الکتروانسفالوگرافی (EEG)

الکتروانسفالوگرافی (EEG)




تجهیزات آزمایشگاه EEG(بالا)

g. USBamp(بالا)

g.USBamp تقویت‌کننده‌ی 16 کاناله بیوسیگنال ساخت شرکت g.tec است که مورد تایید FDA و CE می‌باشد. g.USBamp دارای رنج وسیع حساسیت ورودی است و امکان ثبت بیوسیگنال‌های مختلف مانند EEG، EOG، EMG و ECG را بدون به اشباع رفتن فراهم می‌کند. سنسورهای مختلف جانبی نیز می‌توانند به کانال‌های ورودی آن وصل شوند. g.USBamp دارای 4 گروه پتانسیل جداگانه و هر یک 4 کانال ورودی است که امکان ثبت همزمان و بدون اختلال بیوسیگنال‌های مختلف از یک فرد یا بیوسیگنال از 4 فرد مختلف را ممکن می‌سازد. این 4 گروه می‌توانند به یکدیگر متصل شوند تا 16 کانال EEG با پتانسیل‌های زمین و مرجع یکسان ثبت شود. به منظور افزایش تعداد کانال‌های سیستم ثبت داده، می‌توان g.USBamp را به g.USBamp دیگری از طریق کابل سنکرون‌سازی متصل نمود تا نمونه‌برداری تمام 32 کانال‌ با یک کلاک یکسان انجام شود.

فیلترینگ زمان‌واقعی داده از طریق floating-point DSP داخلی g.USBamp انجام می‌شود. امکان آنالیز زمان‌واقعی کانال‌ها نیز از طریق کتابخانه g.tec Highspeed Processing برای جعبه ابزار سیمولینک فراهم شده است که به ویژه برای مطالعات سیستم‌های واسط انسان-رایانه و نوروفیدبک اهمیت می‌یابد.

تغذیه‌ی تقویت‌کننده g.USBamp از طریق یک منبع تغذیه پزشکی تامین می‌گردد و از طریق کابل USB به کامپیوتر ثبت داده متصل می‌شود. g.USBamp همچنین دارای 8 ورودی تریگر دیجیتال، 4 خروجی دیجیتال و ورودی SC می‌باشد. ورودی SC می‌تواند برای قطع کانال‌ها از ورودی تقویت‌کننده و اتصال به پتانسیل زمین بکار گرفته شود. مزیت دیگر g.USBamp آن است که می‌تواند با الکترودهای فعال یا غیرفعال استفاده شود و دارای یک واحد داخلی کنترل امپدانس برای الکترود‌های غیرفعال می‌باشد. همچنین یک سیگنال DRL(Driven Right Leg) برای جلوگیری از تداخل برق شهر می‌تواند تولید کند.


نکات برجسته

  • دارای 16 کانال سنکرون 24 بیتی (قابل افزایش تا 32 کانال)
  • دارای 4 گروه پتانسیل جدا (ثبت از 4 فرد مختلف)
  • دارای 8 ورودی دیجیتال تریگر و 4 خروجی دیجیتال
  • دارای رنج وسیع حساسیت ورودی برای ثبت انواع بیوسیگنال
  • کوپل DC تمامی کانال‌ها
  • امکان فیلترینگ دیجیتال داده از طریق g.USBamp
  • امکان آنالیز Real-time داده از طریق سیمولینک
  • قابلیت استفاده برای الکترودهای فعال/غیر فعال و سنسورها
  • قابلیت محاسبه امپدانس برای الکترودهای غیرفعال
  • قابلیت اتصال کوتاه ورودی تقویت‌کننده هنگام استفاده همراه گامانایف

g. HIamp (بالا)

g.HIamp تقویت‌کننده 80 کاناله بیوسیگنال ساخت شرکت g.tec است که مورد تایید FDA و CE می‌باشد. g.HIamp دارای رنج وسیع حساسیت ورودی است و امکان ثبت بیوسیگنال‌های مختلف مانند EEG، EOG، EMG و ECG را بدون به اشباع رفتن فراهم می‌کند. سنسورهای مختلف جانبی نیز می‌توانند به کانال‌های ورودی آن وصل شوند.

فیلترینگ زمان‌واقعی داده از طریق floating-point DSP داخلی g.HIamp انجام می‌شود. امکان آنالیز زمان‌واقعی کانال‌ها نیز از طریق کتابخانه g.tec Highspeed Processing برای جعبه ابزار سیمولینک فراهم شده است که به ویژه برای مطالعات سیستم‌های واسط انسان-رایانه و نوروفیدبک اهمیت می‌یابد.

تغذیه تقویت‌کننده g.HIamp از طریق یک منبع تغذیه پزشکی تامین می‌گردد و از طریق کابل USB به کامپیوتر ثبت داده متصل می‌شود. g.HIamp همچنین دارای 16 کانال ورودی تریگر دیجیتال و ورودی HOLD برای جلوگیری از آرتیفکت (به طور مثال هنگام تحریک الکتریکی و مغناطیسی) می‌باشد. مزیت دیگر g.HIamp آن است که می‌تواند با الکترودهای فعال یا غیرفعال استفاده شود و دارای یک واحد داخلی کنترل امپدانس برای هر دو نوع الکترود می‌باشد.


