Imágenes médicas: ¿Qué tan fuerte es la correlación entre un fMRI y un EEG?

Answer 1

Aparentemente es posible hacer EEG-fMRI simultáneo. Aquí está el enlace de Wikipedia: EEG-fMRI.

Sin embargo, no he oído hablar de ninguna información importante proveniente de tales estudios. Pero para ser justos no he mirado. 🙂

La mejor resolución espacial de fMRI es del orden de 1 mm, por lo que es mejor que la de EEG. (La resolución espacial para EEG es algo difícil de definir debido al “problema inverso”). La resolución temporal de EEG está en el rango de milisegundos, mucho mejor que la de fMRI, que está en el rango de 1 segundo.

Así que en principio deberían dar datos complementarios.

El EEG se limita a las señales que son perpendiculares a la superficie del cuero cabelludo, por lo que se supone que solo recoge las señales de las dendritas apicales de las células piramidales corticales. Con fMRI también podemos observar los patrones de actividad de las áreas subcorticales.

En general, se supone que el EEG mide la cantidad total de entrada que llega a una amplia región de la corteza, mientras que la resonancia magnética magnética mide el flujo de sangre oxigenada en el cerebro (la señal BOLD o la respuesta hemodinámica).

Todavía no está del todo claro cómo la señal BOLD se relaciona con la actividad neuronal. Revisé un artículo reciente que investigó el significado de la respuesta hemodinámica en esta publicación del blog: ¿Qué mide la RMF, de todos modos?

También te pueden interesar estas respuestas:

¿Están los voltajes de EEG relacionados con el potencial de acción promedio de las neuronas corticales cerca del electrodo o los voltajes son el promedio de las oscilaciones de voltaje de baja frecuencia de las neuronas? (¡También revisa la sección de comentarios para una buena discusión!)

Pensé que la corriente implicaba un flujo de electrones, pero leí que en las neuronas solo hay flujo iónico a través de la membrana. ¿Existe realmente una corriente que fluye a través de una neurona?

Answer 2

Ya hay 2 respuestas muy interesantes y sólidas aquí de parte de Yohan John y Tamanna A. Shaikh, así que permítanme agregar a la discusión:

Primero, aparte de usar una configuración combinada de EEG-fMRI, también puede, en sesiones separadas, grabar señales de EEG y señales de fMRI en el mismo paciente durante el mismo estímulo o tarea de estímulo. Aquí hay un conjunto de datos disponibles al público que incluye fMRI, EEG, MEG y datos anatómicos, todos del mismo tema que utiliza la misma tarea (una tarea de reconocimiento facial en este caso):
Dataset facial multimodal

Si analiza ese conjunto de datos (la descarga incluye un tutorial para usar el paquete SPM con los datos, pero necesitará bastante familiaridad con el procesamiento de la imagen / señal), encontrará que hay señales muy específicas de EEG y MEG. Asociado a la percepción facial. Luego puede usar los datos fMRI para “restringir” los datos EEG o MEG espacialmente, lo que le permite localizar con mayor precisión una fuente para esas señales. Para decirlo de otra manera, los datos de EEG / MEG le permiten resolver temporalmente la señal relacionada con la percepción visual, mientras que agregar los datos de fMRI le permite resolver la misma señal espacialmente. Entonces la pregunta no es realmente qué tan fuertemente se correlacionan las señales, sino si, cuándo y dónde se correlacionan. [alerta de spoiler, en ese conjunto de datos público, es el giro fusiforme]

La grabación de señales de EEG en una máquina de fMRI se ha hecho posible recientemente (los años 90, a juzgar por una búsqueda rápida de pubmed), una vez que los ingenieros descubrieron cómo corregir los datos de EEG para los artefactos causados ​​por el campo magnético de la fMRI. También hay otros problemas, y aquí hay dos artículos que tratan los temas relacionados con EEG-fMRI (el primer enlace es un estudio inicial muy temprano y el segundo se refiere al desarrollo de técnicas para corregir los datos del EEG):
Potencial evocado visual (VEP) medido por simult … [Neuroreport. 1999]
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubm… )

En términos de uso clínico, EEG-fMRI se ha utilizado mucho en la investigación de la epilepsia. Para algunos pacientes con epilepsia que no responden a otros tratamientos, los médicos pueden extirpar o aislar quirúrgicamente la parte del cerebro donde se originan las convulsiones. Sin embargo, para que esto funcione, los médicos deben poder localizar con precisión el área del cerebro que deben cortar. Si bien el EEG se ha utilizado para estudiar y detectar la epilepsia durante muchos años, agregar datos de fMRI se podría usar para localizar mejor la “fuente” de la epilepsia de un paciente en particular, ya que fMRI tiene la resolución espacial para hacerlo, pero no la resolución temporal para detectar Las descargas epilépticas que tradicionalmente han sido detectadas por EEG. Aquí hay una revisión que discute cómo fMRI, EEG, MEG y PET se han utilizado en el tratamiento quirúrgico de la epilepsia. El papel de la neuroimagen funcional en la evaluación de la epilepsia prequirúrgica.

