Stellen Sie sich vor, wir wollen Impulse in einzelnen Neuronen im Gehirn lesen. Können wir das jetzt für eine einzelne Region im Gehirn tun? Wenn nicht, was ist die kleinste Region, die in Echtzeit auf eine Aktivität überwacht werden kann? Gibt es eine fortschrittlichere Methode als die Elektroenzephalographie, um die Gehirnaktivität in Echtzeit zu scannen?
Die Elektroenzephalographie hat eine gute zeitliche Auflösung (Millisekunden), aber eine schlechte räumliche Auflösung (einige Zentimeter). Die übliche geschätzte Zahl ist, dass mindestens 50000 Neuronen gleichzeitig feuern müssen, damit die Aktivität vom EEG aufgenommen werden kann.
Die Antwort von @Jeremy Kemball ist nicht sehr genau. Der Grund für die schlechte räumliche Auflösung des EEG liegt darin, dass sich das Signal selbst von einer punktförmigen Quelle auf der kortikalen Oberfläche aufgrund der Leitfähigkeitseigenschaften von Gehirn, Liquor, Schädel und Kopfhaut zu jedem Sensor entlang der Kopfhaut ausbreitet.
Das bedeutet, dass man, um die oben erwähnte Genauigkeit von wenigen Zentimetern zu erreichen, ein umgekehrtes Problem von Sensoren -> Kortex lösen muss. Inverse Probleme sind mathematisch schlecht gestellt und haben eine unendliche Anzahl von Lösungen, es sei denn , der Lösung werden einige Einschränkungen hinzugefügt.
Ich gebe ein praktisches Beispiel. Sagen Sie, dass einem Thema einige Geräusche präsentiert werden. Sie zeichnen das EEG auf. Wenn Sie sich nun die Daten auf Sensorebene ansehen, können Sie Gehirnaktivität finden, die sich auf die Geräusche von fast jedem Sensor bezieht, von beiden Seiten des Gehirns (jedes Ohr projiziert auf beide Hemisphären). Wenn Sie wissen möchten, woher das Signal tatsächlich stammt, müssen Sie die Quellenlokalisierung mit einem inversen Solver durchführen. Einige häufig verwendete sind zum Beispiel dSPM, sLORETA oder MNE.
Abschließend möchte ich das betonen
Gehirnregionen, die tiefer im Gehirn liegen, erzeugen ein „verschwommenes“ Signal, das auf mehreren Elektroden gleichzeitig erscheint.
dass dies bei allen vom EEG aufgezeichneten Aktivitäten der Fall ist. Tatsächlich erkennt das EEG nicht einmal die subkortikale Aktivität allzu gut.
Gibt es eine fortschrittlichere Methode als die Elektroenzephalographie, um die Gehirnaktivität in Echtzeit zu scannen?
Ja, das nennt man Magnetoenzephalographie (MEG). MEG zeichnet die mit der elektrischen Aktivität verbundenen Magnetfelder auf. Es erreicht eine Lokalisierungsgenauigkeit im Subzentimeterbereich und verfügt dennoch über eine Zeitauflösung im Millisekundenbereich. Dies gilt jedoch jetzt streng nur für die kortikale Aktivität; MEG sieht fast überhaupt keine subkortikale Aktivität. Google nach Elekta Neuromag oder CTF, um einige MEG-Systeme zu sehen.
Wenn Sie daran interessiert sind, eine Tiefenstruktur wie die Amygdala zu untersuchen, ist fMRT die beste Wahl, das eine zeitliche Auflösung von etwa 2 Sekunden und eine räumliche Auflösung von 1 mm ^ 3 hat.
Der kleinste Bereich, den das EEG messen kann, hängt mit der Elektrodendichte zusammen. Selbst bei Forschungsaufbauten mit Hunderten von Elektroden liegt der kleinste messbare Bereich auf der Schädeloberfläche in der Größenordnung von etwa einem Quadratzentimeter. Gehirnregionen, die tiefer im Gehirn liegen, erzeugen ein „verschwommenes“ Signal, das auf mehreren Elektroden gleichzeitig erscheint.
Die fMRI hingegen kann kleinere Bereiche dreidimensional vermessen, aber nicht so oft.
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