神经元产生电信号,通过突触传输到其他细胞。首先,动作电位 (AP) 到达突触间隙(图 1 中的步骤 1),在那里它将通过神经递质传输化学信息(图 1 中的步骤 2),从而产生突触后电位 (PSP) 和局部电流(图 1 中的步骤 3)。PSP 将产生电流接收器并传播直到细胞体以产生电流源(图 1 中的步骤 4)。因此,PSP 会产生一个由负极(即接收器)和正极(即源)组成的电偶极子。该偶极子将产生初级(细胞内)电流和次级(细胞外)电流。M/EEG 信号来自突触后电位。更具体地说,M/EEG 信号来自大量同步神经元活动的空间和时间总和。但 MEG 和 EEG 之间存在显著差异。首先,就信号本身而言,MEG 信号主要由树突水平的 PSP 产生的细胞内电流引起,细胞外电流较少;EEG 信号对应于电位差,主要由细胞外电流引起。其次,就对偶极子方向的敏感性而言,EEG 对径向电流(位于脑回水平的活动)和切向电流(在脑沟内产生)都很敏感,尽管它具有
自 20 世纪 90 年代末以来,视觉诱发场 (VEF) 已在临床实践中得到可靠应用。这是定制枕叶皮质手术切除术的标准临床工具。1 2011 年,美国临床脑磁图学会 (ACMEGS) 发布了临床实践指南 (CPG),详细介绍了自发性脑活动分析、使用诱发场进行术前功能性脑映射、脑磁图 (MEG) 报告以及 MEG 人员的资质。 2 – 5 最近,ACMEGS 发表了第二份立场声明,详细说明了 MEG 作为一种非侵入性诊断工具在术前映射功能皮质中的价值,并支持“在对准备手术的可手术病变患者进行术前评估时,MEG 可常规临床用于获取有关功能皮质(体感、运动、视觉、听觉和语言)的非侵入性定位或侧向信息。” 6 尽管映射功能皮质的“黄金标准”是通过直接皮质刺激,但 MEG 作为一种非侵入性诊断工具已证实其在识别这些区域方面的有效性。1 – 3,6 本文将重点介绍 MEG 在定位功能视觉皮层中的实用性。本文将首先概述 VEF 在临床实践中的当前临床作用。然后,将回顾 2011 年 ACMEGS CPG 发布后的最新研究和临床发展。最后,
由于 MEG 和脑电图 (EEG) 似乎是姊妹电生理技术,两者都对脑细胞内和脑细胞之间的电化学电流流动敏感,因此 MEG 有时被认为等同于 EEG,具有有限的科学附加价值。我们驳斥了这种误解,并解释了不同的物理原理如何使这两种模式在许多方面互补而不是纯粹是多余的。具体而言,我们认为 MEG 是直接和非侵入性访问整个大脑电生理活动的最佳组合,具有亚毫秒时间分辨率和分辨大脑区域之间活动的能力,通常具有令人惊讶的空间和光谱区分以及最小偏差。事实上,与 EEG 不同,MEG 源映射的准确性不受头部组织复杂分层引起的信号失真的影响,具有高度异质的电导率曲线,无法在体内精确测量。
患者数据记录室。 用于患者数据存储的 HP 服务器。 用于 MEG 采集室的 UPS 备份。 男女病房(每个病房 3 张床)均配备基本医疗设备。 专用计算机工作站,配备用于患者数据分析的软件。
脑磁图 (MEG) 是一种尖端的神经成像技术,它以无与伦比的高时间和空间精度组合测量认知过程背后的复杂大脑动态。MEG 数据分析始终依赖于先进的信号处理以及数学和统计工具来完成各种任务,从数据清理到探测信号的丰富动态,再到估计表面级记录背后的神经源。与大多数领域一样,人工智能 (AI) 的激增导致机器学习 (ML) 方法在 MEG 数据分类中的使用增加。最近,该领域的一个新兴趋势是使用人工神经网络 (ANN) 来解决许多与 MEG 相关的任务。本综述从三个角度全面概述了 ANN 如何用于 MEG 数据:首先,我们回顾了使用 ANN 进行 MEG 信号分类(即大脑解码)的工作。其次,我们报告了使用 ANN 作为人脑信息处理的假定模型的工作。最后,我们研究了使用 ANN 作为解决 MEG 方法问题(包括伪影校正和源估计)的技术的研究。此外,我们评估了目前在 MEG 中使用 ANN 的优势和局限性,并讨论了该领域未来的挑战和机遇。最后,通过详细描绘该领域并为未来提供实用建议,本综述旨在为经验丰富的 MEG 研究人员和对该领域有兴趣使用 ANN 来增强对 MEG 人脑复杂动态的探索的新手提供有益的参考。
在这个项目中,我们最初使用 MNE 样本数据集作为基础数据集。这些数据是使用 MGH/HMS/MIT Athi-noula A. Martinos 生物医学成像中心的 Neuromag Vectorview 系统收集的。EEG 数据是使用 60 通道电极帽与 MEG 同时采集的。原始 MRI 数据集是使用带有 MPRAGE 序列的西门子 1.5 T Sonata 扫描仪获得的。在实验期间,在受试者的左、右视野中呈现棋盘格图案,并穿插着向左耳或右耳发出的音调。刺激之间的间隔设置为 750 毫秒。此外,视野中心偶尔会出现一个笑脸,提示受试者在笑脸出现时尽快用右手食指按下按键。样本数据集包含两个主要目录:MEG/sample(包含 MEG/EEG 数据)和 subject/sample(包含 MRI 重建)。