نکات برجسته

  • دارای 80 کانال سنکرون 24 بیتی (64 کانال می‌تواند برای ثبت EEG بکار گرفته شود)
  • دارای 16 ورودی دیجیتال تریگر
  • دارای رنج وسیع حساسیت ورودی برای ثبت انواع بیوسیگنال
  • کوپل DC تمامی کانال‌ها
  • امکان فیلترینگ دیجیتال داده از طریق g.HIamp
  • امکان آنالیز Real-time داده از طریق سیمولینک
  • قابلیت استفاده برای الکترودهای فعال/غیر فعال و سنسورها
  • قابلیت محاسبه امپدانس برای الکترودهای فعال/غیرفعال
  • قابلیت نگهداری همزمان تمام کانال‌ها (هنگام اعمال تحریک الکتریکی یا مغناطیسی)

g.Nautilus(بالا)

g.Nautilus سیستم ثبت سیگنال EEG با تکنولوژی انتقال داده بی‌سیم ساخت شرکت g.tec است که مورد تایید CE می‌باشد. که امکان ثبت از 32 کانال با 24 بیت و فرکانس نمونه‌برداری 250 یا 500 هرتز را فراهم می‌کند. هر مبدل آنالوگ به دیجیتال با فرکانس 024/1 مگاهرتز کار می‌کند، این بیش‌نمونه‌برداری و متعاقب آن میانگین‌گیری روی نمونه‌ها به یک نسبت سیگنال به نویز بسیار بالا منجر می‌شود. یک سنسور شتاب‌سنج 3 محوره نیز اطلاعات مرتبط با حرکت سر را همراه داده EEG فراهم می‌کند.

دستگاه سبک و کوچکی به کلاه EEG متصل می‌شود که وظیفه جمع‌آوری و انتقال داده‌‌ی کانال‌ها به ایستگاه پایه را برعهده دارد. دستگاه مذکور کاملا ضد آب است و شستشوی آسان کلاه را به همراه الکترودها ممکن می‌سازد. g.Nautilus با حذف کابل‌ها آزادی عمل بیشتری برای آزمودنی فراهم آورده و مونتاژ الکترودهای فعال بر روی کلاه EEG زمان آماده‌سازی برای ثبت داده را به میزان قابل‌توجهی کاهش می‌دهد.

g.Nautilus داده را از طریق باند 4/2 گیگا هرتز و در یک محدوده‌ی عملکردی 10 متری به ایستگاه پایه‌ منتقل می‌کند. ایستگاه پایه داده‌ی دیجیتال دریافت شده را از طریق کابل USB به کامپیوتر یا لپتاپ منتقل می‌کند. بررسی امپدانس الکترود از طریق نرم‌افزار به طور خودکار انجام می‌شود. همچنین می‌توان محدوده‌ی حساسیت ورودی را برای هر کانال تنظیم نمود. ایستگاه پایه همچنین به 8 خط تریگر دیجیتال نیز به منظور ثبت اطلاعات زمان‌بندی رخدادها مجهز شده است. g.Nautilus دارای یک باتری لیتیمی داخلی است که امکان ثبت پیوسته تا 8 ساعت را فراهم می‌‌آورد و از طریق یک پد شارژر بدون اتصال در عرض 3-2 ساعت شارژ می‌شود.


نکات برجسته

  • دارای 32 کانال سنکرون 24 بیتی
  • دارای 8 ورودی دیجیتال تریگر
  • قابلیت تنظیم حساسیت ورودی
  • قابلیت ثبت سیگنال بی‌سیم در محدوه‌ی 10 متری از ایستگاه پایه
  • قابلیت ثبت پیوسته‌ی داده تا 8 ساعت
  • قابلیت مانیتور حرکات سر از طریق شتاب‌سنج سه‌محوره
  • آماده‌سازی سریع به سبب قرارگیری الکترودهای فعال در محل‌های ثابت
  • امکان فیلترینگ دیجیتال داده از طریق g.Nautilus
  • امکان آنالیز Real-time داده از طریق سیمولینک
  • قابلیت محاسبه امپدانس

g.TRIGbox(بالا)

g.TRIGbox دستگاهی است که پالس‌های تریگر از سنسورهای مختلف یا سیگنال‌های ورودی تولید می‌کند. خطوط ورودی و خروجی از یکدیگر ایزوله هستند و خروجی‌های تریگر ‌می‌توانند به ورودی‌های دیجیتال یا آنالوگ یک سیستم ثبت داده مانند g.USBamp یا g. HIamp یا g.Nautilus متصل شوند.

g.TRIGbox امکان تشخیص دقیق و ثبت تقریبا هر نوع تحریک در پارادایم‌های آزمایشی را فراهم می‌آورد. محدوده‌ی وسیع ورودی g.TRIGbox (سنسورهای نوری، ولتاژ کم، ولتاژ بالا) بکارگیری منابع مختلف برای تولید پالس تریگر مانند خروجی‌های کارت صدا، میکروفن‌ها، سنسورهای القایی یا پیزوالکتریک، Push Button، سیگنال‌های منطقی مختلف ایجاد شده توسط محرک‌های خارجی (TTL،CMOS، ...(، مارکرهای بینایی از نمایشگر رایانه، نشانگرهای LED و لامپ‌های چشمک‌زن را ممکن می‌سازد.

g.TRIGbox به طور همزمان می‌تواند در 4 کانال پالس تریگر ایجاد کند که با کدینگ کانال‌های مذکور می‌توان تا حداکثر 16 رخداد آزمایشی مختلف را مانیتور نمود. سطوح آستانه برای هر کانال به طور جداگانه قابل تنظیم می‌باشند و از طریق 4 LED آستانه مناسب برای هر کانال را آشکار می‌کند.


