Μέρος 1: Ανεξάρτητη Δυναμική Φασματικών Ενδοκρανιακών Δραστηριοτήτων ΗΕΓ χαμηλής, μέσης και υψηλής συχνότητας κατά τη διάρκεια του σχηματισμού ανθρώπινης μνήμης

Επικοινωνία: Audrey Huaudrey.hu@wecistanche.com

Victoria S. Marksa, Krishnakant V. Saboob, Çağdaş Topçuc,d,e, Michal Lechc,d,e,

Theodore P. Thayibf, Petr Nejedlye,g, Vaclav Kremen,h, Gregory A. Worrell, I,

Michal T. Kucewiczc,e,i,∗

a Graduate School of Biomedical Sciences, Mayo Clinic, Η.Π.Α

bΤμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών, Πανεπιστήμιο του Ιλινόις, Urbana-Champaign, IL, Η.Π.Α.

c Τμήμα Συστημάτων Πολυμέσων, Σχολή Ηλεκτρονικής, Τηλεπικοινωνιών και Πληροφορικής, Κέντρο BioTechMed, Τεχνολογικό Πανεπιστήμιο του Γκντανσκ, Γκντανσκ, Πολωνία Ινστιτούτο Πειραματικής Βιολογίας d Nencki, Πολωνική Ακαδημία Επιστημών, Βαρσοβία, Πολωνία

τμήμα Νευρολογίας, Mayo Clinic, Rochester, MN, Η.Π.Α

τμήμα Μηχανικών Υπολογιστών, Iowa State University, Ames, Iowa, Η.Π.Α

g Η Τσεχική Ακαδημία Επιστημών, Ινστιτούτο Επιστημονικών Οργάνων, Μπρνο, Τσεχική Δημοκρατία

h Ρομποτική και Κυβερνητική, Τσεχικό Ινστιτούτο Πληροφορικής, Τσεχικό Τεχνικό Πανεπιστήμιο στην Πράγα, Πράγα, Δημοκρατία της Τσεχίας

τμήμα Φυσιολογίας και Βιοϊατρικής Μηχανικής, Mayo Clinic, Η.Π.Α

Το Cistanche μπορεί να βελτιώσει τη μνήμη

a b s t r a c t

Ένα ευρύ φάσμα εγκεφαλικών ρυθμών εμπλέκεται σε όλο τον ανθρώπινο φλοιό στις γνωστικές λειτουργίες. Πώς συντονίζονται οι ρυθμοί διαφόρων περιοχών συχνοτήτων στον χώρο του ανθρώπινου φλοιού και στο χρόνο τουμνήμηη επεξεργασία είναι ασαφής. Μπορούν είτε να συντονιστούν μαζί σε όλο το φάσμα συχνοτήτων στην ίδια θέση και χρόνο του φλοιού είτε να προκληθούν ανεξάρτητα σε συγκεκριμένες ζώνες. Χρησιμοποιήσαμε ένα μεγάλο σύνολο δεδομένων ανθρώπινης ενδοκρανιακής ηλεκτροεγκεφαλογραφίας (EEG) για να αναλύσουμε τη χωροχρονική δυναμική των φασματικών δραστηριοτήτων που προκαλούνται κατά τον σχηματισμό λεκτικών αναμνήσεων. Η κωδικοποίηση λέξεων για επακόλουθη ελεύθερη ανάκληση ενεργοποίησε θήτα χαμηλής συχνότητας, άλφα και βήτα ενδιάμεσης συχνότητας και ισχύ γάμμα υψηλής συχνότητας σε ένα μωσαϊκό μοτίβο διακριτών θέσεων του φλοιού. Η πλειονότητα των θέσεων του φλοιού κατέγραψε δραστηριότητα μόνο σε μία από αυτές τις συχνότητες, εκτός από τον οπτικό φλοιό όπου η φασματική ισχύς προκλήθηκε σε πολλαπλές ζώνες. Κάθε ζώνη συχνοτήτων έδειξε χαρακτηριστική δυναμική της επαγόμενης ισχύος που είναι ειδική για την περιοχή του φλοιού και το ημισφαίριο. Η δύναμη των δραστηριοτήτων χαμηλής, ενδιάμεσης και υψηλής συχνότητας που διαδίδεται σε ανεξάρτητες αλληλουχίες στις οπτικές, κροταφικές και προμετωπιαίες περιοχές του φλοιού σε όλες τις επόμενες φάσεις τουμνήμηκωδικοποίηση. Τα αποτελέσματά μας παρέχουν ένα ολιστικό, απλουστευμένο μοντέλο των φασματικών δραστηριοτήτων που εμπλέκονται στο σχηματισμό του ανθρώπουμνήμη, υποδηλώνοντας ένα ανατομικά και χρονικά κατανεμημένο μωσαϊκό συντονισμένων εγκεφαλικών ρυθμών.

1. Εισαγωγή

Οι εγκεφαλικοί ρυθμοί πιστεύεται ότι υποστηρίζουνμνήμηκαι γνωστικές λειτουργίες συντονίζοντας δραστηριότητες συνδεδεμένων νευρώνων σε σύγχρονες αλληλεπιδράσεις (Singer, 1999· Buzsaki, 2006· Fries, 2015· Klimesch, 1996· Fell και Axmacher, 2011). Το φάσμα των ρυθμικών δραστηριοτήτων που εμπλέκονται σε αυτές τις αλληλεπιδράσεις περιλαμβάνει το θήτα (3–9 Hz) και το γάμμα

Ζώνες συχνοτήτων (30–120 Hz) με συγκεκριμένους ρόλους που προτείνονται για τις δραστηριότητες χαμηλής και υψηλής συχνότητας σεμνήμηεπεξεργασία (Düzel et al., 2010; Sauseng et al., 2010; Fries et al., 2007; Tallon-Baudry and Bertrand, 1999; Nyhus and Curran, 2010; Lisman and Jensen, 2013; Herweg 2020), . Οι ζώνες άλφα ενδιάμεσης συχνότητας (9–12 Hz) και βήτα (12–25 Hz) συσχετίστηκαν επίσης με διαδικασίες απαραίτητες για τις λειτουργίες μνήμης (Klimesch et al., 2007· Hanslmayr et al., 2011· Spitzer and Haegens 2017· Schmidt et al., συν., 2019· Μιχαλαρέας κ.ά., 2016). Πώς αυτοί οι διάφοροι ρυθμοί λειτουργούν μαζί στη συνάρτηση σε μια καθορισμένη χρονική κλίμακα, εμπλέκοντας μόνο ένα υποσύνολο των φασματικών δραστηριοτήτων σε μια δεδομένη περιοχή συχνοτήτων. Για παράδειγμα, μόνο οι ρυθμοί θήτα θα προκληθούν σε μια δεδομένη τοποθεσία. Και τα δύο σενάρια συμφωνούν ότι οι δραστηριότητες του εγκεφάλου σε καθορισμένα εύρη συχνοτήτων μπορούν να θεωρηθούν ως «φασματικά δακτυλικά αποτυπώματα» που υποκαθιστούν συγκεκριμένες αντιληπτικές ή γνωστικές διεργασίες σε μια αντίστοιχη χρονική κλίμακα νευρωνικών αλληλεπιδράσεων (Siegel et al., 2012, Staudingyr, 2014, Hanslma). . Η επίλυση της δυναμικής αυτών των φασματικών δακτυλικών αποτυπωμάτων με ακρίβεια στον ανατομικό χώρο και χρόνο είναι κρίσιμη για τη δοκιμή αυτών των υποθέσεων και την παροχή ενός ολιστικού μοντέλου των νευρωνικών δραστηριοτήτων που εμπλέκονται κατά τη διάρκεια γνωστικών εργασιών.