摘要和证据分析:根据美国神经病学学会(MEG)(MEG)(2009)磁脑电图(MEG),也称为磁源成像(MSI)是对脑活动产生的磁场的无创测量。典型的MEG记录是使用具有100到300磁力计或梯度计(传感器)的设备在磁性屏蔽室内进行的。它们被排列在一个名为Dewar的头盔形式的容器中。露水充满了产生超导性的液态氦气。产生磁场图的大脑源可以很容易地映射并显示在核监管MRI上。这会导致视觉显示正常的大脑活动,例如雄辩的皮层用于视觉,触摸,运动或语言的位置。它显示出同样良好的脑活动异常,例如癫痫病
Azhari, A., Truzzi, A., Neoh, MJ-Y., Balagtas, JPM, Tan, HH, Goh, PP, … Esposito, G. (2020)。婴儿神经影像学研究的十年:我们学到了什么,我们将继续前进吗?婴儿行为与发展,58,101389。https://doi.org/10.1016/j.infbeh.2019.101389 Bagic, AI、Knowlton, RC、Rose, DF、Ebersole, JS 和 ACMEGS 临床实践指南 (CPG) 委员会。(2011)。美国临床脑磁图学会临床实践指南 1:自发性脑活动的记录和分析。临床神经生理学杂志, 28 (4), 348 – 354。https://doi.org/10.1097/WNP。0b013e3182272fed Ballard, A., Le May, S., Khadra, C., Filoa, JL, Charette, S., Charest, M.-C., … Tsimicalis, A. (2017)。分心工具包用于急诊科接受疼痛手术的儿童疼痛管理:一项初步研究。疼痛管理护理, 18 (6), 418 – 426。https://doi. org/10.1016/j.pmn.2017.08.001 Bell, MA, & Cuevas, K. (2012)。使用 EEG 研究认知发展:问题与实践。认知与发展杂志, 13 (3), 281 – 294。https://doi.org/10.1080/15248372.2012。691143 Birg, L., Narayana, S., Rezaie, R., & Papanicolaou, A. (2013)。技术提示:镇静状态下的 MEG 和 EEG。神经诊断杂志, 53 (3), 229 – 240。https://doi.org/10.1080/21646821.2013.11079909 Bosseler, AN, Clarke, M., Tavabi, K., Larson, ED, Hippe, DS, Taulu, S., & Kuhl, PK (2021)。使用脑磁图检查 14 个月大婴儿的单词识别、侧化和未来语言技能。发育认知神经科学,47,100901。https://doi.org/10.1016/j.dcn.2020.100901 Bowyer, SM、Zillgitt, A.、Greenwald, M. 和 Lajiness-O'Neill, R. (2020)。使用脑磁图进行语言映射:临床研究和实践现状更新以及临床实践指南的考虑。临床神经生理学杂志,37 (6),554 – 563。https://doi.org/10.1097/wnp.0000000000000489
1 Mar Ephraem工程技术学院CSE系,Marthandam 629171,印度泰米尔纳德邦; leninfred@marephraem.edu.in(a.l.f. ); fredin.givo@yahoo.in(F.A.S.G。) 2 Amal Jyothi工程学院EEE系,坎吉拉帕利686518,印度喀拉拉邦; appu123kumar@gmail.com 3 MAR ECE,MAR EPHRAEM工程技术学院,Marthandam 629171,印度泰米尔纳德邦; ajay@marephraem.edu.in.在印度泰米尔纳德邦Vellore 632014的Vellore Technology Institute of Vellore Institute of Beginative Biology系; sayantan7@gmail.com 5新加坡新加坡Nanyang Technological University的认知神经影像中心,新加坡; pbharishita@gmail.com(H.P.B. ); simw0035@e.ntu.edu.sg(W.K.J.S. ); vimalan.vijay@ntu.edu.sg(V.V. ); veikko.jousmaki@aalto 6 Nanyang Technological University,新加坡636921,新加坡7 Aalto神经影像学,神经科学与生物医学工程系,AALTO大学,12200 ESPOO,芬兰8号ESPOO,KAROLINSKA研究所,Karolinska Instutter,17176 Stockholm,Sweenneconcection: ppadmanabhan@ntu.edu.sg(P.P. ); balazs.gulyas@ntu.edu.sg(B.G.)1 Mar Ephraem工程技术学院CSE系,Marthandam 629171,印度泰米尔纳德邦; leninfred@marephraem.edu.in(a.l.f.); fredin.givo@yahoo.in(F.A.S.G。)