نکات برجسته

  • دارای 4 کانال ایزوله ورودی و خروجی
  • امکان استفاده آسان از برنامه پاورپوینت برای ستاپ و نمایش تحریک/پارادایم
  • قابلیت بکارگیری منابع مختلف تریگر مانند محرک‌های بینایی، شنوایی و لامسه
  • قابلیت تنظیم آستانه برای هر کانال ورودی به طور مجزا
  • قابلیت اتصال خروجی به ورودی‌های دیجیتال تقویت‌کننده‌های ثبت داده
  • امکان استفاده از یک کانال تریگر کد شده برای 16 وضعیت آزمایشی مختلف

g.STIMbox(بالا)

g.STIMbox به منظور تولید و ثبت سیگنال‌های تریگر استفاده می‌شود. پارادایم‌های دلخواه می‌توانند با استفاده از 16 خروجی دیجیتال طراحی و با دقت زمانی بالا پیاده‌سازی شوند. بطور همزمان سیگنال‌‌های تریگر از دستگاه‌های خارجی می‌تواند با استفاده از 14 ورودی دیجیتال دستگاه ثبت شوند. از این رو g.STIMbox یک افزونه ایده‌آل برای سیستم‌های تحقیقاتی الکتروفیزیولوژیکی است که نیازمند ورودی و خروجی‌های دیجیتال اضافی می‌باشند. g.STIMbox از طریق یک کابل USB به کامپیوتر متصل می‌شود و دارای مدهای عملکردی سنکرون و غیرسنکرون می‌باشد.

همراه g.STIMbox دستگاهی برای ارائه محرک نوری و ثبت پتانسیل‌های برانگیخته‌ مانای بینایی (SSVEP) ارائه شده است که ورودی آن از طریق یک کابل به خروجی g.STIMbox متصل شده و پارادایم ارائه محرک به صورت نرم‌افزاری تنظیم می‌شود.


نکات برجسته

  • دارای ورودی و خروجی‌های کنترل شده برای زمان‌بندی دقیق
  • امکان استفاده از خروجی‌های دیجیتال برای تولید پارادایم‌های دقیق زمانی
  • امکان ثبت و استفاده از ورودی‌های دیجیتال برای سیستم‌های ثبت داده
  • کنترل مستقیم ورودی/خروجی‌ها از طریق کامپیوتر با کابل USB
  • امکان استفاده از خروجی‌های دیجیتال برای تحریک بینایی و لامسه

سنسورها(بالا)

سنسور SPO2(بالا)

سنسور فوتوالکتریکی است که بر روی انگشت اشاره (در بیشتر موارد) قرار می‌گیرد و از دو منبع نور با طول موج‌های مختلف به منظور اندازه‌گیری درصد اشباع اکسیژن در خون استفاده می‌کند و افزون بر درصد اشباع اکسیژن خون، ضربان قلب و سیگنال پلتیسموگرافی را نیز در اختیار قرار می‌دهد.


سنسور پالس(بالا)

سنسور فوتوالکتریکی سبکی است که بر روی انگشت (در بیشتر موارد) قرار می‌گیرد و از روش پلتیسموگرافی به منظور اندازه‌گیری جریان پالسی خون استفاده می‌کند.


سنسور دمای پوست(بالا)

سنسوری است که بر روی پوست قرار می‌گیرد و دمای پوست را در محدوده‌ی 45 – 20 درجه سانتی‌گراد و با دقت 2/0 درجه سانتی‌گراد اندازه‌گیری می‌نماید.


سنسور پاسخ گالوانیک پوست(بالا)

این سنسور از دو الکترود تشکیل شده است که بر روی انگشتان دست (بیشتر موارد) قرار گرفته و با اعمال جریان، فعالیت الکتریکی پوست یا تغییرات هدایت الکتریکی آن را مانیتور و اندازه‌گیری می‌نماید. این سنسور در مطالعات دروغ‌سنجی و عاطفی کاربرد فراوانی دارد.


سنسور جریان هوای تنفس(بالا)

سنسور ترمیستوری است که در مقابل بینی و دهان قرار می‌گیرد و تغییرات دما در هوای دمی و بازدمی را اندازه‌گیری می‌کند. خروجی این سنسور سیگنال تنفسی است که در مقابل آرتیفکت‌های حرکتی مقاوم می‌باشد.


سنسور نیروی تنفس(بالا)

سنسور پیزوالکتریکی است که در یک کمربند قرار گرفته و می‌تواند به طور مجزا برای اندازه‌گیری موج‌های تنفس ششی و شکمی استفاده شود.


شتاب‌سنج(بالا)

سنسوری است که بر روی بدن یا به طور مستقیم بر روی وسیله در حال حرکت قرار می‌گیرد تا شتاب را در سه محور و در محدوده‌ی g3± اندازه‌گیری ‌کند.