Οι ενδοκρανιακές ηλεκτροεγκεφαλογραφικές (EEG) καταγραφές παρουσιάζουν μια μοναδική ευκαιρία για ανίχνευση με υψηλή ανάλυση της μεγάλης κλίμακας νευρικών δραστηριοτήτων που εμπλέκονται κατά τη διάρκεια των γνωστικών και άλλων εγκεφαλικών λειτουργιών σε διακριτές περιοχές του ανθρώπινου φλοιού (Lhatoo et al., 2019; Johnson et al., 2020; Jacobs και Kahana 2010· Engel et al., 2005). Τα σήματα EEG λαμβάνονται από επαφές ηλεκτροδίων που εμφυτεύονται είτε απευθείας στην επιφάνεια του νεοφλοιού είτε στα βαθύτερα στρώματα και τις υποφλοιώδεις δομές του. Έτσι, οι φασματικές δραστηριότητες που δημιουργούνται από τοπικούς νευρικούς πληθυσμούς και καταγράφονται από πολλαπλές ξεχωριστές επαφές μπορούν να παρακολουθούνται σε διακριτές περιοχές του φλοιού κατά τη διάρκεια τηςμνήμηεπεξεργασία. Προηγούμενες μελέτες iEEG χρησιμοποιούσαν συνήθως τη φασματική ισχύ που προκαλείται σε υψηλές περιοχές συχνοτήτων γάμμα (60–120 Hz) για την παρακολούθηση της επεξεργασίας του φλοιού σεμνήμηκαι γνωστικές εργασίες (Jerbi et al., 2009; Lachaux et al., 2012; Crone et al., 2006; Lundqvist et al., 2018). Το Theta (Sheehan et al., 2018; Lin et al., 2017) και το alpha (Staresina et al., 2016) είχαν επίσης διερευνηθεί προηγουμένως. Οι ταλαντωτικές δραστηριότητες στις συχνότητες θήτα και άλφα φάνηκε ότι διαδίδονται ως τοπικά, ανεξάρτητα, κινούμενα κύματα σε διακριτές φλοιώδεις περιοχές κατά τη διάρκειαμνήμηεπεξεργασία (Zhang et al., 2018), αλλά η σχετική χωροχρονική δυναμική αυτών των ταλαντώσεων χαμηλής συχνότητας και οι ταχύτερες δραστηριότητες βήτα και γάμμα κατά την επεξεργασία της μνήμης παραμένουν σε μεγάλο βαθμό ανεξερεύνητες.

Εδώ, εκμεταλλευτήκαμε ένα μεγάλο σύνολο δεδομένων iEEG με 164 συμμετέχοντες που κωδικοποιούσαν λίστες λέξεων για μετέπειτα ελεύθερη λεκτική ανάκληση. Προηγούμενες μελέτες με αυτό το έργο αποκάλυψαν ένα κατανεμημένο δίκτυο περιοχών του εγκεφάλου που σχετίζονται με την αισθητηριακή επεξεργασία και με δηλωτικά υψηλότερης τάξηςμνήμηλειτουργίες (Burke et al., 2013; Burke et al., 2014a; Kucewicz et al., 2019). Η επαγόμενη υψηλή ισχύς γάμμα παρατηρήθηκε πρώτα στις οπτικές περιοχές του ινιακού κροταφικού φλοιού και στη συνέχεια σε πιο πρόσθιες περιοχές του προμετωπιαίου φλοιού, εμπνέοντας ένα μοντέλο δύο σταδίωνμνήμηκωδικοποίηση με πρώιμο αισθητήριο και όψιμο στάδιο συσχέτισης (Burke et al., 2014a).

Μια παρόμοια αλληλουχία οπίσθιας προς πρόσθια σειράς επαγόμενης ισχύος παρατηρήθηκε επίσης στη ζώνη συχνοτήτων θήτα (Burke et al., 2013) και επιβεβαιώθηκε σε δραστηριότητες πέρα ​​από το εύρος συχνοτήτων γάμμα (Kucewicz et al., 2014). Η πρόσφατη μελέτη μας βρήκε την ακολουθία της επαγόμενης υψηλής ισχύος γάμμα κατά τη διάρκειαμνήμηη κωδικοποίηση να είναι συνεχής με αυξανόμενους λανθάνοντες χρόνους κατά μήκος μιας ιεραρχίας σταδιακά υψηλότερης τάξης περιοχών συσχέτισης (Kucewicz et al., 2019), με αποκορύφωμα τον πρόσθιο προμετωπιαίο φλοιό αργά στην κωδικοποίηση λέξεων. Οι προηγούμενες μελέτες iEEG για την επεξεργασία λεκτικής μνήμης είτε περιορίζονταν σε μικρότερα σύνολα δεδομένων εγγραφών συμμετεχόντων με αραιή κάλυψη ηλεκτροδίων του νεοφλοιού είτε επικεντρώνονταν μόνο σε επιλεγμένες ζώνες συχνοτήτων. Ως εκ τούτου, η φασματική ισχύς σε διάφορες ζώνες είτε θα υπολογίζεται κατά μέσο όρο σε πολλαπλές θέσεις ηλεκτροδίων μεγαλύτερων περιοχών του φλοιού, χάνοντας έτσι την ανάλυση και την κοκκοποίηση μεμονωμένων θέσεων, είτε δεν θα μελετάται σε όλες τις εγκεφαλικές δραστηριότητες θήτα, άλφα και βήτα και γάμμα.

Δεδομένου του ευρέος εύρους του φάσματος συχνοτήτων και των περιοχών του εγκεφάλου που αναλύθηκαν συλλογικά στις προηγούμενες μελέτες, υποθέσαμε ότι συγκεκριμένες φασματικές δραστηριότητες προκαλούνται σε ένα κοκκώδες μοτίβο διακριτού φλοιού

τοποθεσίες. Ως εκ τούτου, η συγκέντρωση δραστηριότητας από διάφορες τοποθεσίες θα οδηγούσε σε μια ευρυζωνική κλίση της ισχύος σε ολόκληρο το φάσμα (Kilner et al., 2005), η οποία θα μπορούσε να αποτελείται από πολλαπλά, συγκεκριμένα, «φασματικά δακτυλικά αποτυπώματα» (Fellner et al., 2019). . Ο ακριβής εντοπισμός διαφορετικών δακτυλικών αποτυπωμάτων είτε θα ήταν κοινός στις ίδιες φλοιώδεις θέσεις καταγραφής ηλεκτροδίων είτε θα κατανεμηθεί σε ένα μωσαϊκό διακριτών ανατομικών θέσεων. Ομοίως, από την άποψη του χρονισμού, οι φασματικές δραστηριότητες χαμηλής, ενδιάμεσης και υψηλής συχνότητας θα προκληθούν σε διαφορετικούς χρόνουςμνήμηκωδικοποίηση ή όλα ταυτόχρονα. Εκτός από τις δραστηριότητες θήτα και γάμμα, αναμενόταν να προκληθούν ρυθμοί άλφα και βήτα σε διακριτές θέσεις του φλοιού και χρόνουςμνήμηκωδικοποίηση. Γενικά, δοκιμάσαμε για ανεξάρτητη χωροχρονική δυναμική των φασματικών δραστηριοτήτων που προκαλούνται κατά τον σχηματισμό της ανθρώπινης λεκτικήςμνήμηίχνη. Στόχος μας ήταν να παρέχουμε ένα ολιστικό μοντέλο εγκεφαλικών ρυθμών που εμπλέκονται σε ένα ευρύ φάσμα συχνοτήτων, ανατομίας του φλοιού και φάσεων κωδικοποίησης μνήμης.

