다. 자극이나 신뢰할 수없는 자극으로 이어질 수있는 피부에 잔여 물을 남길 수있는 알코올이나 살균제를 사용하지 않도록합니다. </li><li> 자극 전극을 부착하고 섬유 테이프와 장소에 고정합니다. </li><li> 제 질문전자 참가자는 손을 편안한 위치를 찾을 수 있습니다 가능하면, 실험 기간 동안 손을 이동하지 않으려 고 할 수 있습니다. 참가자의 편의를 위해, 표면의 투과성에 따라서, 임의의 습기를 흡수하기 위해 손을 아래 연조직 놓는다. </li><li> 상향 위치로 &#39;OUTPUT&#39;스위치를 전환하여 자극기의 출력을 사용합니다. </li></ol> 4. 시작 포인트를 결정 <ol><li> 마우스를 사용하여 화면의 평가 척도를 작동하는 방법에 참가자를 지시. 좌측 절반은 비 통증 감각을 나타내고; 우측 절반의 수평 라인의 형태로 연속 감각 강도의 범위에 대한 등가 시각을 제공하는 표준 통증 VAS 스케일에 대응한다. 규모의 절대 중심점을 선택 할 수없는 참가자에게 지적한다. 앵커 포인트 (15) (표 1)에 대한 표준화 된 지침에 참가자를 제공합니다. </li> &lt;리&gt;는 참가자에게 강도를 변화하고 응답을 기록하는 자극을 적용하여 평가 과정에 익숙해 얻을 수있는 기회를 제공합니다. 지속적으로 각각 강하지 만 아프지 않은 감각 (낮은 점)과 적당히 고통스러운 감각 (높은 점)을 불러 일으키는 두 강도에 대한 견적을 얻기 위해이 단계에서 수집 한 정보를 사용합니다. (30) 시험 또는 좋은 추정치에 도달 한 만족 할 때까지 - 25에 대한 자극을 계속합니다. 이 시간 동안, 강도에 구두 피드백 반복되게 자극 강도의 주관적 유사도에 대한 참가자를 조회하는 것이 유리할 수있다. </li><li> 스케일 센터 주변의 반응을 되살리기 위하여 무작위로 강도를 선택하려고합니다. 최상의 결과를 얻으려면, 단순히 증가 또는 선형 강도를 감소하고, 또한 고통스러운 측면의 극단적 끝을 탐구하지 않습니다. 이 단계는 참가자에게 잠재적으로 익숙하지 않은 stimulat에 익숙해 질 수있는 기회를 제공한다이온과 일관성있는 평가 범위에 대한 몇 가지 기준을 설정합니다. 이 때문에 일부의 강도를 반복하면서, 가능한 자극 강도의 전체 범위에서 강도를 적용하는 것이 바람직하다. </li><li> 높은 점과 낮은 점 시작 강도 모두 얻은 추정치를 갖는 일단 만족, 실험의 첫 번째 부분을 시작하려고하고 (들) 연습으로 그 등급을 유지해야 임의의 자극 강도가 표시되는 동안 참가자 통보 . </li></ol> 5. 임계 값을 결정 주 : QUEST 알고리즘은 추정을 시작하기 전에 지정해야 할 몇 가지 매개 변수가 필요합니다. 이러한 매개 변수 (일반적으로 베타 3.5)에 정신 물리학 함수의 기울기, 임의의 대답이 예상되는 임상 시험의 비율 (일반적으로 델타, 0.01), 어떤 자극이 주어지지 않지만 긍정적 인 반응이도 예상되는 임상 시험의 분율을 포함 (감마, 아니 추천). 베이지안 estimat에 대한이온, 예상 등급의 범위 (SD)과 가능한 응답 (곡물)의 간격을 지정해야합니다. VAS를 들어, 입자는 크기 (일반적으로 하나)의 해상도로 설정되어야하고, SD 스케일 영점 및 가능한 최대 강도를 더하기 일부 안전 마진 모두를 포함 할 정도로 크게 설정되어야한다. 