2 Amal Jyothi工程学院EEE系,坎吉拉帕利686518,印度喀拉拉邦; appu123kumar@gmail.com 3 MAR ECE,MAR EPHRAEM工程技术学院,Marthandam 629171,印度泰米尔纳德邦; ajay@marephraem.edu.in.在印度泰米尔纳德邦Vellore 632014的Vellore Technology Institute of Vellore Institute of Beginative Biology系; sayantan7@gmail.com 5新加坡新加坡Nanyang Technological University的认知神经影像中心,新加坡; pbharishita@gmail.com(H.P.B. ); simw0035@e.ntu.edu.sg(W.K.J.S. ); vimalan.vijay@ntu.edu.sg(V.V. ); veikko.jousmaki@aalto 6 Nanyang Technological University,新加坡636921,新加坡7 Aalto神经影像学,神经科学与生物医学工程系,AALTO大学,12200 ESPOO,芬兰8号ESPOO,KAROLINSKA研究所,Karolinska Instutter,17176 Stockholm,Sweenneconcection: ppadmanabhan@ntu.edu.sg(P.P. ); balazs.gulyas@ntu.edu.sg(B.G.)2 Amal Jyothi工程学院EEE系,坎吉拉帕利686518,印度喀拉拉邦; appu123kumar@gmail.com 3 MAR ECE,MAR EPHRAEM工程技术学院,Marthandam 629171,印度泰米尔纳德邦; ajay@marephraem.edu.in.在印度泰米尔纳德邦Vellore 632014的Vellore Technology Institute of Vellore Institute of Beginative Biology系; sayantan7@gmail.com 5新加坡新加坡Nanyang Technological University的认知神经影像中心,新加坡; pbharishita@gmail.com(H.P.B.); simw0035@e.ntu.edu.sg(W.K.J.S.); vimalan.vijay@ntu.edu.sg(V.V.); veikko.jousmaki@aalto6 Nanyang Technological University,新加坡636921,新加坡7 Aalto神经影像学,神经科学与生物医学工程系,AALTO大学,12200 ESPOO,芬兰8号ESPOO,KAROLINSKA研究所,Karolinska Instutter,17176 Stockholm,Sweenneconcection: ppadmanabhan@ntu.edu.sg(P.P. ); balazs.gulyas@ntu.edu.sg(B.G.)6 Nanyang Technological University,新加坡636921,新加坡7 Aalto神经影像学,神经科学与生物医学工程系,AALTO大学,12200 ESPOO,芬兰8号ESPOO,KAROLINSKA研究所,Karolinska Instutter,17176 Stockholm,Sweenneconcection: ppadmanabhan@ntu.edu.sg(P.P.); balazs.gulyas@ntu.edu.sg(B.G.)
1 计算机科学与工程系,Mar Ephraem 工程技术学院,Marthandam 629171,泰米尔纳德邦,印度;leninfred@marephraem.edu.in(ALF);fredin.givo@yahoo.in(FASG) 2 电子电气工程系,Amal Jyothi 工程学院,Kanjirappally 686518,喀拉拉邦,印度;appu123kumar@gmail.com 3 电子与工程系,Mar Ephraem 工程技术学院,Marthandam 629171,泰米尔纳德邦,印度;ajay@marephraem.edu.in 4 综合生物学系,Vellore 理工学院,Vellore 632014,泰米尔纳德邦,印度;sayantan7@gmail.com 5 认知神经影像中心,南洋理工大学,新加坡 636921,新加坡; pbharishita@gmail.com (HPB); simw0035@e.ntu.edu.sg (WKJS); vimalan.vijay@ntu.edu.sg (VV); veikko.jousmaki@aalto.fi(VJ) 6 李光前医学院,南洋理工大学,新加坡 636921,新加坡 7 阿尔托神经影像学,神经科学和生物医学工程系,阿尔托大学,12200 埃斯波,芬兰 8 卡罗林斯卡学院临床神经科学系,17176 斯德哥尔摩,瑞典 *通讯作者: ppadmanabhan@ntu.edu.sg (PP); balazs.gulyas@ntu.edu.sg (BG)