سنسور حرکات اندام(بالا)

سنسور پیزوالکتریکی است که بر روی قوزک پا قرار می‌گیرد تا حرکات پا در طول خواب را تشخیص دهد و در مطالعات سندروم پای بی‌قرار (RLS) یا حرکات اندام دوره‌ای (PLM) مورد استفاده قرار می‌گیرد.


سنسور Snoring(بالا)

سنسور پیزوالکتریکی است که بر روی گردن آزمودنی قرار می‌گیرد تا صداهای نای را ثبت کند و در مطالعات خواب مورد استفاده قرار می‌گیرد.



خدمات آزمایشگاه(بالا)

الکتروانسفالوگرافی (بالا)

پردازش اطلاعات در سیستم اعصاب مرکزی، توسط فعالیت الکتریکی نورون‌ها اتفاق می‌افتد. این فعالیت الکتریکی پیوسته تولید شده توسط خود مغز، می‌تواند توسط الکترودهای قرار گرفته بر روی جمجمه اندازه‌گیری و ثبت شود. سیگنال‌های حاصل به عنوان الکتروانسفالوگرام یا EEG شناخته شده و بیانگر مجموع پتانسیل‌های پس‌سیناپسی تعداد قابلتوجهی از نورون‌ها می‌باشند.

کاربرد EEG در پژوهش‌های علوم اعصاب از مزایایی برخوردار می‌باشد. نخست آنکه EEG روشی غیرتهاجمی است و در مقایسه با دیگر روش‌های تصویربرداری مانند fMRI، آزمودنی برای انجام تکالیف گوناگون آزادی عمل بیشتری خواهد داشت (محدویت حرکتی کمتری نیاز است). مزیت دیگر آن است که بسیاری از کاربردهای EEG فعالیت غیرارادی مغز را ثبت می‌نمایند، بدان معناست که ضرورتی ندارد آزمودنی قادر باشد با پژوهشگر همکاری نماید (اما به طور مثال برای آزمون‌های رفتاری در نوروسایکولوژی وجود این تعامل ضروری است). همچنین EEG در مقایسه با تکنیک‌های دیگر مانند fMRI و PET دارای دقت تفکیک زمانی بالایی است و قادر است تغییرات فعالیت الکتریکی مغز را در یک مقیاس زمانی در محدوده‌ی میلی ثانیه شناسایی نماید.

نتایج حاصل از EEG می‌توانند برای شناسایی ناهنجاری‌های فعالیت الکتریکی مغز که ممکن است با اختلالات مغزی مشخصی مانند صرع، تومور مغزی، آلزایمر، سکته و جنون مرتبط باشند بکار گرفته شوند. ثبت EEG ممکن است به منظور تشخیص سطح فعالیت مغزی فرد در حال کما یا مانیتورینگ فعالیت مغزی به هنگام جراحی مغز استفاده شود.

به منظور ثبت EEG معمول، یک کلاه بر روی سر آزمودنی قرار داده می‌شود که در این کلاه تعداد قابل‌توجهی از الکترودهای اندازه‌گیری مونتاز شده‌اند. به منظور ثبت سیگنال باکیفیت از ژل رسانا برای کاهش امپدانس بین پوست سر و الکترود استفاده می‌شود.


امکانات آزمایشگاه در این زمینه:(بالا)

  • تقویت‌کننده بیوسیگنال 16 و 32 کاناله (g.USBamp)
  • تقویت‌کننده بیوسیگنال 80 کاناله (g. HIamp)
  • تقویت‌کننده سیگنال EEG 32 کاناله بی‌سیم (g.Nautilus)
  • کتابخانه g.tec Highspeed Online Processing برای جعبه ابزار سیمولینک

ثبت پتانسیلهای وابسته به رخداد / پتانسیل‌های برانگیخته(بالا)

پتانسیل‌های وابسته به رخداد (ERPs)، هرگونه پاسخ فیزیولوژیکی دارای الگو به یک محرک داخلی یا خارجی است؛ به عبارت ساده هر پاسخ مغزی اندازه‌گیری شده که نتیجه مستقیم یک پروسه فکری یا ادراک می‌باشد. ERPها ممکن است بازتاب‌کننده پردازش محرک فیزیکی باشند، آن‌ها همچنین ممکن است توسط پردازش‌های بالاتر شامل حافظه، توجه و تغییر در وضعیت ذهنی تنظیم یا هدایت شوند. روانشناسان تجربی و دیگر پژوهشگران در حوزه علوم اعصاب دریافته‌اند که محرک‌ها و پارادایم‌های بسیار گوناگونی می‌توانند ERPها را در آزمودنی برانگیزند. تصور می‌گردد الگوی زمانی این پاسخ‌ها نمایانگر زمان‌بندی ارتباطات مغزی در هنگام پردازش اطلاعات می‌باشد.

ERPها می‌توانند به طور معتبری با استفاده از EEG اندازه‌گیری شوند. این روش الکترودهای سطحی را به کار می‌گیرد تا فعالیت الکتریکی مغز (به خصوص کورتکس) را از طریق جمجمه و پوست سر اندازه‌گیری نمایند. با توجه به آنکه EEG بازتاب‌کننده هزاران فرآیند‌ نورونی در حال وقوع همزمان می‌باشد، پاسخ مغز به یک محرک یا رخداد خاص که مورد توجه است بندرت در EEG زمینه قابل مشاهده است. در شرایط ثبت واقعی، حتی پایدارترین ERPها هم زمانی آشکار خواهند شد که بر روی تعداد زیادی از تک‌ثبت‌های ارائه محرک هدف میانگین‌گیری شود. این تکنیک نویز و EEG غیرارادی را حذف می‌کند و ولتاژ پاسخ به محرک را تقویت می‌کند تا از فعالیت زمینه میانگین‌گیری شده متمایز شود. از آنجایی که ERPها از منظر زمانی سنکرون با وقوع رخداد هستند، لذا تقویت‌کننده‌های سیگنال EEG می‌بایست مجهز به ورودی‌های تریگر باشد که مارکرها مرتبط با ارائه تحریک را ثبت نماید.