여기에 지정된 추천 &quot;전형적인&quot;값은 PsychToolbox 6, 16에 포함 된 QuestCreate 소스 코드에 자세히 설명되어 있습니다. 임계 값에 통증, 최대 0.01의 감마 값은 그럴듯해야한다. 추정 방법은 그러나 단지 몇 시험, 최종 추정치의 불확실성을 증가시킬 수 분별 매개 변수를 지정 실패와 설정을, 매개 변수의 misspecification의 측면에서 상대적으로 강하다. 표준 편차가 너무 낮게 설정되는 경우, 절차는 제 주위의 표준 편차에 의해 스팬 된 영역 외부에있는 추정치에 수렴하는 문제를 가질 것이다매개 변수에 대한 전자 사전 추측. 따라서 오히려 너무 큰 표준 편차 치우쳐하는 것이 중요하다. <ol><li> 위의 매개 변수를 두 QUEST 세션을 만듭니다. 하이 포인트 강도에서 하나 낮은 지점에서 일을 시작합니다. 추정 방법의 구현 로직에 대한 정보는 보충 재 (S1)에서 찾을 수있다. </li><li> 임의로 각각 QuestMean 함수에 의해 주어진 2 점 중 하나의 프로브의 강도를 선택한다. </li><li> 프로브 강도에 전기 자극기를 설정합니다. 알고리즘에 의해 제시된 것과 다른 강도가 적용될 필요하거나 제안 강도 범위를 벗어나면, 단계 5.5에서 다시 QuestUpdate 함수로 제시 강도 피드. </li><li> 자극을 트리거합니다. </li><li> 참가자가 자극을 평가 한 후, 각각의 추정 세션 QuestUpdate를 실행하고 참가자의 평가뿐만 아니라 제공되는 실제 자극 강도를 제공합니다. </li><li> 견적이 안정 또는 사전 정의 된 정지 기준 (&gt; 40 시험)에 도달 할 때까지 평가 시험을 실행을 계속합니다. </li><li> 모두 추정 QuestMean 의해 주어진 높고 낮은 시작점부터 실행 사이의 평균 임계 추정치를 기록한다. </li><li> 원하는 경우 참가자가이 단계에서 휴식을 취할 수 있습니다. </li></ol> 6. 임계 값 수준에서 자극 참고 :로는, 참가자에게 허용와 같이 사용자의 필요에 대한 평가 및 블록 수를 조정할 수있다. <ol><li> 실험의 나머지 부분에 대해, 임의의 자극에 더 블록이 다음 될 참가자를 알리고 그들이 이전에했던 것처럼 그들은 등급을 유지해야합니다. 필요한 경우, 스케일 앵커 포인트의 지시를 새로 고칩니다. </li><li> 뇌파 기록을 시작합니다. </li><li> 단계 5.7에서 얻어진 평균 임계 추정하기 위해 전기 자극을 설정하고 제의 나머지 부분의 설정을 일정하게 유지전자 실험. </li><li> 등급 블록 (30 시련을) 시작하고 EEG 기록의 데이터 품질을 관찰합니다. 5 등급 블록 및 참가자가 블록 사이에 짧은 휴식을 취할 수 - 뇌파 데이터 품질에 따라 4를 실행합니다. 참고 :이 휴식 시간을 최소한으로 참가자와 사회적 상호 작용을 유지하거나 가능한 한 많은 상호 작용을 표준화하려고합니다. </li><li> 완료되면, 뇌파 기록을 중지 해제로 자극기 출력을 전환하고, 전극을 제거합니다. 뇌파 캡을 제거한 후 참가자를 브리핑. </li></ol>