Por último, me gustaría agregar que EEG + fMRI no es la única combinación posible. Tales estudios “multimodales” combinan datos estructurales y funcionales en varias escalas espaciales y temporales diferentes. La figura a continuación (fuente) coloca varias técnicas a lo largo de las escalas de resolución espacial / temporal y relación con la “biología”, es decir, la anatomía y la función específica de neurorreceptores / transmisores. Las superposiciones muestran qué técnicas a menudo se usan en combinación.

Los estudios de imágenes multimodales se realizan utilizando el mismo paradigma de imágenes (el mismo estímulo / tarea / estado) en diferentes tipos de escáneres y luego combinan los datos, o con escáneres multimodales especializados, como las máquinas PET / MR. Sin embargo, para obtener mejores datos de los estudios multimodales en comparación con una sola técnica de imagen, necesita experimentos bien diseñados, algoritmos y software de procesamiento de imágenes sólidos y técnicas estadísticas cuidadosas.

Answer 3

Una combinación de EEG y fMRI es mejor que cualquiera de las dos técnicas por sí sola. Da una visión holisticamente mejor.

La razón principal detrás de esto es que EEG y fMRI son complementarios en sus tipos de recopilación de datos. Intentaré simplificarlo para ti.

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Tanto EEG como fMRI se utilizan para medir la actividad cerebral. La actividad cerebral aquí se refiere a la actividad de grupos de neuronas / células nerviosas.

1). El EEG hace esto midiendo las fluctuaciones en el voltaje generado por el movimiento de iones a través de las membranas neuronales. Por lo tanto, el voltaje generado es muy pequeño en intensidad. También hay una gran cantidad de ruido / artefacto interferente que es igual o más fuerte que la señal cerebral real. Por lo tanto, es difícil recibir señales significativas de una actividad cerebral más profunda como, por ejemplo, el hipocampo. El EEG funciona bien cuando se mide la actividad cerebral cortical o superficial (que se lleva a cabo justo debajo de su cuero cabelludo / cráneo).

Sin embargo, el EEG puede captar las señales del cerebro en el momento en que ocurren. En otras palabras, tiene una excelente resolución temporal ; Al orden de los milisegundos.

2). FMRI también mide la actividad neuronal, pero más indirectamente. Cuando las neuronas se activan, requieren más sangre rica en oxígeno para proporcionarles la energía necesaria para conducir las señales. Por lo tanto, las partes del cerebro que están activas en un momento dado tendrán una mayor cantidad de sangre rica en oxígeno en comparación con los tejidos circundantes. Este es el principio BOLD (Dependiente del nivel de oxígeno en la sangre) . La hemoglobina desoxigenada (dHb) es más magnética que la hemoglobina oxigenada (Hb). FMRI es la aplicación de fuertes campos magnéticos al cerebro. Cuando esto sucede, la Hb y el dHb se alinean con el campo magnético en formas típicas debido a la diferencia en su magnetización. Esto crea una imagen clara y muy específica en la pantalla que muestra qué partes del cerebro utilizan más Hb, por lo tanto, más sangre y, por lo tanto, mayor actividad neuronal. Ahora, como la sangre está en todas partes y el campo magnético es difuso, la IRMf también puede recopilar información sobre estructuras cerebrales más profundas, incluso de aquellas que el EEG no puede alcanzar , como el hipocampo, etc. Esto se denomina buena resolución espacial .

Sin embargo, dado que la sangre fluye ligeramente después de que las neuronas hayan comenzado a dispararse, habrá un lapso de tiempo entre la activación real de la neurona y la afluencia de sangre. Por lo tanto, FMRI graba en una escala de tiempo más amplia, en el orden de segundos.