2. Υλικά και μέθοδοι

2.1. μαθήματα

Το σύνολο δεδομένων των εγγραφών ΗΕΓ από συνολικά 164 συμμετέχοντες που υποβλήθηκαν σε χειρουργική αξιολόγηση της ανθεκτικής στα φάρμακα επιληψίας λήφθηκε από μια μεγάλη πολυκεντρική συλλογική μελέτη (όλα τα απο-αναγνωρισμένα δεδομένα είναι διαθέσιμα στη διεύθυνση http://memory.psych.upenn.edu/Electrophysiological{ {3}}Δεδομένα).

Οι ηχογραφήσεις συλλέχθηκαν από τα ακόλουθα κέντρα: Mayo Clinic, Thomas Jefferson University Hospital, Hospital of the University of Pennsylvania, Dartmouth-Hitchcock Medical Center, Emory University Hospital, University of Texas Southwestern Medical Center και Columbia University Hospital. Ένα κοινό πρωτόκολλο έρευνας εγκρίθηκε από την αντίστοιχη θεσμική επιτροπή αναθεώρησης σε κάθε κέντρο και ελήφθη ενημερωμένη συγκατάθεση από κάθε συμμετέχοντα. Για τους 139 ασθενείς που συμπεριλήφθηκαν στην τελική ανάλυση, οι πληροφορίες σχετικά με τον αριθμό των δοκιμών λέξης που ολοκληρώθηκαν και τη ζώνη έναρξης των κρίσεων συνοψίζονται στο Suppl. Πίνακας 1. Η έναρξη των κρίσεων εντοπίστηκε στο δεξί ημισφαίριο σε 46 ασθενείς, στο αριστερό ημισφαίριο σε 55, αμφοτερόπλευρα σε 26 και απροσδιόριστη σε 12. Δημογραφικές πληροφορίες όπως η ηλικία και το φύλο ήταν διαθέσιμες μόνο για 85 ασθενείς (μέση ηλικία 35,6 έτη με τυπική απόκλιση 11,6 έτη· 43 Γυναίκες έως 42 Άντρες, Συμπληρωματικός Πίνακας 1) λόγω περιορισμένης πρόσβασης στις ευαίσθητες πληροφορίες υγειονομικής περίθαλψης από πολλαπλά κλινικά κέντρα που συνέλεξαν το συγκεντρωτικό σύνολο δεδομένων. Οι ηλεκτροφυσιολογικές καταγραφές συλλέχθηκαν από τυπικά κλινικά υποσκληρίδια και ηλεκτρόδια βάθους (AdTech Inc., PMT Inc.) εμφυτευμένα στην επιφάνεια του φλοιού και στο παρέγχυμα του εγκεφάλου, αντίστοιχα. Οι υποσκληρίδια επαφές ηλεκτροδίων διατάσσονταν είτε σε διαμόρφωση πλέγματος είτε σε διαμόρφωση λωρίδας με διαχωρισμό 10 mm και οι επαφές ηλεκτροδίων βάθους χωρίστηκαν κατά 5 έως 10 mm. Η τοποθέτηση ηλεκτροδίων καθορίστηκε από κλινική ομάδα για τον εντοπισμό εστιών επιληπτικών κρίσεων για πιθανή αντίστοιχη επέμβαση επιληψίας ή εμφύτευση συσκευής για θεραπευτική ηλεκτρική διέγερση του εγκεφάλου.

2.2. Ανατομικός εντοπισμός και χαρτογράφηση της επιφάνειας του εγκεφάλου

Δημιουργήθηκαν ομαδοποιήσεις φλοιικής επιφάνειας για κάθε συμμετέχοντα από προεμφυτευτικές σαρώσεις MRI (ογκομετρικές Τ1-σταθμισμένες αλληλουχίες)- στο λογισμικό Freesurfer (RRID: SCR_001847). Ο ιππόκαμπος και οι γύρω φλοιώδεις περιοχές οριοθετήθηκαν ξεχωριστά με βάση μια επιπλέον στάθμιση στεφανιαίου Τ2- πάχους 2 mm χρησιμοποιώντας τη μέθοδο πολυάτλαντα τμηματοποίησης Automatic Segmentation of Hippocampal Subfields (ASHS). Οι συντεταγμένες επαφής ηλεκτροδίων που προέρχονται από συν-καταχωρημένες αξονικές τομογραφίες μετά την εμφύτευση χαρτογραφήθηκαν στη συνέχεια στις προεμφυτευτικές μαγνητικές τομογραφίες για να προσδιοριστούν οι ανατομικές θέσεις τους. Για υποσκληρίδια λωρίδες και πλέγματα, οι επαφές των ηλεκτροδίων προβλήθηκαν επιπρόσθετα στην επιφάνεια του φλοιού χρησιμοποιώντας έναν αλγόριθμο ελαχιστοποίησης ενέργειας για να ληφθεί υπόψη η μετεγχειρητική μετατόπιση του εγκεφάλου. Οι θέσεις επαφής εξετάστηκαν και επιβεβαιώθηκαν σε επιφάνειες και εικόνες διατομής από νευροακτινολόγο. Οι σαρώσεις Τ{12}}μαγνητικής τομογραφίας καταχωρήθηκαν επίσης στον τυπικό εγκέφαλο MNI152 για να καταστεί δυνατή η σύγκριση των τοποθεσιών εγγραφής σε έναν κοινό χώρο μεταξύ των υποκειμένων. Οι ανατομικές θέσεις των τοποθεσιών εγγραφής, συμπεριλαμβανομένων των περιοχών Brodmann, προέκυψαν μετατρέποντας τις συντεταγμένες MNI σε χώρο Talairach και αναζητώντας τον δαίμονα Ta-Talairach (www.talairach.org).