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The authors declare that they have no competing financial interests.

여기에서 우리는 효율적이 아닌 고통과 통증 지각 사이의 견고한 정신 물리학 임계 값을 추정하기 위해 잘 이론적으로 설립 QUEST 방법을 사용했다. 이 임계 값에 일정한 자극을 사용하여 자극의 크기의 변화에 ​​독립적 인 지각 의사 결정의 분석을 가능하게한다. 우리는 무해한 유해 감각 도메인 사이의 전이 지점에서 임계 강도를 검사하는 동안, 통증 척도에 따라 다른 포인트 (예를 들어,</e...

<html> 피험자 관련된 행동 실험을 실시하면, 밀접되게 자극의 세기를 제어 할 수있는 것이 중요하다. 모든 참가자에 대해 동일한 강도의 자극을 사용하지만, 일부 설정에 주관적 인식의 편견을 소개합니다. 통증과 같은 일부 지각 품질을 위해, 일정한 자극 레벨 1, 2에서인지 강도 높은 간 및 내 개인 차이가 있습니다. 동일 주관적인 지각 표상 가정 실험의 경우, 이에 따라 참가자 걸쳐 주관적인지 강도를 일치시킬 필요하다. 고통 아프지 자극 사이에, 예를 들어, 임계 레벨인지를 검사 할 때 중요하다. 정신 물리학 연구는 수십 년 동안 이러한 문제 유형을 해결하고 있으며, 강력한 정신 물리학 고정을 달성 할 수 정교하지만 사용하기 쉬운 방법이 오늘입니다. 받는 관련된 참여자의 응답에 변화가있을 때까지 ntent &quot;&gt; 개별 감각 크기에 자극의 세기를 맵핑하는 간단한 고전적인 방법은 계단 방식 3. 이에 따라, 연속적인 자극의 강도를 증가 또는 감소 주관적 감각 규모 원하는 시작점 또는 위치. 시간이 프로세스 번호를 반복가 반전 점 그럴듯한 추정을 산출한다. 고전적인 방법은, 그러나, 각각의 평가 시험에 포함 된 모든 정보를 활용하지 못한다.이 불필요 리드 시험의 많은 수의 융합에 도달하는 데 필요한. 같은 실패 할 수 있습니다 (선형) 회귀 또는 함수 피팅 등의 방법을, 자극의 강도와 감각의 크기 사이의 관계에 대한 가정은 잘못 또는 테스트 자극의 범위를 보유하지 않습니다. 적응 절차를하지 않을 경우 단지 특정 주관적 강도위한 강력한 점 추정치를 산출하지만, 그래서 더 효율적으로 수행. 특별 한을정신 물리학 방법은 강력하고 필요한 시행 횟수에 대해 효율적으로 동시에 둘 수 있도록 LY 무겁게 임계 또는 감각 크기의 정확한 추정에 의존 이상 실험의 경우, 필요하다. 이것은 통증 자극 총 노출 참가자의 이익을 위해 가능한 한 낮게 유지되어야 통증 연구 등의 분야에서 특히 중요하다. 고전 계단 방법이 여전히 널리 사용되지만, 정량적 감각 테스트 예, 시험에서 취득한 정보를보다 효율적으로 사용하는 고급 추정 방법의 사용이 꾸준히 증가하고있다. 여기에서 사용되는 최대 우도 추정 방법 QUEST (4, 5)의 경우, 이것은 아마도 인기 matlab에 PsychToolbox 6 실내에서 쉽게 구할 구현 때문이다. 이 홍보의 현대, 수정 된 버전ocedure 견고성 우측 설정 7을 사용하는 경우, 충분한 추정치에 도달하기 위해 요구되는 실험의 수가 적은 모두 고전 추정 방법보다 우수하다. 퀘스트 절차 뒤에 이론적 근거는 자극의 강도와 감각의 강도 사이의 정신 물리학 적 변환을 모델로 들어오는 데이터에 이블 기능에 맞게하는 것입니다. 정신 물리학 이블 함수의 매개 변수로 인해 거짓 긍정적 인 속도와 응답 불일치로 예를 들면, 실험에 의해 지정된 부분의 함수의 기울기 또는 오프셋입니다. 강도 치수를 따라 관심 파라미터의 위치는 베이지안 최대 우도 추정을 이용한 방법에 의해 근사된다. 이에 따라, 확률 분포는 임계 강도 즉, 대상 파라미터의 위치를 통해 추정된다. 이러한 분배에 대한 분별 이전의 가정을 감안할 때, 알고리즘은 t을 결정합니다참가자가 응답해야한다고 그는 가장 유익한 강도. 절차의 현재 구현에서, 이것은 사전 확률 분포 (8)의 평균이다. 이블 함수 특징으로 각각의 연속적인 시험을 위해, 사전 확률 분포는 테스트 자극 수준에서 참가자의 주어진 반응의 가능성이 곱 본질이다. 모든 응답이 지속적으로 임계 파라미터에 대한 확률 분포의 추정치를 갱신하는 데 사용된다. 만족스러운 예측이 생성 될 때까지이 과정을 반복한다. 그 다음 테스트 된 자극 강도를 결정하기 위해 수집 한 응답의 즉시 사용하게되므로 절차는 단순 회귀보다 더 효율적이다. 또한, 상기 절차는 구체적으로는 예를 들어 임계 값 또는 소정의 감정 강도 관심 지점 주위에 조사된다. 회귀 이러한 제한된 범위에서만 테스트 데이터를 사용하면 불안정으로 이어질 것시험의 상대적으로 낮은 번호가 가능하다 설정에서 적응 절차가 더 강력하게 추정하고있다. 이러한 강력한 앵커링 정신 물리학 다른 설정 사이에서 시간에 따른 통증 민감도 변화 통각 / 이질통 연구 또는 약리학 적 개입의 진통 효과의 조절 성 효과를 측정하기 위해 사용될 수있다. 두 감각 컨티뉴 사이에서 임계 강도에 자극을 고정 할 수있는 또 다른 흥미로운 가능성은 고통스러운 감각도 9,도 10,도 11에 비 통증의 전환에 걸쳐 주관적 감각 검사한다. 통증 역치가 견고 추정 된 경우, 통증 및 무 통증 조건 물리적 자극 강도 (12)을 변경하지 않고, 예를 들면, 뇌파 (EEG) 활동에 대조 할 수 있으므로이 경우는 매우 흥미 롭다. 이것은 OBS 허용통증 및 비 통증으로 평가 실험과 뇌 활동의 차이를 검사하여 일정한 조건 하에서 자극 통증 지각 특정 프로세스 ervation. 우리는 견고 고통과 무 통증 활동 사이의 대비가 자극 사이트에 따라 재화의 효과를 조사하는 EEG 실험에서 개별 고통 임계 값을 결정하기 위해 PsychToolbox에 적응 추정의 쉽게 사용할 수 구현을 사용하는 방법을 보여줍니다. 자극 강도가 임계 절차 후에 일정하게 유지 될 수 있기 때문에, EEG 활성 후속 분석 자극 강도와 공동 변화를 설명 할 필요가 없다.

