EGI高密度腦電助力中國(guó)神經(jīng)科學(xué)發(fā)展-祝賀神科所，華山醫(yī)院研究成果登頂2020年度腦科學(xué)研究進(jìn)展。2020年12月16日，中國(guó)神經(jīng)科學(xué)學(xué)會(huì)公布了2020年度“中國(guó)神經(jīng)科學(xué)重大進(jìn)展”科學(xué)研究項(xiàng)目，此六項(xiàng)研究積極的推動(dòng)了神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域的創(chuàng)新發(fā)展，充分展示和宣傳神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域的重大科研成果，在此6項(xiàng)神經(jīng)科學(xué)研究中，我們注意到《利用中文語(yǔ)言研究“植物人”大腦意識(shí)水平》使用高密度腦電技術(shù)開(kāi)展科學(xué)研究，該項(xiàng)研究成果充分驗(yàn)證了高密度腦電技術(shù)在神經(jīng)科學(xué)研究中的優(yōu)勢(shì)性。
 
        2020年5月25日，中國(guó)科學(xué)院腦科學(xué)與智能技術(shù)卓越創(chuàng)新中心（神經(jīng)科學(xué)研究所）、中國(guó)科學(xué)院靈長(zhǎng)類(lèi)神經(jīng)生物學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室王立平研究組與復(fù)旦大學(xué)附屬華山醫(yī)院神經(jīng)外科毛穎/吳雪海團(tuán)隊(duì)在《Nature Neuroscience》期刊在線發(fā)表了題為《探索意識(shí)障礙患者層級(jí)語(yǔ)言加工》的合作研究論文。
      研究團(tuán)隊(duì)利用高密度腦電技術(shù)在意識(shí)障礙患者上開(kāi)展了語(yǔ)言加工相關(guān)神經(jīng)表征的探索性研究，并將相關(guān)神經(jīng)表征與機(jī)器學(xué)習(xí)方法相結(jié)合，成功實(shí)現(xiàn)了對(duì)患者意識(shí)狀態(tài)的診斷和康復(fù)預(yù)測(cè)，為意識(shí)障礙患者的臨床診療提供了新的參考（圖1）。
   
圖1.研究者結(jié)合多層級(jí)語(yǔ)言序列范式和頭皮高密度腦電（EGI）記錄，幫助臨床醫(yī)生對(duì)意識(shí)障礙患者的意識(shí)水平進(jìn)行診斷和預(yù)后判斷 
   
研究團(tuán)隊(duì)可能找到了一種普適的大腦意識(shí)水平的評(píng)價(jià)指標(biāo)，在昏迷、睡眠、麻醉等一系列與意識(shí)水平相關(guān)的大腦狀態(tài)評(píng)估中有著廣泛的潛在應(yīng)用價(jià)值。研究團(tuán)隊(duì)將在今后的研究中進(jìn)一步優(yōu)化測(cè)試方案，結(jié)合多模態(tài)測(cè)試和記錄手段，進(jìn)一步提高研究結(jié)果的臨床效果、適應(yīng)面和自動(dòng)化程度，最終為研究意識(shí)障礙的神經(jīng)機(jī)制、意識(shí)活動(dòng)的神經(jīng)表征，以及在意識(shí)障礙患者上開(kāi)展相關(guān)科學(xué)研究提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)和理論基礎(chǔ)。
  
高密度腦電在開(kāi)展神經(jīng)科學(xué)研究中的優(yōu)勢(shì)：
足夠的空間分辨率
傳統(tǒng)的腦電圖可能只有幾個(gè)導(dǎo)聯(lián)，空間分布非常大導(dǎo)致分辨率差，在傳統(tǒng)的10-20系統(tǒng)中，僅僅只有21個(gè)導(dǎo)聯(lián)，這對(duì)于當(dāng)前的研究需求是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，在先前的研究中，已有研究表明EEG信號(hào)的空間采樣只有達(dá)到1-2cm才能確保不丟失信號(hào)，要保證達(dá)到這樣的空間采樣，就需要高密度導(dǎo)聯(lián)來(lái)進(jìn)行空間采樣。
 
預(yù)處理方法的準(zhǔn)確性
EEG信號(hào)旨在記錄頭皮表面的電信號(hào)活動(dòng)，來(lái)評(píng)估由大腦引起的電位活動(dòng)。但是要獲得比較干凈的信號(hào)，在一般情況下，都需要進(jìn)行EEG信號(hào)的預(yù)處理過(guò)程，在此過(guò)程中我們通常會(huì)經(jīng)過(guò)的預(yù)處理步驟，重參考、偽跡剔除等。
 
源定位的準(zhǔn)確性
傳統(tǒng)的腦電圖只能在腦部傳播到頭皮表面時(shí)顯示其電活動(dòng)，而無(wú)法估計(jì)發(fā)生源的位置。在現(xiàn)在的分析方法中，源定位信號(hào)也是探索大腦功能的重要指標(biāo)之一。找到準(zhǔn)確的神經(jīng)元活動(dòng)將是病理解剖學(xué)的重要標(biāo)志。而現(xiàn)在驗(yàn)證腦部解剖結(jié)構(gòu)的一種方法是通過(guò)MRI圖像來(lái)評(píng)估源定位，MRI技術(shù)將是一個(gè)非常耗時(shí)的過(guò)程，現(xiàn)在通過(guò)高密度腦電圖進(jìn)行反向計(jì)算將能有效得到準(zhǔn)確的源定位。從而給像臨床上的癲癇定位或者是病理學(xué)定位的腦部功能提供更好的準(zhǔn)確性。
 
時(shí)間成本
在傳統(tǒng)的32、64導(dǎo)電極帽上，打?qū)щ姼嗟臅r(shí)間將是20-30分鐘以上，這對(duì)于高密度腦電圖來(lái)說(shuō)，將是一個(gè)噩夢(mèng)，EGI高密度腦電圖采用網(wǎng)狀鹽水帽將128、256導(dǎo)電極帽的準(zhǔn)備時(shí)間降低到幾分鐘以內(nèi)，這將時(shí)間成本來(lái)說(shuō)，將是一個(gè)巨大的優(yōu)勢(shì)。

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