امکانات آزمایشگاه در این زمینه:

  • تقویت‌کننده بیوسیگنال 16 و 32 کاناله (g.USBamp)
  • تقویت‌کننده بیوسیگنال 80 کاناله (g. HIamp)
  • تقویت‌کننده سیگنال EEG 32 کاناله بی‌سیم (g.Nautilus)
  • دستگاه g.TRIGbox برای تولید پالس‌های Trigger همزمان با وقوع رخدادها
  • دستگاه g.STIMbox برای تولید و ثبت پالس‌های Trigger همزمان با وقوع رخدادها
  • کتابخانه g.tec Highspeed Online Processing برای جعبه ابزار سیمولینک

مطالعات خواب(بالا)

خواب در طول شب در چرخه‌های REM و NREM پیشروی می‌کند. در انسان‌ها این چرخه‌ها به طور تقریبی 90 تا 120 دقیقه طول می‌کشند و هر فاز ممکن است عملکرد فیزیویلوژیکی مجزایی داشته باشد. در فاز REM خواب، مغز فعال و بدن غیرفعال است و بیشترین اپیزودهای رویا دیدن اتفاق می‌افتند. EEG در فاز REM با ولتاژ کم و مخلوط فرکانسی توصیف می‌شود که به ظاهر مشابه EEG بیداری است. در طول خواب REM سیستم عصبی سمپاتیک فعال است؛ اما بدلیل عدم انقباض عضلات اسکلتی، عضلات فلج و رویای فرد نمود فیزیکی پیدا نمی‌کند.

در فاز NREM بدن فعال بوده اما مغز به طور نسبی در مقایسه با فاز REM خواب غیرفعال است و اندکی رویا دیدن وجود دارد. فاز NREM از چهار مرحله تشکیل شده است؛ مراحل 1 و2 به عنوان خواب سبک و مراحل 3 و 4 به عنوان خواب عمیق در نظر گرفته می‌شوند. این مراحل فقط توسط سیگنال EEG از یکدیگر متمایز می‌شوند. . برخلاف فاز REM خواب که با حرکات سریع چشم و فقدان نسبی نیروی عضلانی توصیف می‌شود؛ در طول فاز NREM خواب، حرکات اعضای بدن متداول است و راه رفتن در خواب دراین فاز می‌تواند اتفاق بیفتد.

EEG رایج‌ترین روش مورد استفاده برای تشخیص مراحل REM/NREM است که مانیتورینگ پارامترهای فیزیولوژیکی مانند ECG، EMG، EOG، نرخ تنفس یا ضربان قلب نیز به تحقق این امر کمک می‌نمایند.


امکانات آزمایشگاه در این زمینه:

  • تقویت‌کننده بیوسیگنال 16 و 32 کاناله (g.USBamp)
  • تقویت‌کننده بیوسیگنال 80 کاناله (g. HIamp)
  • سنسورهای مانیتورینگ پارامترهای فیزیولوژیکی
  • کتابخانه g.tec Highspeed Online Processing برای جعبه ابزار سیمولینک

مطالعات نوروفیدبک(بالا)

نوروفیدبک راهکاری برای ارزیابی و آموزش فعالیت مغزی است و در حقیقت بیوفیدبک امواج مغزی است. در طول یک جلسه نوروفیدبک، فعالیت الکتریکی مغز از طریق قرار دادن الکترودهای اندازه‌گیری بر روی سر در ناحیه موردنظر (با توجه به هدف نوروفیدبک) ثبت می‌شود. معیارهای موردنظر به صورت آنلاین از سیگنال مغزی استخراج شده و با مقادیر هدف در نظر گرفته شده مقایسه می‌گردد. نتایج این مقایسه از طریق صدا و یا تصویر به آزمودنی اطلاع داده می‌شود که آیا به هنگام فعال کردن یا غیرفعال کردن ناحیه مغزی هدف، به استاندارد تعیین شده دست یافته است یا خیر. از طریق این روش آزمودنی یاد می‌گیرد که چگونه امواج مغزی مرتبط را تضعیف یا تقویت نماید تا عملکرد مغزی خود را بهبود بخشد.