<table><tbody><tr><td>EasyCap electrode cap</td><td>EasyCap, Woerthsee-Etterschlag, Germany</td><td>CUCHW-58</td><td></td></tr><tr><td>actiCap active Ag/Cl EEG electrode set</td><td>BrainProducts GmbH, Gliching, Germany</td><td>-</td><td></td></tr><tr><td>SuperVisc EEG eletrode gel</td><td>EasyCap, Woerthsee-Etterschlag, Germany</td><td>V16</td><td></td></tr><tr><td>BrainAmp EEG amplifier</td><td>BrainProducts GmbH, Gliching, Germany</td><td>BrainAmp Standard</td><td></td></tr><tr><td>PsychToolbox-3</td><td>Mario Kleiner / Open Source</td><td>-</td><td>Available at http://psychtoolbox.org/</td></tr><tr><td>Matlab</td><td>MathWorks, Natick, MA</td><td>Matlab R2015b</td><td></td></tr><tr><td>DigiTimer DS7A constant current electrical stimulator</td><td>DigiTimer Ltd., Hertfordshire, United Kingdom</td><td>DS7A</td><td></td></tr></tbody></table>

psychophysically-anchored, robust thresholding in studying pain-related lateralization of oscillatory prestimulus activity

지각 적 연구에서 객관적 참가자간에 전달되는 자극 어떤지를 평가 또는 복수의 시험을 통해 자극에 의해 유발 된 내 개별 감각의 크기를 정량화하는 것이 중요하다. 이것은 인식 강도 자극 크기의 견고한 매핑을 필요로하며 일반적으로 이러한 계단 절차로 정신 물리학 추정 방법에 의해 달성된다. 데이터 수집의 효율을 극대화하는 동시에 추구 알고리즘 등 새롭고보다 효율적인 방법은 실시간 데이터에 대한 심리학 적 기능을 장착한다. 고통 아프지 인식의 임계 강도의 추정치는 강력한 진동 뇌 활동의 후속 분석에서 감각 입력의 변화의 영향을 줄일 수있다. 적응 추정 방법에 의해 결정되는 일정한 임계 강도로 자극하여, 등급의 변화는 직접적으로 지각 공정에 기인 할 수있다.진동 활동은 다음 밀접하게 통각의 지각 분류 방법에 관한 활동을 얻었다 &quot;고통&quot;직접 &quot;없는 고통&quot;시험 사이에 대조 할 수 있습니다.

아프지에 대한 절반 고통스러운 감각 (그림 1a)에 대해 절반에 평가 척도 분할을 사용하여, 일정한 자극은 많은 시련을 통해 적용 할 수있는 반면, 규모의 중간 점에서 여전히 열매를 산출 평가 (그림 1b). 이 방법은 감각 입력의 변화를 회피 할 수 있으며, 평가 결과에 직접 관련된 통증 지각 극한 분류 과정에 관련 될 수있다. <p class="jove_content" fo...