2.3. Ηλεκτροφυσιολογικές καταγραφές

Τα σήματα EEG καταγράφηκαν χρησιμοποιώντας ένα από τα ακόλουθα κλινικά ηλεκτροφυσιολογικά συστήματα απόκτησης (εξαρτάται από το ίδρυμα για τη συλλογή δεδομένων): Nihon Kohden EEG-1200, Natus XLTek EMU 128 ή Grass Aura-LTM64. Ανάλογα με το σύστημα λήψης και την προτίμηση της κλινικής ομάδας, τα σήματα δειγματολήφθηκαν είτε στα 500, στα 1000 ή στα 1600 Hz και αναφέρθηκαν σε μια κοινή επαφή που τοποθετήθηκε είτε ενδοκρανιακά, στο τριχωτό της κεφαλής ή στη μαστοειδή απόφυση. Για ανάλυση, όλες οι εγγραφές που χρησιμοποιούν υψηλότερους ρυθμούς δειγματοληψίας φιλτραρίστηκαν από ένα φίλτρο αντιαλλοιώσεως και υποβλήθηκαν σε δειγματοληψία στα 500 Hz. Ένα κοινό διπολικό μοντάζ υπολογίστηκε post hoc για κάθε θέμα αφαιρώντας τις μετρημένες χρονοσειρές τάσης σε όλα τα ζεύγη χωρικά γειτονικών επαφών. Αυτό είχε ως αποτέλεσμα N-1 διπολικά σήματα στην περίπτωση των ηλεκτροδίων διείσδυσης και της ταινίας, και N=(i − 1)∗j συν (j − 1)∗I, όπου i και j είναι τους αριθμούς των επαφών στις κατακόρυφες και οριζόντιες διαστάσεις του πλέγματος. Για την ανάλυση δεδομένων αυτής της μελέτης, ένα "ηλεκτρόδιο" αναφέρεται στο διπολικό σήμα από ένα διπολικό ζεύγος επαφών. Είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι οι επαφές μπορούν να χρησιμοποιηθούν για πολλά ηλεκτρόδια, επομένως δεν είναι όλα τα σήματα πραγματικά ανεξάρτητα.

2.4. Δωρεάν εργασία ανάκλησης

Ένα κλασικό παράδειγμα για τη διερεύνηση του σχηματισμού λεκτικού επεισοδίουμνήμηχρησιμοποιήθηκε (Kahana, 2014), όπου στα υποκείμενα εμφανίστηκαν λίστες λέξεων για μετέπειτα ελεύθερη ανάκληση. Οι συμμετέχοντες έλαβαν οδηγίες να μελετήσουν λίστες λέξεων που παρουσιάζονται σε οθόνη φορητού υπολογιστή για μια καθυστερημένη δοκιμή φωνητικής ανάκλησης. Οι λίστες αποτελούνταν από 12 λέξεις που επιλέχθηκαν τυχαία και χωρίς αντικατάσταση από μια ομάδα ουσιαστικών υψηλής συχνότητας στη μητρική γλώσσα του υποκειμένου (είτε Αγγλικά είτε Ισπανικά, http://memory.psych.upenn.edu/WordPools). Κάθε λέξη εμφανιζόταν στην οθόνη για 1600 ms, ακολουθούμενη από ένα τυχαίο τρέμουλο 750 έως 1000 ms κενό διάστημα μεταξύ των ερεθισμάτων. Στο τέλος κάθε λίστας λέξεων, το υποκείμενο εκτελούσε μια εργασία αποσπάσεως της προσοχής. Αυτή η εργασία διήρκεσε 20 δευτερόλεπτα και αποτελούνταν από μια σειρά απλών, αριθμητικών προβλημάτων της μορφής Α συν Β συν Γ, όπου τα Α, Β και Γ ήταν τυχαίοι, μονοψήφιοι ακέραιοι μεταξύ 1 και 9. Μετά την εργασία αποσπάσεως της προσοχής, Οι συμμετέχοντες έλαβαν 30 δευτερόλεπτα για να ανακαλέσουν όσο το δυνατόν περισσότερες λέξεις από τη λίστα με οποιαδήποτε σειρά (Εικ. 1). Οι φωνητικές αποκρίσεις καταγράφηκαν ψηφιακά από το φορητό υπολογιστή και αργότερα βαθμολογήθηκαν χειροκίνητα για ανάλυση. Μόνο τα άτομα που ανακαλούσαν τουλάχιστον το 15 τοις εκατό των λέξεων και ολοκλήρωσαν τουλάχιστον 12 λίστες της εργασίας συμπεριλήφθηκαν σε περαιτέρω ανάλυση (Long et al., 2014). Αυτό άφησε 139 από τα 164 αρχικά άτομα για ένα σύνολο 14.219 ηλεκτροδίων που χρησιμοποιήθηκαν σε αυτή τη μελέτη. Οι λογικές εγγραφές ηλεκτρόλυσης συγχρονίστηκαν με την εμφάνιση ερεθίσματος στην οθόνη μέσω μιας γεννήτριας ηλεκτρικών παλμών που λειτουργεί από το φορητό υπολογιστή εργασίας, η οποία έστελνε παλμούς σε ένα καθορισμένο κανάλι συμβάντων στο σύστημα κλινικής λήψης. Τα συμβάντα επισημάνθηκαν μετά τη συνεδρία εγγραφής χρησιμοποιώντας προσαρμοσμένους κώδικες MATLAB και χρησιμοποιήθηκαν για την εξαγωγή συγκεκριμένων εποχών ενδιαφέροντος γύρω από την παρουσίαση λέξεων. Κάθε ηχογραφημένη εποχή είχε μήκος 3000 ms και περιελάμβανε 1600 ms παρουσίασης λέξης στην οθόνη με 700 ms κενή οθόνης του διαστήματος μεταξύ διέγερσης πριν και μετά από κάθε παρουσίαση λέξης.

Η μέση δοκιμαστική φασματική ισχύς των σημάτων EEG από εποχές παρουσίασης λέξεων (μία λέξη ανά δοκιμή) ενσωματώθηκε σε όλη την εποχή και χρησιμοποιήθηκε ως χαρακτηριστικό για την ταξινόμηση ενεργών ηλεκτροδίων που καταγράφουν από περιοχές του εγκεφάλου που εμπλέκονται σε λεκτικέςμνήμηκωδικοποίηση. Τα ενεργά ηλεκτρόδια ταξινομήθηκαν ανεξάρτητα σε έξι ζώνες συχνοτήτων του φάσματος EEG χρησιμοποιώντας κανονικοποιημένες εκτιμήσεις της μεταβολής ισχύος (μετασχηματισμός βαθμολογίας z). Η διαδικασία ταξινόμησης χρησιμοποίησε μια μέθοδο χωρίς επίβλεψη που βασίζεται στο μοντέλο Gaussian Mixture (Saboo et al., 2019). Παρατηρήστε την επαγόμενη δραστηριότητα και στις έξι ζώνες συχνοτήτων στο φασματογράφημα του παραδείγματος που απεικονίζεται από τη μέση δοκιμαστική δραστηριότητα από ένα ηλεκτρόδιο που εντοπίζεται στον ινιακό φλοιό.

