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EGI高密度脑电助力中国神经科学发展

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EGI高密度脑电助力中国神经科学发展-祝贺神科所,华山医院研究成果登顶2020年度脑科学研究进展。2020年12月16日,中国神经科学学会公布了2020年度“中国神经科学重大进展”科学研究项目,此六项研究积极的推动了神经科学领域的创新发展,充分展示和宣传神经科学领域的重大科研成果,在此6项神经科学研究中,我们注意到《利用中文语言研究“植物人”大脑意识水平》使用高密度脑电技术开展科学研究,该项研究成果充分验证了高密度脑电技术在神经科学研究中的优势性。

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2020年5月25日,中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心(神经科学研究所)、中国科学院灵长类神经生物学重点实验室王立平研究组与复旦大学附属华山医院神经外科毛颖/吴雪海团队在《Nature Neuroscience》期刊在线发表了题为《探索意识障碍患者层级语言加工》的合作研究论文。

研究团队利用高密度脑电技术在意识障碍患者上开展了语言加工相关神经表征的探索性研究,并将相关神经表征与机器学习方法相结合,成功实现了对患者意识状态的诊断和康复预测,为意识障碍患者的临床诊疗提供了新的参考(图1)。

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图1.研究者结合多层级语言序列范式和头皮高密度脑电(EGI)记录,帮助临床医生对意识障碍患者的意识水平进行诊断和预后判断 

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图2.EGI工程师全力支持神科所,华山医院教学科研,提供全方位培训和售后支持

研究团队可能找到了一种普适的大脑意识水平的评价指标,在昏迷、睡眠、麻醉等一系列与意识水平相关的大脑状态评估中有着广泛的潜在应用价值。研究团队将在今后的研究中进一步优化测试方案,结合多模态测试和记录手段,进一步提高研究结果的临床效果、适应面和自动化程度,最终为研究意识障碍的神经机制、意识活动的神经表征,以及在意识障碍患者上开展相关科学研究提供实验依据和理论基础。

高密度脑电在开展神经科学研究中的优势:

足够的空间分辨率

传统的脑电图可能只有几个导联,空间分布非常大导致分辨率差,在传统的10-20系统中,仅仅只有21个导联,这对于当前的研究需求是远远不够的,在先前的研究中,已有研究表明EEG信号的空间采样只有达到1-2cm才能确保不丢失信号,要保证达到这样的空间采样,就需要高密度导联来进行空间采样。

预处理方法的准确性

EEG信号旨在记录头皮表面的电信号活动,来评估由大脑引起的电位活动。但是要获得比较干净的信号,在一般情况下,都需要进行EEG信号的预处理过程,在此过程中我们通常会经过的预处理步骤,重参考、伪迹剔除等。

源定位的准确性

传统的脑电图只能在脑部传播到头皮表面时显示其电活动,而无法估计发生源的位置。在现在的分析方法中,源定位信号也是探索大脑功能的重要指标之一。找到准确的神经元活动将是病理解剖学的重要标志。而现在验证脑部解剖结构的一种方法是通过MRI图像来评估源定位,MRI技术将是一个非常耗时的过程,现在通过高密度脑电图进行反向计算将能有效得到准确的源定位。从而给像临床上的癫痫定位或者是病理学定位的脑部功能提供更好的准确性。

时间成本

在传统的32、64导电极帽上,打导电膏的时间将是20-30分钟以上,这对于高密度脑电图来说,将是一个噩梦,EGI高密度脑电图采用网状盐水帽将128、256导电极帽的准备时间降低到几分钟以内,这将时间成本来说,将是一个巨大的优势。

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