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Psychophysically-anchored, Robust Thresholding in Studying Pain-related Lateralization of Oscillatory Prestimulus Activity

예를 들면 QUEST 추정 절차와 정신 물리학 적 방법을 효율적으로 자극 강도 고통스러운 감각에에 아프지 않은 감각이 전환의 강력한 견적을 산출 할 수 있습니다. 임계 강도 반복 자극하여, 평가 응답의 변화는 직접적으로 후속 분석에 지각 적 분류에 기인 할 수있다.

재화 진 동성 Prestimulus 활동의 통증 관련 공부에 Psychophysically - 고정, 강력한 임계 화

In perceptual studies, it is often important to objectively assess the equality of delivered stimulation across participants or to quantify the ...

psychophysically-anchored-robust-thresholding-studying-pain-related

Universidad San Sebastian

Research

JoVE Journal

Behavior

6.9K 조회수.  University Medical Center Hamburg Eppendorf.  예를 들면 QUEST 추정 절차와 정신 물리학 적 방법을 효율적으로 자극 강도 고통스러운 감각에에 아프지 않은 감각이 전환의 강력한 견적을 산출 할 수 있습니다. 임계 강도 반복 자극하여, 평가 응답의 변화는 직접적으로 후속 분석에 지각 적 분류에 기인 할 수있다. 

비디오: Psychophysically-anchored, Robust Thresholding in Studying Pain-related Lateralization of Oscillatory Prestimulus Activity

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.

유아 청각 처리 및 이벤트 관련 뇌 진동

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

연구

행동분석학

Combined Invasive Subcortical and Non-invasive Surface Neurophysiological Recordings for the Assessment of Cognitive and Emotional Functions in Humans

In spite of the success in applying non-invasive electroencephalography (EEG), magneto-encephalography (MEG) and functional magnetic resonance imaging (fMRI) for extracting crucial information about the mechanism of the human brain, such methods remain insufficient to provide information about physiological processes reflecting cognitive and emotional functions at the subcortical level. In this respect, modern invasive clinical approaches in humans, such as deep brain stimulation (DBS), offer a tremendous possibility to record subcortical brain activity, namely local field potentials (LFPs) representing coherent activity of neural assemblies from localized basal ganglia or thalamic regions. Notwithstanding the fact that invasive approaches in humans are applied only after medical indication and thus recorded data correspond to altered brain circuits, valuable insight can be gained regarding the presence of intact brain functions in relation to brain oscillatory activity and the pathophysiology of disorders in response to experimental cognitive paradigms. In this direction, a growing number of DBS studies in patients with Parkinson&#39;s disease (PD) target not only motor functions but also higher level processes such as emotions, decision-making, attention, memory and sensory perception. Recent clinical trials also emphasize the role of DBS as an alternative treatment in neuropsychiatric disorders ranging from obsessive compulsive disorder (OCD) to chronic disorders of consciousness (DOC). Consequently, we focus on the use of combined invasive (LFP) and non-invasive (EEG) human brain recordings in assessing the role of cortical-subcortical structures in cognitive and emotional processing trough experimental paradigms (e.g. speech stimuli with emotional connotation or paradigms of cognitive control such as the Flanker task), for patients undergoing DBS treatment.

The present protocol aims at assessing cognitive-emotional functions in the basal ganglia by simultaneous neurophysiological recording of local field potentials and non-invasive brain cortical activity (EEG). The procedure is exemplified by the use of paradigms involving speech stimuli with emotional connotation or the Flanker task involving cognitive control.

인간의 결합 침략 피질과인지의 평가를위한 비 침습적 표면 신경 생리학 녹음과 정서적 기능

In spite of the success in applying non-invasive electroencephalography (EEG), magneto-encephalography (MEG) and functional magnetic resonance imaging ...