امکانات آزمایشگاه در این زمینه:

  • تقویت‌کننده بیوسیگنال 16 و 32 کاناله (g.USBamp)
  • تقویت‌کننده بیوسیگنال 80 کاناله (g. HIamp)
  • تقویت‌کننده سیگنال EEG 32 کاناله بی‌سیم (g.Nautilus)
  • کتابخانه g.tec Highspeed Online Processing برای جعبه ابزار سیمولینک

طراحی سیستم‌ واسط مغز- رایانه(بالا)

واسط مغز – رایانه (BCI) سیستمی است که فعالیت سیستم اعصاب مرکزی (CNS) را اندازه‌گیری نموده و آن را به خروجی مصنوعی تبدیل می‌کند که جایگزین، ترمیم‌کننده، افزایش‌دهنده، بهبود‌دهنده یا تکمیل‌کننده خروجی طبیعی CNS می‌گردد و بدین‌وسیله تعاملات جاری بین CNS و محیط داخل یا خارجی را تغییر می‌دهد. یک سیستم BCI بر مبنای EEG، فعالیت الکتریکی مغز را از طریق الکترودهای قرار گرفته بر روی سر اندازه‌گیری می‌کند؛ سپس از سیگنال‌های حاصل ویژگی‌هایی استخراج می‌کند که بتوانند به خروجی مصنوعی برای CNS تبدیل شوند و به منظور تعامل با جهان پیرامون یا فعالیتی درون بدن بکار گرفته شوند.


امکانات آزمایشگاه در این زمینه:

  • تقویت‌کننده بیوسیگنال 16 و 32 کاناله (g.USBamp)
  • تقویت‌کننده بیوسیگنال 80 کاناله (g. HIamp)
  • تقویت‌کننده سیگنال EEG 32 کاناله بی‌سیم (g.Nautilus)
  • کتابخانه g.tec Highspeed Online Processing برای جعبه ابزار سیمولینک

EEG - fMRI (بالا)

EEG-fMRI تکنیکی تصویربرداری مغز چندمدالیته‌ای است که امکان ثبت همزمان سیگنال EEG و تصویر fMRI را ممکن می‌سازد. با توجه به آنکه EEG جمجمه‌ای بازتاب‌کننده فعالیت الکتریکی مغز و به طور خاص پتانسیل‌های پس‌سیناپسی در کورتکس می‌باشد و fMRI تغییرات همودینامیک خون در مغز را شناسایی می‌کند؛ EEG-fMRI ارتباط مستقیم این دو معیار مهم فعالیت مغزی را ممکن می‌سازد.


امکانات آزمایشگاه در این زمینه:

  • تقویت‌کننده 64 کاناله از مواد غیرمغناطیسی برای استفاده درون اسکنر MR )سری BrainAmp MR)
  • نرم‌افزار زمان‌واقعی و آفلاین اصلاح آرتیفکت پالس و گرادیان
  • کلاه الکترودی مخصوص سازگار با MR

EEG - TMS (بالا)

ثبت EEG یا ERP هنگام تحریک TMS یک تکنیک مهم در تشخیص فرایندهای شناختی است، اما به لحاظ تکنیکی چالش‌برانگیز است زیرا تحریک TMS یک میدان الکتریکی بسیار قوی القا می‌کند که می‌تواند تقویت‌کننده‌های ثبت داده را برای مدت طولانی به اشباع ببرد. بعلاوه اگر حتی تقویت‌کننده به نقطه اشباع نرسد پالس TMS یک آرتیفکت در داده‌ی EEG القا می‌کند که می‌تواند برای صدها میلی‌ثانیه باقی بماند. اما تقویت‌کننده‌ EEG موجود در آزمایشگاه این امکان را دارد که به هنگام اعمال پالس مغناطیسی کانال‌های ورودی‌ تقویت‌کننده را قطع کرده تا از بروز آرتیفکت در داده یا اشباع تقویت‌کننده جلوگیری شود.


امکانات آزمایشگاه در این زمینه:

  • تقویت‌کننده بیوسیگنال 80 کاناله (g. HIamp)
  • کتابخانه g.tec Highspeed Online Processing برای جعبه ابزار سیمولینک

EEG Hyperscanning(بالا)

مهارت‌های برقراری ارتباط اجتماعی برای انسان‌ها ضروری می‌باشند و یکی از دلایلی که انسان‌ها قادر هستند تا یک جامعه بسیار سازمان‌یافته تشکیل دهند آن است که مهارت‌های مذکور مانند زبان در انسان‌ها توسعه یافته است. به طور معمول پایه‌های عصبی ارتباطات اجتماعی از طریق آسیب‌شناسی بافت مغزی، مطالعه بیماران مبتلا به اختلالات ارتباطی و افزون بر آن ترکیب مطالعات نوروایمیجینگ و آزمایشات روانشناسی در انسان‌های نرمال درگیر در تعاملات اجتماعی مورد مطالعه قرار گرفته‌اند.

یکی از محدودیت‌های مطالعات مرسوم آن است که به طور عمده بر روی جنبه‌های شناخت اجتماعی آفلاین تمرکز یافته‌اند در حالیکه بیش‌تر رفتار اجتماعی انسان توسط تعاملات متقابل آنلاین توصیف می‌شود و یک سیستم two in one را شکل میدهد. سیستم two in one در ارتباطات اجتماعی یک سیستم پیچیده غیرخطی است و نمی‌توان آن را با جمع آثار مغزهای مجزا ساده‌سازی نمود. از این رو منطقی به نظر می‌رسد که فعالیت مغزی دو مغز در تعاملات اجتماعی به طور همزمان ثبت و اندازه‌گیری شود.

