新兴证据强调了心脏和大脑动态之间的双向、复杂和非线性交流。虽然一些研究已经应用人工智能根据静态 EEG 和 PPG 特征来区分和分类情绪,但很少有研究关注不同情绪状态下这些相互作用的网络元素。本研究使用来自 DEAP 数据集的数据(其中包括参与者观看情感唤起音乐视频时记录的 EEG 和 PPG 信号),应用了一种新颖的网络分析方法来研究大脑节律和 PPG 特征(幅度、峰峰间隔和脉冲宽度幅度)之间的动态相互作用。部分互相关的时间延迟稳定性用于识别情绪状态。在情感状态下,EEG 节律与 PWA 和 PPI 之间存在显着相关性(p <0.05)。然而,PPI 或 PWA 影响 EEG 波段的反向关系并不显着。此外,PPG 振幅与 EEG 节律之间的相关性(反之亦然)并未显著区分情感状态,这表明 PPG 振幅对情绪状态的指示性不如 PPI 或 PWA。研究结果确立了 EEG-PWA 和 EEG-PPI 连接是情感状态的可靠指标,并为开发可解释的基于图的情绪识别系统提供了见解。
1 蒙特利尔神经学研究所,麦吉尔大学,蒙特利尔魁北克,加拿大 * 通讯作者:sylvain.baillet@mcgill.ca。‡ 本文所用的数据来自阿尔茨海默病新型或实验性治疗的症状前评估 (PREVENT-AD) 计划,数据发布 6.0。PREVENT-AD 研究组的完整列表可在 PREVENT-AD 数据库中找到。PREVENT-AD 计划的研究人员为 PREVENT-AD 的设计和实施做出了贡献和/或提供了数据,但未参与本报告的分析或撰写。摘要 在本研究中,我们调查了从脑电生理活动中获得的脑指纹在帕金森病 (PD) 诊断和进展监测中的临床潜力。我们通过短暂的、无任务的脑磁图记录获取了 PD 患者和年龄匹配的健康对照者的脑指纹。个体脑指纹的节律成分可以以大约 90% 的准确率区分患者和健康参与者。帕金森脑指纹最突出的皮质特征映射到单峰感觉运动区域的多节律活动。利用这些特征,我们还表明可以直接从皮质神经生理活动中解码帕金森病的阶段。此外,我们的研究表明,帕金森脑指纹的皮质拓扑结构与受该疾病病理生理影响的神经递质系统的皮质拓扑结构一致。我们进一步证明,帕金森病患者的皮质活动心律失常成分在短时间内比健康对照组更具变化性,这使得基于这些特征对患者进行个体区分更具挑战性,并解释了之前发表的负面结果。总体而言,我们概述了患者特定的节律性脑信号特征,这些特征为帕金森病的神经生理特征和临床分期提供了见解。因此,帕金森病节律性脑指纹的提出定义可能有助于提出新颖、精细的患者分层方法,并有助于更好地识别和测试治疗性神经刺激目标。
当信息在人类大脑的神经网络中处理时,数百万个参与神经元产生的电活动被汇总起来,形成可以通过完整头皮记录的场电位。大脑的场电位包括持续的脑电图 (EEG) 的节律性电压振荡和与感觉、运动和认知事件相关的更短暂的诱发或事件相关电位 (ERP)。虽然自发性脑电图节律是唤醒、意识和睡眠-觉醒周期的一般状态的敏感监测器,但 ERP 反映了特定感知和认知过程所依赖的更离散的神经活动模式。这些活动模式在头皮记录的 ERP 中以高度的时间精度(以毫秒为单位)显示出来,但该方法通常缺乏正电子发射断层扫描或功能性磁共振成像等神经成像技术所提供的解剖定位程度。
运动皮层动作处理的发展研究依赖于一个关键的神经标记——6-12 Hz 活动的减少(称为 mu 抑制)。然而,最近的证据表明 mu 功率有所增加,具体表现为观察他人的动作。作为对 mu 抑制研究结果的补充,这提出了 mu 节律在发育中的运动系统中的功能作用这一关键问题。我们在此讨论了这一看似有争议的问题的潜在解决方案,即提出 mu 节律的门控功能:mu 功率的减少可能指示促进作用,而增加可能指示对运动过程的抑制,这在动作观察过程中至关重要。这一解释可能推进我们对早期大脑发育中动作理解的认识,并为未来的研究指明关键方向。
之前已证明,使用非侵入性 BCI 控制的机器人装置进行神经康复与传统治疗方式相结合可显著改善脑瘫儿童的运动能力。然而,之前的研究中并没有分析脑电图记录。本文旨在描述在一系列 10 次基于 BCI 的神经康复疗程中脑电图 α 节律的反应模式。这项研究针对 32 名年龄在 10 至 18 岁之间、患有右侧或左侧偏瘫的男孩和女孩进行。在静息和手指伸展运动意象期间,从 21 个电极记录脑电图。在第一次疗程中,左侧和右侧偏瘫患者在运动意象期间的 α 节律反应模式不同。在左手运动排练期间,Р2 时的差异具有统计学意义(F 1, 30 = 5.10;p < 0.05)。在最后一次治疗中,α 节律反应模式有所不同:在某些电极位置,同步被去同步所取代,表明大脑皮层活动增加。左侧偏瘫儿童的脑电图变化最为明显(F 20, 300 = 1.84;p < 0.05)。到康复课程结束时,左侧和右侧偏瘫患者之间的差异变得不那么明显。α 频带脑电图模式的重新排列可以被视为负责规划和执行复杂手部运动的神经回路有益重组的迹象。