Determining Pain Detection and Tolerance Thresholds Using an Integrated, Multi-Modal Pain Task Battery

Human pain models are useful in the assessing the analgesic effect of drugs, providing information about a drug&#39;s pharmacology and identify potentially suitable therapeutic populations. The need to use a comprehensive battery of pain models is highlighted by studies whereby only a single pain model, thought to relate to the clinical situation, demonstrates lack of efficacy. No single experimental model can mimic the complex nature of clinical pain. The integrated, multi-modal pain task&#160;battery presented here encompasses the electrical stimulation task, pressure stimulation task, cold pressor task, the UVB inflammatory model which includes a thermal task and a paradigm for inhibitory conditioned pain modulation. These human pain models have been tested for predicative validity and reliability both in their own right and in combination, and can be used repeatedly, quickly, in short succession, with minimum burden for the subject and with a modest quantity of equipment. This allows a drug to be fully characterized and profiled for analgesic effect which is especially useful for drugs with a novel or untested mechanism of action.

Human pain models are valuable tools used to assess the analgesic potential of novel compounds and predict their clinical efficacy, especially when used in an integrated manner. Although implementation of these models is complex, with proper execution, the pain models described in this protocol can provide predictive and reliable results.

통합, 멀티 모달 통증 작업 배터리를 사용하여 통증 탐지 및 공차 임계 값을 결정

Human pain models are useful in the assessing the analgesic effect of drugs, providing information about a drug&#39;s pharmacology and identify ...

Monitoring Acupuncture Effects on Human Brain by fMRI

Functional MRI is used to study the effects of acupuncture on the BOLD response and the functional connectivity of the human brain.  Results demonstrate that acupuncture mobilizes a limbic-paralimbic-neocortical network and its anti-correlated sensorimotor/paralimbic network at multiple levels of the brain and that the hemodynamic response is influenced by the psychophysical response.  Physiological monitoring may be performed to explore the peripheral response of the autonomic nerve function. This video describes the studies performed at LI4 (hegu), ST36 (zusanli) and LV3 (taichong), classical acupoints that are commonly used for modulatory and pain-reducing actions. Some issues that require attention in the applications of fMRI to acupuncture investigation are noted.

FMRI and physiological monitoring is used to study the effects of Acupuncture on the central and peripheral nervous systems. Acupuncture mobilizes a limbic-paralimbic-neocortical network, with great overlap with the default mode network, to modulate neurological activity, possibly related to its autonomic effect in the peripheral nervous system.

fMRI로 인간 두뇌에 대한 모니터링 한의원 효과

Functional MRI is used to study the effects of acupuncture on the BOLD response and the functional connectivity of the human brain.  Results demonstrate ...

생물학

Simultaneous Recordings of Cortical Local Field Potentials and Electrocorticograms in Response to Nociceptive Laser Stimuli from Freely Moving Rats

Electrocortical responses, elicited by laser heat pulses that selectively activate nociceptive free nerve endings, are widely used in many animal and human studies to investigate the cortical processing of nociceptive information. These laser-evoked brain potentials (LEPs) consist of several transient responses that are time-locked to the onset of laser stimuli. However, the functional properties of the LEP responses are still largely unknown, due to the lack of a sampling technique that can simultaneously record neural activities at the surface of the cortex (i.e., electrocorticogram [ECoG] and scalp electroencephalogram [scalp EEG]) and inside the brain (i.e., local field potential [LFP]). To address this issue, we present here an animal protocol using freely moving rats. This protocol is composed of three main procedures: (1) animal preparation and surgical procedures, (2) a simultaneous recording of ECoG and LFP in response to nociceptive laser stimuli, and (3) data analysis and feature extraction. Specifically, with the help of a 3D-printed protective shell, both ECoG and LFP electrodes implanted on the rat&#39;s skull were securely held together. During data collection, laser pulses were delivered on the rat&#39;s forepaws through gaps in the bottom of the chamber when the animal was in spontaneous stillness. Ongoing white noise was played to avoid the activation of the auditory system by the laser-generated ultrasounds. As a consequence, only nociceptive responses were selectively recorded. Using the standard analytical procedures (e.g., band-pass filtering, epoch extraction, and baseline correction) to extract stimulus-related brain responses, we obtained results showing that LEPs with a high signal-to-noise ratio were simultaneously recorded from ECoG and LFP electrodes. This methodology makes the simultaneous recording of ECoG and LFP activities possible, which provides a bridge of electrocortical signals at the mesoscopic and macroscopic levels, thereby facilitating the investigation of nociceptive information processing in the brain.

We developed a technique that simultaneously records both electrocorticography and local field potentials in response to nociceptive laser stimuli from freely moving rats. This technique helps establish a direct relationship of electrocortical signals at the mesoscopic and macroscopic levels, which facilitates the investigation of nociceptive information processing in the brain.