2.5. Ανάλυση δεδομένων

Αναλύσαμε τις εποχές εγγραφής iEEG κατά την παρουσίαση λέξεων γιαμνήμηκωδικοποίηση. Κάθε εποχή παρουσίασης φιλτραρίστηκε FIR (2000- τάξης Barlett-Hanning με φιλτράρισμα παραμόρφωσης μηδενικής φάσης, διέλευση ζώνης με όρια συχνότητας που καθορίζονται για κάθε ζώνη συχνοτήτων) προτού αποσυντεθεί φασματικά, κανονικοποιηθεί και συνδεθεί ανεξάρτητα σε διακριτές ζώνες συχνοτήτων 2 και 120 Hz: χαμηλή θήτα (2–4 Hz), υψηλή θήτα (5–9 Hz), άλφα (10–15 Hz), βήτα (16–25 Hz), χαμηλή γάμμα (25– 55 Hz) και υψηλή γάμμα (65–115 Hz). Τα όρια για αυτές τις ζώνες συχνοτήτων καθορίστηκαν με βάση τα μη επικαλυπτόμενα και συνεχή εύρη που αυξάνονται σε πλάτος κατά μήκος του φάσματος συχνοτήτων. Το ανώτατο όριο των 115 Hz επιλέχθηκε για να εξασφαλιστούν τουλάχιστον 4 δείγματα ανά κύκλο, δεδομένης της συχνότητας δειγματοληψίας των 500 Hz και για να αποφευχθεί η αρμονική του θορύβου γραμμής των 60 Hz. Για να μετατρέψετε τα φιλτραρισμένα σήματα σε φασματόγραμμα με α

Ανάλυση κάδου συχνότητας 2 Hz από 2 Hz έως 115 Hz, χρησιμοποιήσαμε συρόμενα παράθυρα 500 ms με μήκη διαφανειών 5 ms και τη μέθοδο multi-taper με 1 taper από τη χρόνια εργαλειοθήκη στο MATLAB (http://chronux.org/; Mitra, 2007). Τα φασματογράμματα της εποχής παρουσίασης λέξεων μετρήθηκαν μαζί μετά από κανονικοποίηση λογαριθμικού μητρώου και μετασχηματισμό βαθμολογίας z για κάθε σημείο χρόνου-συχνότητας. Η βαθμολογία Z πραγματοποιήθηκε σύμφωνα με τον ακόλουθο τύπο:

x(t, f) − μ

z(t, f)=σ

όπου x είναι το σήμα, t είναι ο χρόνος, f είναι ο δίσκος συχνότητας, f είναι ο μέσος όρος και f είναι η τυπική απόκλιση για τη δεδομένη συχνότητα. Κάθε δοκιμή κανονικοποιήθηκε ξεχωριστά. Η κανονικοποίηση καταγραφής εφαρμόστηκε για να διορθωθεί η επίδραση του νόμου 1/f-power των χαμηλότερων συχνοτήτων στην εκτίμηση της ισχύος στις ζώνες υψηλότερων συχνοτήτων και ο μετασχηματισμός της βαθμολογίας z εκτελέστηκε για να παράσχει μια κανονικοποιημένη κλίμακα αλλαγής ισχύος για σύγκριση σημάτων από διαφορετικά ηλεκτρόδια , συνεδρίες και συμμετέχοντες (Kucewicz et al., 2019, 2017· Saboo et al., 2019). Αυτή η κανονικοποίηση της βαθμολογίας z παράγει θετικές και αρνητικές αλλαγές ισχύος σε σχέση με τη μέση ισχύ σε οποιαδήποτε εποχή μιας λέξης αντί να χρησιμοποιεί μια περίοδο "βασικής γραμμής". Ως εκ τούτου, ακόμη και μικρές θετικές ή αρνητικές αποκλίσεις της απόλυτης ισχύος θα αυξάνονταν αποτελεσματικά σε σχέση με τη μέση τιμή του σήματος, όπως περιγράφηκε προηγουμένως (Kucewicz et al., 2019; Alotaiby et al., 2015). Τα τεχνουργήματα των άκρων στην εκτίμηση ισχύος εξαλείφθηκαν με το ψάρεμα των κάδων δύο φορές από κάθε άκρο του τελικού φασματογράμματος για όλες τις συχνότητες. Για κάθε ηλεκτρόδιο και ζώνη συχνοτήτων, προσδιορίσαμε τη μέση φασματική ισχύ σε κάθε κάδο χρόνου σε όλες τις εποχές παρουσίασης λέξεων. Η συνολική επαγόμενη ισχύς σε μια δεδομένη ζώνη συχνοτήτων κατά τη διάρκεια της περιόδου παρουσίασης της λέξης ποσοτικοποιήθηκε ως η περιοχή κάτω από την απόλυτη τιμή της αντίστοιχης καμπύλης χρονοσειράς, όπως φαίνεται στο Σχήμα. 1. Στη συνέχεια, τα ηλεκτρόδια ταξινομήθηκαν σε "ενεργά" και "ανενεργά" σε κάθε συγκεκριμένη ζώνη χρησιμοποιώντας τη μέθοδο ομαδοποίησης χωρίς επίβλεψη που βασίζεται στο Gaussian Mixture Modeling (GMM) για τον εντοπισμό εκείνων που εμφάνισαν αλλαγές ισχύος που προκαλούνται από εργασίες (Saboo et al., 2019 ). Αυτή η μέθοδος ουσιαστικά εκτελεί μια δυαδική ταξινόμηση μηχανικής μάθησης ενεργών και ανενεργών καναλιών με βάση την τιμή της επαγόμενης ισχύος κάθε καναλιού. Η ταξινόμηση έγινε χωριστά για κάθε ενδιαφέρουσα ζώνη συχνοτήτων. Η όλη διαδικασία συνοψίζεται στο Σχ. 1.

Επιλέξαμε μια μέθοδο που βασίζεται σε GMM για να διασφαλίσουμε ότι οι διαφορετικοί αριθμοί αντανακλούν τις συναλλαγές για τις ομάδες των ενεργών ηλεκτροδίων και των ανενεργών ηλεκτροδίων. Ο αριθμός των συστάδων ορίστηκε σε δύο επειδή η κατηγοριοποίηση ενεργών-ανενεργών ηλεκτροδίων είναι δυαδική: η αλλαγή στη φασματική ισχύ μπορεί είτε να προκληθεί (αυξηθεί ή μειωθεί) είτε όχι κατά τη διάρκεια της περιόδου παρουσίασης της λέξης. Η χρήση ενός GMM επέτρεψε επίσης την κλασικοποίηση χωρίς απαίτηση για δεδομένα εδαφικής αλήθειας. Τα ηλεκτρόδια συγκεντρώθηκαν μεταξύ των υποκειμένων και στη συνέχεια συγκεντρώθηκαν για να ταυτοποιηθούν τα ενεργά ηλεκτρόδια.