背景:帕金森病是最常见的神经退行性疾病之一。虽然帕金森病的彻底治愈方法仍然难以捉摸,但有多种治疗方法可以减缓其进展并抵消其症状。经颅直流电刺激(tDCS)是一种诱导大脑可塑性的非侵入性方法。本研究的目的是检查两周 tDCS 对左侧背外侧前额皮质(DLPFC)对帕金森病患者神经生理功能的影响。方法:30 名年龄在 67 至 82 岁之间的帕金森病患者参与了实验。15 名患者在左侧 DLPFC 上接受了 tDCS,而 15 名患者接受了假 tDCS。在 tDCS 之前和之后,使用脑电图方法对 alpha 和 beta 波段节律和 P300 事件相关电位潜伏期进行评估神经生理功能。结果:经颅直流电刺激 (tDCS) 可缩短 P300 反应的起始潜伏期,并增加 alpha 和 beta 波段节律的功率谱。结论:本研究加深了我们对 tDCS 在帕金森病治疗中的潜在作用的理解,因为 P300 潜伏期的缩短以及 alpha 和 beta 波段的增加与认知方面的改善相关。
脑电图 (EEG) 是指通过放置在头皮上的多个电极记录一段时间内的大脑自发电活动。应用通常侧重于 EEG 的频谱内容,即可以在 EEG 信号中观察到的神经振荡类型(通常称为“脑电波或节律”)。
2. 慢波 脑电图慢波包括频率低于 alpha 波段(即 theta 波段和 delta 波段)的所有类型的活动。慢波异常可以从多个方面进行定义,包括位置(局部或区域性与弥漫性)、形态(单态或多态性)、节律性(不规则与节律性)、振幅(低压或高压)和连续性(间歇性/亚连续性与连续性)。弥漫性非特异性脑电图慢波可见于多种病理状况,包括各种病因的意识障碍、脑炎症、神经退行性过程、发作后状态、代谢和毒性障碍等。在这些情况下,脑电图记录很重要,因为根据慢波的程度及其对外部刺激的反应性,可以推断出潜在病理的严重程度,并表达预后指征。超同步弥漫性减慢可能是由于嗜睡引起的,或者是过度换气的结果,因此不一定代表病理模式。
摘要:脑电图 (EEG) 引导的自适应神经刺激是一种创新的非侵入性闭环脑刺激技术,它使用由个体节律性脑电图成分调制的在线视听刺激。然而,提高其有效性的机会是一项具有挑战性的任务,需要进一步研究。本研究旨在通过实验测试是否有可能通过共振扫描程序预先加强调节因子(受试者的脑电图)来提高脑电图引导的自适应神经刺激的效率,即 LED 光刺激,频率在主要脑电图节律范围内(4-20 Hz)逐渐增加。36 名处于考试压力状态的大学生被随机分配到两个匹配组。一组仅接受脑电图引导的自适应神经刺激,而另一组则接受共振扫描和脑电图引导的自适应神经刺激的组合。使用刺激后心理生理指标相对于初始水平的变化。虽然两种刺激都导致脑电图节律功率增加,同时单词识别测试中的错误数量减少,情绪失调程度降低,但这些变化仅在初步共振扫描实验中达到显著水平。共振扫描增加了大脑对随后的脑电图引导的自适应神经刺激的响应能力,可作为提高其效率的工具。所得结果清楚地表明,共振扫描和脑电图引导的自适应神经刺激相结合是实现压力个体认知改善迹象的有效方法。
成人 ADHD 中反复描述了异常的电振荡活动模式。特别是,已知在注意力集中期间会受到调节的 alpha 节律 (8 – 12 Hz) 以前曾被视为 ADHD 的候选生物标志物。在本研究中,我们要求成人 ADHD 患者使用神经反馈 (NFB) 自我调节自己的 alpha 节律,以检查 alpha 振荡对注意力表现和大脑可塑性的调节。25 名成人 ADHD 患者和 22 名健康对照者在静息状态和 Go/NoGo 任务期间接受了 64 通道 EEG 记录,在 30 分钟 NFB 疗程之前和之后,旨在降低(不同步)alpha 节律的功率。在不同条件和组之间比较 alpha 功率,并通过比较 NFB 前后的行为和 EEG 测量值来统计评估 NFB 的影响。首先,我们发现在基线和整个实验条件下,与对照组相比,我们的 ADHD 队列的相对 alpha 功率减弱了,这表明存在皮质过度激活的特征。两组在 NFB 期间都表现出显著且有针对性的 alpha 功率降低。有趣的是,我们观察到 ADHD 组的静息态 alpha 功率在 NFB 后增加(即反弹),这使 alpha 功率恢复到正常人群的水平。重要的是,只有在 ADHD 组中,Go/NoGo 任务期间 NFB 后 alpha 正常化的程度与个体运动抑制的改善(即减少委托错误)相关。总体而言,我们的发现提供了新的支持证据,表明 alpha 振荡与抑制控制有关,以及它们在皮质兴奋/抑制平衡的稳态调节中的潜在作用。