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Puedes ver a dónde va esto. Ambas técnicas tienen atributos complementarios. EEG carece de profundidad pero es bueno con el tiempo. FMRI es bueno con la profundidad, pero carece de tiempo. Una grabación simultánea de ambas técnicas juntas proporciona una señal más profunda en una escala de tiempo más precisa.

Por supuesto, no es tan simple como parece porque hay muchos otros factores que deben tenerse en cuenta, como los movimientos de la cabeza del sujeto, la interferencia o el ruido, etc. Los datos recopilados deben someterse a un gran procesamiento posterior para obtener una limpieza Resultado significativo, pero al menos teóricamente, espero que esto responda a tu pregunta. El EEG está más extendido en el uso clínico y generalmente es lo suficientemente bueno. En casos más focales, especialmente cuando se trata de una cirugía, también se utiliza una IRMf o una combinación de ambos.

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Referencia:
Hay una muy buena revisión (PDF) publicada por los investigadores de Stanford disponible en línea. Muy bien escrito y comprensivo. http://scsnl.stanford.edu/docume …

Answer 4

Las correlaciones entre fMRI y la potencia de EEG específica de la banda se han investigado exhaustivamente utilizando EEG-fMRI combinada.

Los principales hallazgos para el estado de reposo (es decir, para sujetos despiertos o en reposo) se pueden resumir como una fuerte correlación negativa entre el poder alfa (8-12 Hz) y las regiones involucradas en la atención, y una fuerte correlación positiva entre el poder beta (17-23 Hz) y la red de modo predeterminado (áreas que se desactivan cuando los sujetos realizan tareas que requieren atención). El documento está aquí: firmas electroencefalográficas de los modos predeterminados de atención y cognitivos en las fluctuaciones espontáneas de la actividad cerebral en reposo

Otros estudios han abordado las correlaciones entre la potencia de EEG y la conectividad fMRI (conectividad funcional Dynamic BOLD en humanos y sus correlatos electrofisiológicos y correlatos de EEG de conectividad funcional BOLD variable en el tiempo).

Finalmente, las correlaciones entre las señales fMRI y las frecuencias de EEG más rápidas, como gamma (> 30 Hz), parecen estar muy extendidas. Sin embargo, se debe tener en cuenta que la adquisición simultánea de EEG y fMRI plantea ciertos desafíos y los datos de EEG pueden estar contaminados por artefactos residuales en las frecuencias muy altas. Por lo tanto, hay que tener cuidado al juzgar estas correlaciones.

Answer 5

Tanto el EEG como el fMRI miden diferentes variables del cerebro en un estado de lux, el EEG mide la actividad eléctrica y el fMRI mide la captación de oxígeno radiomarcado o la captación de glucosa a áreas específicas del cerebro, al combinarlas con tareas cognitivas específicas, obtendrá Un montón de datos, la interpretación de estos datos es lo que requiere un cierto conocimiento de NeuroBioChemistry y Cognitive Neuroscience … Brain Mapping funciona de alguna manera bajo estos principios, pero de una manera bastante básica

Answer 6

Curiosamente, acabo de tener un EEG y una resonancia magnética con un neurólogo. Ya sea que haya tenido una IRMf o no, no tengo idea (1) porque no sé qué es uno y (2) si tuve una o no porque el Dr. no lo dijo.

Dicho esto, tengo neuropatía periférica y me remitieron a este Dr. después de 9 años para que me hiciera una prueba para confirmar el daño de mi nerver en mis piernas y pies para SSI. Por qué ordenó el EEG y la MRI en lugar de la prueba de descarga eléctrica en mis piernas y pies, no tengo idea, pero lo hizo.

El EEG se realizó en el cargo y salió básicamente perfecto, sin problemas perceptibles. El MRI se completó en otro lugar y cuando terminaron me dieron un CD para llevarlo al neurólogo. Examen de los resultados de la RM por el DR. (obviamente dirigidas por las personas de IRM que examinaron los resultados por sí mismas) mostraron alrededor de 30 o más pequeñas cicatrices en mi cerebro, aproximadamente a la mitad de la parte superior.

Así que el EEG no mostró nada y la resonancia magnética mostró daño cerebral visible. En qué ha resultado ese daño, no lo sé, obviamente escribirlo no lo fue. Creo que mi memoria a corto plazo está jodida bastante mal. El Dr. dijo que podría ser causado por un traumatismo craneal o por beber. Me rompí el cuello en un accidente automovilístico y bebo más de lo que debería, así que quién sabe. Entonces, sí, las dos pruebas pueden mostrar una visión en el diagnóstico de que una sola no podría.