عبارت hyperscanning به ثبت همزمان فعالیت مغزی از چندین آزمودنی اطلاق می‌گردد. برخی از مطالعات hyperscanning تنها به بررسی چگونگی فعالیت یک مغز به هنگام تعامل اجتماعی پرداخته‌اند. ارتباطات اجتماعی هنگامی که دو نفر در تقابل یا تعامل با یکدیگر، عمل می‌کنند آشکار گردیده و ارتباط مذکور بواسطه همبستگی درون فردی رفتار و فعالیت نورونی، پیچیدگی غیرخطی two in one را شامل می‌شود. از این رو کارآمدترین روش به منظور یافتن مشخصه‌های تعاملات اجتماعی، بکارگیری داده حاصل از hyperscanning neuroimaging برای محاسبه اثرات بین مغزی مانند روابط correlative (اتصالات عملکردی) و روابط causal (اتصالات مؤثر) بین نواحی در دو مغز می‌باشد.

EEG رایج‌ترین تکنیک neuroimaging در مطالعات hyperscanning محسوب می‌گردد. EEG hyperscanning روشی برای الکتروانسفالوگرافی همزمان از دو یا چندین آزمودنی و آنالیز داده‌های حاصل است که هدف آن روشن ساختن تغییرات مشترک در فعالیت عصبی افراد تحت تأثیر تعاملات اجتماعی و رفتاری آن‌ها می‌باشد.

یکی از مزیت‌های EEG در مقایسه با fMRI رزولوشن زمانی بالای آن در مقیاس میلی‌ثانیه می‌باشد دارد. این رزولوشن زمانی بالا می‌تواند در تخمین روابط علت و معلولی بین فعالیت‌های مغزی ثبت شده از دو آزمودنی مفید واقع شود. افزون بر آن، این فرصت را پیش می‌آورد که وابستگی فرکانسی در همگام‌سازی عصبی بین مغزی ارزیابی شده و همگام‌سازی آنی بین مغزی مورد بررسی قرار گیرد. مزیت دیگر EEG قابل حمل بودن تجهیزات ثبت آن است و متعاقبا فعالیت‌های اجتماعی که فرد می‌تواند در آن درگیر شود را محدود نمی‌کند. این ویژگی پژوهشگر را قادر می سازد تا همزمانی عصبی بین مغزی را در یک شرایط طبیعی‌تر مورد بحث قرار دهد.

بزرگ‌ترین ایراد EEG توانایی محدود آن در مکان‌یابی مرکز فعالیت مغزی است. EEG پتانسیل‌های تولید شده توسط جریان‌های نورونی نزدیک سطح مغز را اندازه‌گیری کرده و رزولوشن مکانی آن بدلیل ناهمگنی مشخصات رسانایی سر در حدود چندین سانتی‌متر است. اگرچه امروزه ثبت‌های با چگالی الکترود بالا و روش‌های ریاضی امکان تخمین منابع فعالیت EEG را ممکن می‌سازد اما همچنان تخمین منبع یک مسئله حل معکوس ill-posed بوده و EEG نمی‌تواند برای ثبت فعالیت ساختارهای عمیق مغزی از جمله برخی نواحی مرتبط با روابط اجتماعی مورد استفاده قرار گیرد. لذا قابل ذکر است که EEG برای تعیین دقیق الگوی مکانی شبکه‌های بین مغزی درگیر در تعاملات اجتماعی چندان مناسب نمی‌باشد.

در خصوص مطالعات hyperscanning EEG مسئله همزمانی تقویت‌کننده‌های ثبت EEG وجود دارد. برای حل این مسئله در رویکرد مستقیم یک تریگر خارجی به تمامی تقویت‌کننده‌ها ارسال می‌گردد تا از طریق آن بتوان داده‌های ثبت شده را همزمان نمود. نکته‌ای که در خصوص رویکرد مذکور وجود دارد آن است که با توجه به متفاوت بودن کلاک نمونه‌برداری تقویت‌کننده‌ها زمان دریافت تریگر توسط هر یک از آن‌ها کمتر از گام زمانی نمونه‌برداری (معکوس فرکانس نمونه برداری) اختلاف وجود داشته باشد که می‌توان این اختلاف را از طریق افزایش فرکانس نمونه‌برداری کاهش داد. رویکرد دیگر ورود داده‌های ثبت شده به یک سیستم واحد همزمان است. مسئله دیگر تفاوت حساسیت تقویت‌کننده‌های مختلف است که می‌توان از طریق ارسال یک سیگنال با دامنه ثابت امکان کالیبراسیون تمامی این دستگاه‌ها را فراهم نمود. البته در خصوص تقویت‌کننده‌هایی که خروجی آن‌ها به صورت مقدارپتانسیل ثبت شده روی سر بر حسب میکروولت است این مشکل وجود ندارد.

با توجه به موجود بودن چندین تقویت‌کننده‌ ثبت EEG با قابلیت دریافت تریگر در آزمایشگاه ملی نقشه‌برداری مغز، امکان انجام مطالعات hyperscanning EEG وجود دارد و از تمامی علاقمندان در این حوزه دعوت می‌شود تا از خدمات آزمایشگاه استفاده نمایند.