대뇌 피 질의 로컬 필드 전위 및 응답 Nociceptive 레이저 자극으로 자유롭게 이동 하는 쥐에서 Electrocorticograms의 동시 녹음

Electrocortical responses, elicited by laser heat pulses that selectively activate nociceptive free nerve endings, are widely used in many animal and ...

Multi-Modal Signals for Analyzing Pain Responses to Thermal and Electrical Stimuli

The assessment of pain relies mostly on methods that require a person to communicate. However, for people with cognitive and verbal impairments, existing methods are not sufficient as they lack reliability and validity. To approach this problem, recent research focuses on an objective pain assessment facilitated by parameters of responses derived from physiology, and video and audio signals. To develop reliable automated pain recognition systems, efforts have been made in creating multimodal databases in order to analyze pain and detect valid pain patterns. While the results are promising, they only focus on discriminating pain or pain intensities versus no pain. In order to advance this, research should also consider the quality and duration of pain as they provide additional valuable information for more advanced pain management. To complement existing databases and the analysis of pain regarding quality and length, this paper proposes a psychophysiological experiment to elicit, measure, and collect valid pain reactions. Participants are subjected to painful stimuli that differ in intensity (low, medium, and high), duration (5 s / 1 min), and modality (heat / electric pain) while audio, video (e.g., facial expressions, body gestures, facial skin temperature), and physiological signals (e.g., electrocardiogram [ECG], skin conductance level [SCL], facial electromyography [EMG], and EMG of M. trapezius) are being recorded. The study consists of a calibration phase to determine a subject&#8217;s individual pain range (from low to intolerable pain) and a stimulation phase in which pain stimuli, depending on the calibrated range, are applied. The obtained data may allow refining, improving, and evaluating automated recognition systems in terms of an objective pain assessment. For further development of such systems and to investigate pain reactions in more detail, additional pain modalities such as pressure, chemical, or cold pain should be included in future studies. Recorded data of this study will be released as the &#8220;X-ITE Pain Database&#8221;.

This article focuses on the experimental elicitation of pain through heat (thermal) and electrical stimulation while recording physiological, visual, and paralinguistic responses. It aims at collecting valid multimodal data for analyzing pain based on its intensity, quality, and duration.&#160;

열 및 전기 자극에 고통 응답을 분석 하기 위한 다중 모드 신호

The assessment of pain relies mostly on methods that require a person to communicate. However, for people with cognitive and verbal impairments, existing ...

Dynamic Quantitative Sensory Testing to Characterize Central Pain Processing

Central facilitation and modulation of incoming nociceptive signals play an important role in the perception of pain. Disruption in central pain processing is present in many chronic pain conditions and can influence responses to specific therapies. Thus, the ability to precisely describe the state of central pain processing has profound clinical significance in both prognosis and prediction. Because it is not practical to record neuronal firings directly in the human spinal cord, surrogate behavior tests become an important tool to assess the state of central pain processing. Dynamic QST is one such test, and can probe both the ascending facilitation and descending modulation of incoming nociceptive signals via TS and CPM, respectively. Due to the large between-individual variability in the sensitivity to noxious signals, standardized TS and CPM tests may not yield any meaningful data in up to 50% of the population due to floor or ceiling effects. We present methodologies to individualize TS and CPM so we can capture these measures in a broader range of individuals than previously possible. We have used these methods successfully in several studies at the lab, and data from one ongoing study will be presented to demonstrate feasibility and potential applications of the methods.

By assessing pain in response to repetitive or different types of standardized stimuli, dynamic quantitative sensory testing (QST) can reveal changes in the central processing of pain. We present methods to optimize and individualize two dynamic QST measures: temporal summation (TS) and conditioned pain modulation (CPM).

동적 정량적 감각 테스트는 중앙 통증 처리의 특성을

Central facilitation and modulation of incoming nociceptive signals play an important role in the perception of pain. Disruption in central pain ...

