Identificatie van signaal propagatie door de cortex met hd-EEG, gevalideerd met fMRI.

De hersenen zijn altijd van interesse geweest tot mensen sinds we basis kennis
van het menselijk lichaam hebben. Om de hersenen te kunnen begrijpen moeten we
een blik op de functie van de hersenen kunnen werpen. Er zijn meerdere
apparaten die ons die blik kunnen geven.
De twee meest gebruikt non-invasieve metingen zijn functioneel Magnetisch
Resonantie Beeldvorming (fMRI) en hoge dichtheid
elektro-encefalografie(hd-EEG). Met deze meetinstrumenten kunnen we de
functionele bronnen in de hersenen vinden.
fMRI heeft een goede spatiële resolutie (~2-3 mm) in dit veld. Helaas is de
temporale resolutie heel slecht (5-6 seconden). Hd-EEG meet de elektrische
potentialen gegenereerd door corticale gebieden. Deze kunnen worden
teruggerekend worden naar bron activiteiten in de cortex. Dit terugrekenen heet
het inverse probleem. Hd-EEG heeft een hoge bemonsteringsfrequentie, maar een
hele lage spatiële resolutie (~5-6 mm). De data gemeten door hd-EEG aan de
hoofdhuid kan worden teruggerekend naar elektrische activiteit van corticale
bronnen. Dit terugrekenen heet het inverse probleem. Hd-EEG en fMRI zijn aan
elkaar gekoppeld door het metabolisme van de neuron. Als de neuron actiever is,
gebruikt deze meer zuurstof, wat zorgt voor vaatverwijding.
Het inverse probleem heeft vele oplossingen gezien over de jaren. Deze kunnen
worden opgedeeld in twee groepen, de dipool groep en de verdeelde bronnen
groep. De inverse probleem oplossers worden op meerdere manieren gereguleerd.
Een van deze inverse probleem oplossingen is het Variational Bayesian
Multimodal EncephaloGrapy (VBMEG) algoritme.
In een eerdere bewijs van concept studie is aangetoond dat de VBMEG methode de
dynamische informatie stroom in het brein kan volgen. Het algoritme maakt
gebruik van hd-EEG data. Hierbij kan andere soorten data worden toegevoegd als
extra beperking zoals MRI, dTI en fMRI om het algoritme accurater te maken.
Dit algoritme is getest in simulaties en in studies met een visuele input bij
de deelnemer. Er is niet gevalideerd of het algoritme goed is wanneer hd-EEG
gereconstrueerde bronnen uit VBMEG en fMRI activiteiten kaarten naast elkaar
worden gelegd. Dat is waar deze studie voor dient.

Het doel van het onderzoek is validatie van het VBMEG algortime dat gebruik
maakt van hd-EEG met behulp van fMRI. Een secundair doel is valideren dat het
VBMEG algoritme accurater is wanneer fMRI data van tevoren wordt ingeladen
vergeleken met de VBMEG methode zonder fMRI data ingeladen.

De metingen bestaan uit twee delen. Het eerste deel is metingen met de MR
scanner. Hierbij wordt een MR compatibele pols verstoorder robot (MRCWM)
gebruikt. Deze robot is in staat om bewegingsverstoringen bij de pols van de
deelnemer aan te brengen. De MRCWM meet de positie waar in de pols verkeerd, de
kracht die de pols uitoefent op de MRCWM en de beweging die de robot bij de
pols wil opleggen. Door de beweging van de pols, worden de hersenen in een
andere staat gebracht in vergelijking met rust. De activiteit van de hersenen
in deze staat wordt gemeten met fMRI. Door de deelnemer verschillende taken te
laten uitvoeren met deze opgelegde bewegingen, worden de hersenen in meerdere
staten gebracht, waardoor onderscheid tussen staten kan worden gemaakt. Na de
fMRI meting wordt een MRI scan (structuur hersenen) en dMRI scan (anisotropie
zenuwbanen) gemaakt.
In het tweede deel, wordt de MRCWM gebruikt bij een hd-EEG opname. Hierbij
zullen dezelfde taken worden gebruikt als bij fMRI.
De hd-EEG data wordt te samen met MRI en dMRI data ingeladen in het VBMEG
algoritme. Met het algoritme zullen vervolgens bronnen gereconstrueerd worden
vanuit de hd-EEG data. De gereconstrueerde hd-EEG bronnen worden vergeleken met
de fMRI activiteiten kaarten. Als deze overeen komen, is het VBMEG algoritme
gevalideerd. Wanneer deze gevalideerd is, zal ook fMRI data worden ingeladen
bij het VBMEG algoritme. Hieruit zal gevalideerd worden of het VBMEG algoritme
accurater is als fMRI data wordt ingeladen vergeleken met het VBMEG algoritme
zonder fMRI data ingeladen.

Deelnemen aan het onderzoek vereist van de deelnemers dat ze het Amsterdam UMC,
locatie AMC 1 keer bezoeken. Het bezoek zal 6 uur duren voor beide delen. De
risico's voor de deelnemer zijn niet bestaand. De risico's per apparaat zijn
hieronder vermeld.

EEG.
Er zijn geen risico's gerelateerd aan de EEG opname. EEG opname zijn veilig en
zijn niet van last op de deelnemer, behalve vermoeidheid door lang stil zitten.

MR scanner.
De MR scanner heeft een sterke magneet wat leidt tot meerder exclusie criteria.