الکتروانسفالوگرافی همزمان با تصویربرداری تشدید مغناطیسی عملکردی(بالا)

تصویربرداری تشدید مغناطیسی عملکردی (fMRI) و الکتروانسفالوگرافی (EEG) دو پدیده‌ی فیزیولوژیکی اساسا متفاوت را اندازه‌گیری می‌نمایند که هریک به گونه‌ای بازتاب فعالیت مغزی هستند. fMRI معمولا تغییرات میزان اکسیژن خون ناشی از فعالیت نورونی را مانیتور می‌کند؛ درحالی‌که EEG پتانسیل الکتریکی را اندازه‌گیری می‌کند که به طور مستقیم توسط فعالیت نورونی تولید شده و الگوی زمانی مشابه فعالیت شناختی زمینه را داراست.

رزولوشن زمانی و مکانی اندازه‌گیری‌های fMRI (همودینامیک) و EEG (الکترومغناطیسی) مکمل یکدیگر می‌باشند. EEG فعالیت الکتریکی مغز را در مقیاس میلی ثانیه ثبت کرده و آنالیز دینامیک زمانی فعالیت‌های مغزی را فراهم می‌آورد. در هر حال و به طور خاص برای ساختارهای مغزی عمیق‌تر، تلاش برای مکانیابی منابع نورونی ایجادکننده‌ی میدان الکتریکی سطحی توسط مسئله معکوس تحت تأثیر قرار می‌گیرد: یک میدان الکترومغناطیسی مفروض می‌تواند توسط تعداد بیشماری منابع مختلف جمجمه‌ای شکل گرفته باشد. از این رو آنالیز نگاشت مکانی فعالیت EEG از جنبه‌ی مکان‌یابی منابع با محدودیت روبروست. بکارگیری fMRI به منظور محدود ساختن راه‌حل‌ مسئله معکوس مکان‌یابی منابع فعالیت EEG قابل توجه است. در نقطه‌ی مقابل، fMRI اگرچه اندازه‌گیری آناتومیکی دقیق فعالیت نورونی شامل ساختارهای عمیق‌تر مغزی را ممکن ساخته اما رزولوشن زمانی آن بواسطه ثابت‌های زمانی کوپلینگ عصبی- عروقی محدود گردیده است. آشکار است که ترکیب هر دو روش به منظور دستیابی به رزلوشن زمانی - مکانی بالا برای مطالعه غیرتهاجمی فعالیت‌های شناختی مغز یک زمینه تحقیقاتی بسیار جذاب در علوم شناختی به شمار می‌رود.

ترکیب EEG و fMRI ابزاری قدرتمند برای ارزیابی عملکرد مغزی ایجاد می‌کند؛ اما بکارگیری همزمان EEG و fMRI دارای چالش‌های تکنیکی بسیاری است. ثبت همزمان EEG-fMRI نیازمند تقویت‌کننده‌ و الکترودهای سازگار با MR می‌باشد. از طرفی در داده‌ی EEG ثبت شده آرتیفکت‌های قابل توجهی مشاهده می‌شود که از خاموش و روشن شدن گرادیان‌های MRI نشأت می‌گیرد و لازم است که توجه ویژه‌ای به حذف آرتیفکت اختصاص داده شود.


تقویت کننده BrainAmp MR(بالا)

تقویت‌کننده BrainAmp MR ساخت شرکت BRAIN PRODUCT برای ثبت همزمان EEG-fMRI می‌باشد. این دستگاه امکان ثبت 64 کاناله EEG درون اسکنر را با رزولوشن 16 بیتی و تا فرکانس نمونه‌برداری 5 کیلوهرتز فراهم ساخته است.

سیگنال دیجیتال از طریق کابل‌های فیبر نوری از تقویت‌کننده به واسطه USB قرار گرفته در اتاق کنترل ارسال می‌شود. از این رو هیچ‌گونه آرتیفکتی در مسیر خرو.جی از اسکنر به داده اضافه نمی‌گردد. طول کوتاه کابل‌های الکتریکی که برای اتصال کلاه الکترودی به تقویت‌کننده مورد استفاده قرار می‌گیرد تضمین‌کننده کیفیت سیگنال و ایمنی آزمودنی می‌باشد.

تغذیه تقویت‌کننده BrainAmp MR از طریق یک مجموعه‌ی تغذیه قابل شارژ تامین می‌شود که امکان ثبت پیوسته تا 15 ساعت را فراهم می‌کند. همچنین امپدانس الکترود- پوست برای تمامی الکترودها از جمله الکترود‌های زمین و مرجع قابل اندازه‌گیری می‌باشد. همچنین پالس‌های تریگر ارسال شده از پورت پارالل کامپیوتر برای ثبت وقایع خارجی مانند ارائه تحریک یا پاسخ آزمودنی می‌تواند به کار گرفته شود.

افزون بر این، تقویت‌کننده BrainAmp MR می‌تواند به همراه تقویت‌کننده BrainAmp ExG MR برای ثبت همزمان داده‌های فیزیولوژیکی مانند EOG، EMG، GSR و ... در 16 کانال در داخل اسکنر استفاده شود.


نکات برجسته:

  • ثبت همزمان 64 کانال 16 بیتی
  • تغذیه توسط مجموعه‌ تغذیه قابل شارژ
  • ثبت پیوسته به مدت 15 ساعت
  • فیلترینگ دیجیتال تمامی کانال‌ها
  • آنالیز آنلاین از طریق نرم‌افزار BrainVision RecView
  • اندازه‌گیری امپدانس الکترود- پوست
  • بکارگیری همراه تقویت‌کننده BrainAmp ExG MR برای ثبت همزمان داده‌های فیزیولوژیکی