신경과학

Electrophysiological Measurement of Noxious-evoked Brain Activity in Neonates Using a Flat-tip Probe Coupled to Electroencephalography

Pain is an unpleasant sensory and emotional experience. In non-verbal patients, it is very difficult to measure pain, even with pain assessment tools. Those tools are subjective or determine secondary physiological indicators which also have certain limitations particularly when exploring the effectiveness of analgesia. As cortical processing is essential for pain perception, brain activity measures may provide a useful approach to assess pain in infants. Here we present a method to assess nociception with electrophysiological brain activity recordings optimized for the use in newborn infants. To produce highly standardized and reproducible noxious stimuli we applied mechanical stimulation with a flat-tip probe, e.g., PinPrick, which is not skin-breaking and does not cause behavioral distress. The noxious-evoked potential allows the objective measurement of nociception in non-verbal patients. This method can be used in newborn infants as early as 34 weeks of gestational age. Moreover, it could be applied in different situations such as measuring the efficacy of analgesic or anesthetic drugs.

Measuring pain in non-verbal patients is a challenge. In this study we combine EEG recording with stimulation using a flat-tip probe to detect noxious-evoked brain activity in an objective manner.

Electroencephalography 결합 플랫 팁 프로브를 사용 하 여 신생아에 갖는 유해 두뇌 활동의 electrophysiological 측정

Pain is an unpleasant sensory and emotional experience. In non-verbal patients, it is very difficult to measure pain, even with pain assessment tools. ...

의학

Detecting Pre-Stimulus Source-Level Effects on Object Perception with Magnetoencephalography

Pre-stimulus oscillatory brain activity influences upcoming perception. The characteristics of this pre-stimulus activity can predict whether a near-threshold stimulus will be perceived or not perceived, but can they also predict which one of two competing stimuli with different perceptual contents is perceived? Ambiguous visual stimuli, which can be seen in one of two possible ways at a time, are ideally suited to investigate this question. Magnetoencephalography (MEG) is a neurophysiological measurement technique that records magnetic signals emitted as a result of brain activity. The millisecond temporal resolution of MEG allows for a characterization of oscillatory brain states from as little as 1 second of recorded data. Presenting an empty screen around 1 second prior to the ambiguous stimulus onset therefore provides a time window in which one can investigate whether pre-stimulus oscillatory activity biases the content of upcoming perception, as indicated by participants&#39;&#160;reports. The spatial resolution of MEG is not excellent, but sufficient to localise sources of brain activity at the centimetre scale. Source reconstruction of MEG activity then allows for testing hypotheses about the oscillatory activity of specific regions of interest, as well as the time- and frequency-resolved connectivity between regions of interest. The described protocol enables a better understanding of the influence of spontaneous, ongoing brain activity on visual perception.

This article describes how to set up an experiment that allows detecting pre-stimulus source-level influences on object perception using magnetoencephalography (MEG). It covers stimulus material, experimental design, MEG recording, and data analysis.

자기뇌전도를 통해 물체 지각에 대한 사전 자극 소스 수준 효과 감지

Pre-stimulus oscillatory brain activity influences upcoming perception. The characteristics of this pre-stimulus activity can predict whether a ...

Modulation of the Neurophysiological Response to Fearful and Stressful Stimuli Through Repetitive Religious Chanting

In neuropsychological experiments, the late positive potential (LPP) is an event-related potential (ERP) component that reflects the level of one's emotional arousal. This study investigates whether repetitive religious chanting modulates the emotional response to fear- and stress-provoking stimuli, thus leading to a less responsive LPP. Twenty-one participants with at least one year of experience in the repetitive religious chanting of "Amitabha Buddha" were recruited. A 128-channel electroencephalography (EEG) system was used to collect EEG data. The participants were instructed to view negative or neutral pictures selected from the International Affective Picture System (IAPS) under three conditions: repetitive religious chanting, repetitive nonreligious chanting, and no chanting. The results demonstrated that viewing the negative fear- and stress-provoking pictures induced larger LPPs in the participants than viewing neutral pictures under the no-chanting and nonreligious chanting conditions. However, this increased LPP largely disappeared under repetitive religious chanting conditions. The findings indicate that repetitive religious chanting may effectively alleviate the neurophysiological response to fearful or stressful situations for practitioners.

The present event-related potential (ERP) study provides a unique protocol for investigating how religious chanting can modulate negative emotions. The results demonstrate that the late positive potential (LPP) is a robust neurophysiological response to negative emotional stimuli and can be effectively modulated by repetitive religious chanting.

반복적인 종교 찬송가를 통해 두려움과 스트레스 자극에 대한 신경 생리적 반응의 변조

In neuropsychological experiments, the late positive potential (LPP) is an event-related potential (ERP) component that reflects the level of one's ...