2.6. Χαρτογράφηση επαγόμενης ισχύος

Τα περισσότερα από τα ενεργά ηλεκτρόδια εντοπίστηκαν στις φλοιώδεις περιοχές που σχετίζονται με την επεξεργασία οπτικών και σημασιολογικών πληροφοριών, καθώς και με δηλωτικέςμνήμηκαι εκτελεστικές λειτουργίες. Από τις 39 περιοχές Brod-Mann, η πλειονότητα των θέσεων ηλεκτροδίων ομαδοποιήθηκε σε 9 περιοχές του εγκεφάλου που η καθεμία περιλαμβάνει τις περιοχές Brodmann: οπτικές (περιοχές Brodmann 18 και 19), κάτω κροταφικές (περιοχές Brodmann 20 και 37), προκούνιο (κυριότερες περιοχές Brodmann). 30 και 31), πλάγιες βρεγματικές (περιοχές Brodmann 7 και 39), μεσοκοταφικές (περιοχή Brodmann 28 και Ιππόκαμπος), πλάγια κροταφική (περιοχές Brodmann 21 και 22), περιοχές Broca (περιοχές Brodmann 44 και 45), πλάγιες προμετωπιαίες περιοχές (Brodmann 9 και 46), και μετωπικό πόλο (περιοχές Brodmann 10 και 11). Εκτός αν αναφέρεται διαφορετικά, όλη η περαιτέρω ανάλυση επικεντρώθηκε στις ανακαλούμενες εποχές λέξεων, δηλαδή εποχές με λέξεις που κωδικοποιήθηκαν επιτυχώς που στη συνέχεια ανακαλούνταν ελεύθερα, σε αυτές τις εννέα φλοιώδεις περιοχές.

Οι επαγόμενες αλλαγές ισχύος σε κάθε ζώνη συχνοτήτων σχεδιάστηκαν από όλα τα ενεργά ηλεκτρόδια σε μια μέση εγκεφαλική επιφάνεια για κάθε χρονικό σημείο της λέξης εποχής χρησιμοποιώντας έναν προσαρμοσμένο κώδικα MATLAB για μια τεχνική ζύγισης που εξαρτάται από τη θέση του ηλεκτροδίου. Η επιφάνεια του εγκεφάλου δημιουργήθηκε ως πλέγμα, όπου σε κάθε στοιχείο του πλέγματος αποδόθηκε ένα χρώμα που εξαρτάται από την επαγόμενη ισχύ των γύρω ηλεκτροδίων που ζυγίζεται από τη σχετική απόσταση από το στοιχείο (μεγαλύτερο βάρος σε πιο κοντινά ηλεκτρόδια). Για κάθε στοιχείο πλέγματος της επιφάνειας του εγκεφάλου που σχεδιάστηκε, ελήφθησαν υπόψη μόνο τα αποτελέσματα των ηλεκτροδίων εντός ορίου 10 mm από το κεντρικό σημείο του στοιχείου. Ως εκ τούτου, η επαγόμενη ισχύς υπολογίστηκε κατά μέσο όρο από όλα τα ηλεκτρόδια εντός της ακτίνας κατωφλίου που σταθμίστηκαν γραμμικά με βάση την εγγύτητά τους σύμφωνα με τον ακόλουθο τύπο:

IP1∗ (κατώφλι− r1) συν IP2∗ (κατώφλι− r2) συν … συν IP ∗ (κατώφλι− rn )

(κατώφλι− r1 ) συν (κατώφλι− r2 ) συν … συν (κατώφλι− rn )

όπου IP είναι η τιμή αλλαγής ισχύος που προκαλείται για ένα ηλεκτρόδιο και r είναι η απόσταση μεταξύ του ηλεκτροδίου και του επιλεγμένου στοιχείου του πλέγματος της επιφάνειας του εγκεφάλου.

2.7. Στατιστική

Δοκιμές ANOVA με πολλαπλές συγκριτικές διορθώσεις για τις επιδράσεις της ζώνης συχνοτήτων, της περιοχής του εγκεφάλου (περιοχή Brodmann) και του ημισφαιρίου χρησιμοποιήθηκαν για την ανάλυση του ποσοστού των ηλεκτροδίων σε μια περιοχή που φέρει την ένδειξη "ac-time (Εικ. 2). Χρονικές διαφορές μεταξύ ημισφαιρίων ποσοτικοποιήθηκαν χρησιμοποιώντας μια στατιστική t-test δύο ουρών, μη ζευγαρωμένη με διόρθωση Bonferroni (Εικ. 3Α). Στη συνέχεια χωρίσαμε κάθε εποχή λέξης σε φάσεις προκωδικοποίησης, πρώιμης κωδικοποίησης, όψιμης κωδικοποίησης και μετακωδικοποίησης (Burke et al. , 2014; Kucewicz et al., 2019) και χρησιμοποίησαν επαναλαμβανόμενες μετρήσεις ANOVA (φάση κωδικοποίησης ως παράγοντας εντός των υποκειμένων) με μεταθανάτιο τεστ Tukey-Kramer για να αναλύσουν τις επιδράσεις της ζώνης συχνοτήτων, της περιοχής του εγκεφάλου και του ημισφαιρίου στην επαγόμενη ισχύ κατά τη διάρκεια κάθε φάση του λεκτικούμνήμηεργασία (Εικ.3Β). Ο λανθάνων χρόνος αιχμής για κάθε ζώνη συχνοτήτων και περιοχή προσδιορίστηκε ως ο κάδος χρόνου με τη μέγιστη θετική κορυφή της επαγόμενης ισχύος. Οι λατινικές πόλεις συγκρίθηκαν χρησιμοποιώντας επαναλαμβανόμενες μετρήσεις ANOVA (φάση κωδικοποίησης ως παράγοντας εντός των υποκειμένων) και post-hoc πολλαπλές συγκρίσεις Tukey-Kramer (Εικ. 4). Το τεστ συσχέτισης Pearson χρησιμοποιήθηκε για την αξιολόγηση της επίδρασης της θέσης κατά μήκος κάθε άξονα του εγκεφάλου στον χρόνο της αιχμής λανθάνουσας ισχύος (Εικ. 5Β). Η τιμή άλφα για όλες τις δοκιμές ορίστηκε σε 0.05.

3. Αποτελέσματα

3.1. Οι φασματικές δραστηριότητες που προκαλούνται κατά την κωδικοποίηση μνήμης κατανέμονται ετερογενώς στον ανθρώπινο φλοιό

Αρχικά εντοπίσαμε ένα υποσύνολο ηλεκτροδίων από φλοιώδεις περιοχές που ενεργοποιήθηκαν κατά τημνήμηκωδικοποίηση. Για το σκοπό αυτό, φασματική ισχύς στη ζώνη σε έξι μη επικαλυπτόμενες περιοχές συχνοτήτων (χαμηλή θήτα: 2–4 Hz, υψηλή θήτα: 5–9 Hz, άλφα: 10–15 Hz, βήτα: 16– 25 Hz, χαμηλό γάμμα: 25–55 Hz, υψηλό γάμμα: 65–115 Hz) χρησιμοποιήθηκαν ως χαρακτηριστικά για την αυτοματοποιημένη ταξινόμηση των ενεργών ηλεκτροδίων (Saboo et al., 2019) ανεξάρτητα σε κάθε ζώνη (Εικ. 1). Από το σύνολο των 14.219 ηλεκτροδίων που εμφυτεύτηκαν σε όλους τους συμμετέχοντες, 4738 (33,3 τοις εκατό ) έδειξαν την επαγόμενη φασματική ισχύ σε τουλάχιστον μία από τις ζώνες συχνοτήτων. Ως εκ τούτου, μια τυπική θέση ηλεκτροδίου έδειξε επαγόμενη ισχύ σε ένα καθορισμένο εύρος ζωνών είτε χαμηλής, ενδιάμεσης ή υψηλής συχνότητας (Εικ. 2Α). Σε συμφωνία με τα προηγούμενα αποτελέσματά μας (Kucewicz et al., 2019; Alotaiby et al., 2015), αυτά τα ενεργά ηλεκτρόδια ήταν ευρέως κατανεμημένα σε 39 περιοχές Brodmann που ορίστηκαν σε όλους τους φλοιώδεις λοβούς (Εικ. 2Β). Η σχετική αναλογία ηλεκτροδίων σε κάθε περιοχή Brodmann που κυμαινόταν ενεργά από 4,3 τοις εκατό έως 75 τοις εκατό, ανάλογα με τη θέση εντός του μεταιχμιακού, μετωπιαίου, προμετωπιαίου, βρεγματικού, κροταφικού ή ινιακού λοβού (ANOVA F=99}.21, p < 0,001,="" df="5)," με="" σημαντικά="" πιο="" ενεργά="" ηλεκτρόδια="" που="" βρίσκονται="" στις="" αισθητήριες="" οπτικές="" περιοχές="" του="" ινιακού="" και="" του="" βρεγματικού="" φλοιού="" (μεταθοκ="" tukey="" kramer,="" p=""><0,05). σε="" κάθε="" περιοχή,="" παρόμοιες="" αναλογίες="" παρατηρήθηκαν="" σε="" κάθε="" ζώνη="" συχνοτήτων,="" συμπεριλαμβανομένης="" της="" ζώνης="" άλφα="" και="" βήτα,="" χωρίς="" σημαντικές="" διαφορές="" σε="" όλο="" το="" φάσμα="" (n-way="" anova="" f="0.17," p="0.9747" ,="" df="5)." συνοπτικά,="" ανεξάρτητα="" από="" τη="" ζώνη="" συχνοτήτων="" που="" αναλύθηκε,="" τουλάχιστον="" το="" 4="" τοις="" εκατό="" των="" θέσεων="" ηλεκτροδίων="" σε="" οποιαδήποτε="" από="" τις="" φλοιώδεις="" περιοχές="" που="" αναλύθηκαν="" αποκάλυψαν="" σημαντικά="" επαγόμενη="" ισχύ="" κατά="" τη="" διάρκεια="" της="">

To investigate whether these various low and high-frequency spectral activities were induced on the same electrodes, we summarized the over-lap across the six frequency bands for nine cortical regions of interest (ROI; each composed of two Brodmann areas with >18 active electrodes from >8 συμμετέχοντες. βλέπε πίνακα 1). Ένα ηλεκτρόδιο μπορεί να είναι ενεργό σε μία ή περισσότερες ζώνες. Βρήκαμε ότι το υψηλότερο ποσοστό ηλεκτροδίων ήταν ενεργό μόνο σε μία (43,12 τοις εκατό ) ή δύο (22,94 τοις εκατό ) ζώνες και αναλογικά λιγότερα σε περισσότερες από δύο ζώνες με μόνο μια μειοψηφία (5,4 τοις εκατό ) ενεργή και στις έξι (Εικ. 2C). Η υψηλότερη επικάλυψη της επαγόμενης φασματικής ισχύος σε περισσότερες από δύο ζώνες παρατηρήθηκε για τα ηλεκτρόδια στις οπίσθιες αισθητήριες οπτικές περιοχές του ινιακού φλοιού (Εικ. 2C, κόκκινο), όπου ενεργοποιήθηκαν 4-5 ζώνες κατά μέσο όρο ανά ηλεκτρόδιο κατά την κωδικοποίηση λέξης. Άλλες οπτικές περιοχές του κροταφικού και βρεγματικού φλοιού παρουσίασαν επίσης σχετικά υψηλές κατανομές ηλεκτροδίων με ενεργοποιημένες περισσότερες από δύο ζώνες, σε αντίθεση με τις πρόσθιες περιοχές επεξεργασίας υψηλότερης τάξης στον κροταφικό και προμετωπιαίο φλοιό, όπου τα ηλεκτρόδια ήταν ενεργά σε ζώνες συχνοτήτων 1-2 (Εικ. 2Γ, μαύρο). Συνολικά, η πλειονότητα των θέσεων ηλεκτροδίων έδειξε τη μειωμένη φασματική ισχύ σε μία ή δύο συγκεκριμένες ζώνες συχνοτήτων, υποδηλώνοντας ότι οι διάφορες δραστηριότητες ήταν χωρικά διαχωρισμένες στον φλοιό.

Εικ. 2. Οι φασματικές δραστηριότητες που προκαλούνται κατά την κωδικοποίηση της λεκτικής μνήμης είναι ανομοιόμορφα κατανεμημένες στον ανθρώπινο εγκέφαλο. (Α) Αντιπροσωπευτικά παραδείγματα φασματογραμμάτων με μέσο όρο δοκιμής κατά τη διάρκεια κωδικοποίησης λέξης από ενεργά ηλεκτρόδια δείχνουν τις επαγόμενες αλλαγές ισχύος που περιορίζονται ανεξάρτητα σε καθεμία από τις τρεις ομάδες συχνοτήτων από διαφορετικές ανατομικές θέσεις. (Β) Αναλογίες ενεργών ηλεκτροδίων σε έξι ζώνες συχνοτήτων που μελετήθηκαν (χαμηλό θήτα: 2–4 Hz, υψηλό θήτα: 5–9 Hz, άλφα: 10–15 Hz) βήτα:

16–25 Hz, χαμηλό γάμμα: 25–55 Hz, υψηλό γάμμα: 65–115 Hz) δείχνουν σημαντικές διαφορές (ANOVA) στην ανατομική κατανομή (κόκκινοι αστερίσκοι, p < 0.05="" post-hoc="" δοκιμή="" tukey="" kramer="" )="" αλλά="" όχι="" σε="" όλες="" τις="" ζώνες="" συχνοτήτων,="" όπως="" συνοψίζονται="" στα="" διαγράμματα="" του="" ένθετου="" πλαισίου.="" (γ)="" η="" κατανομή="" των="" ηλεκτροδίων="" ενεργών="" σε="" μία="" ή="" περισσότερες="" από="" τις="" ζώνες="" συχνοτήτων="" αποκαλύπτει="" την="" υψηλότερη="" επικάλυψη="" στις="" οπίσθιες="" περιοχές="" του="" ινιακού="" και="" βρεγματικού="" οπτικού="" φλοιού,="" η="" οποία="" σταδιακά="" μειώνονταν="" στις="" πιο="" πρόσθιες="" περιοχές="" του="" φλοιού,="" όπως="" φαίνεται="" στο="" διάγραμμα="" μέσης="" επιφάνειας="" του="" εγκεφάλου="" και="" η="" περίληψη="" κινουμένων="" σχεδίων="" όλων="" των="" ενεργών="" ηλεκτροδίων="" (κουκκίδες="" χρωματισμένες="" σύμφωνα="" με="" το="" διάγραμμα="" ράβδων)="" και="" στα="" σχέδια="" του="" βιολιού="" (οι="" μαύρες="" και="" οι="" κόκκινες="" γραμμές="" υποδεικνύουν="" τη="" μέση="" και="" τη="" διάμεσο,="" αντίστοιχα="" (homann,="" 2015)).="" (d)="" η="" κατανομή="" όλων="" των="" ηλεκτροδίων="" ενεργών="" στις="" ζώνες="" γάμμα="" (υψηλής="" συχνότητας),="" άλφα/βήτα="" (ενδιάμεση="" συχνότητα)="" και="" θήτα="" (χαμηλή="" συχνότητα)="" διαφέρει="" σε="" εννέα="" επιλεγμένες="" φλοιώδεις="" περιοχές="" ενδιαφέροντος="" (v="" -="" οπτική,="" it="" -="" κατώτερη="" χρονική,="" προ="" -="" προκούνιος,="" πλευρικός="" βρεγματικός,="" mtl="" -="" έσω="" κροταφικός="" λοβός,="" lt="" -="" πλάγιος="" κροταφικός,="" br="" -="" περιοχή="" broca,="" pfc="" -="" προμετωπιαίος="" φλοιός,="" fp="" -="" μετωπιαίος="" πόλος)="" με="" σχετικά="" περισσότερα="" προμετωπιαία="" ηλεκτρόδια="" ενεργά="" στις="" ζώνες="" γάμμα="" (κόκκινο)="" και="" περισσότερα="" ηλεκτρόδια="" στις="" οπτικές="" περιοχές="" που="" είναι="" ενεργές="" σε="" όλες="" τις="" μπάντες="" (μαύρο)="" όπως="" φαίνεται="" στη="" μέση="" πλοκή="" της="" επιφάνειας="" του="" εγκεφάλου,="" στη="" σύνοψη="" του="" κινουμένου="" σχεδίου="" και="" στην="" πλοκή="" του="" βιολιού.="" σημειώστε="" ότι="" τα="" περισσότερα="" ηλεκτρόδια="" συνολικά="" ήταν="" ενεργά="" μόνο="" σε="" μία="" ή="" δύο="" ζώνες="" συχνοτήτων="" είτε="" από="" τις="" χαμηλές,="" τις="" ενδιάμεσες="" ή="" τις="" υψηλές="" συχνότητες,="" εκτός="" από="" τις="" οπτικές="" περιοχές="" με="" περισσότερες="" από="" δύο="" ζώνες="" συχνοτήτων="" ενεργές="" ανά="" ηλεκτρόδιο="" (για="" ερμηνεία="" των="" αναφορών="" στο="" χρώμα="" σε="" αυτό="" ="" legend,="" ο="" αναγνώστης="" παραπέμπεται="" στην="" έκδοση="" web="" αυτού="" του="">

Στη συνέχεια ρωτήσαμε εάν οι φασματικές δραστηριότητες που προκλήθηκαν σε οποιαδήποτε θέση ηλεκτροδίου επικαλύπτονταν σε παρόμοια εύρη συχνοτήτων. Ομαδοποιήσαμε τις δραστηριότητες σε ομάδες χαμηλής, ενδιάμεσης και υψηλής συχνότητας (θήτα, άλφα/βήτα και γάμμα, αντίστοιχα) και συγκρίναμε τις αναλογίες των ενεργών ηλεκτροδίων με διαφορετικούς συνδυασμούς ομάδων. Περισσότερα από τα μισά από όλα τα ενεργά ηλεκτρόδια έδειξαν ότι η επαγόμενη ισχύς είναι αποκλειστικά στις ζώνες χαμηλής, ενδιάμεσης ή υψηλής συχνότητας (Εικ. 2D). Τα ηλεκτρόδια με υψηλή επικάλυψη σε όλες τις ομάδες εντοπίστηκαν κυρίως στις οπίσθιες οπτικές περιοχές (Εικ. 2D, μαύρο). Οι υπόλοιπες θέσεις ηλεκτροδίων που έδειξαν επαγόμενη ισχύ σε μία από τις τρεις ομάδες συχνοτήτων κατανεμήθηκαν ομοιόμορφα στον φλοιό με παρόμοιες αναλογίες σε κάθε ROI, εκτός από τις προμετωπιαίες περιοχές όπου υπήρχαν σχετικά περισσότερες δραστηριότητες γάμμα υψηλής συχνότητας κατά την κωδικοποίηση μνήμης (Εικ. .2D· κόκκινο). Τα αποτελέσματά μας έδειξαν ότι οι δραστηριότητες ενός συγκεκριμένου εύρους συχνοτήτων προκλήθηκαν κυρίως σε συγκεκριμένες θέσεις του φλοιού, διαμορφώνοντας ένα μοτίβο κατανομής που μοιάζει με μωσαϊκό, σύμφωνα με την έννοια των "φασματικών δακτυλικών αποτυπωμάτων" (Siegel et al., 2012).

3.2. Η πλευρική επίδραση της επαγόμενης ισχύος είναι ειδική για συγκεκριμένες συχνότητες και περιοχές του φλοιού

Η επόμενη ερώτησή μας ήταν εάν η συνολική ισχύς στη ζώνη που προκλήθηκε κατά τη διάρκεια της κωδικοποίησης λέξης (Εικ. 1) ήταν διαφορετική ανάλογα με την ανατομική θέση, τη ζώνη συχνοτήτων ή το ημισφαίριο. Μεμονωμένα ενεργά ηλεκτρόδια μπορούν να δείξουν παρόμοια μεγέθη της επαγόμενης ισχύος, παρά την ετερογενή κατανομή στις περιοχές του φλοιού (Εικ. 2). Συνολικά, υπήρξε μια σημαντική επίδραση της ζώνης συχνοτήτων στην επαγόμενη ισχύ (επαναλαμβανόμενες μετρήσεις ANOVA F=1346.99,p < 0.001,="" df="" {="" {8}}).="" περιοχή="" εγκεφάλου="" (anova="" f="38.21," p="">< 0,001,="" df="37)" και="" της="" θέσης="" του="" ημισφαιρίου="" του="" ηλεκτροδίου="" (anova="" f="17.4," p="">< 0,001,="" df="" {{="" 18}}).="">

Εικ. 3. Χρονικά προφίλ επαγόμενης ισχύος κατά την κωδικοποίηση των επιδράσεων της πλευρικής όψης εκ νέου σε συγκεκριμένες συχνότητες και περιοχές του φλοιού. (Α) Κάθε πίνακας εμφανίζει αλλαγές μέσης δοκιμής ισχύος κατά τη διάρκεια της παρουσίασης της λέξης (γκρι φόντο) που υπολογίζονται από όλα τα ενεργά ηλεκτρόδια σε μια δεδομένη ζώνη συχνοτήτων και περιοχή του εγκεφάλου χωριστά για το αριστερό και το δεξί ημισφαίριο (κόκκινο και μπλε, αντίστοιχα) . Τα διαγράμματα της γκρίζας περιοχής στο παρασκήνιο συνοψίζουν τη στατιστική διαφορά (στατιστική t) μεταξύ των δύο ημισφαιρίων σε χρονικά δοχεία 50 ms με σκούρο γκρι που δείχνει σημαντικά μεγαλύτερη (θετικές τιμές t) ή μικρότερη (αρνητικές τιμές t) ισχύ σε το αριστερό ημισφαίριο (οριζόντιες διακεκομμένες γραμμές, Student t-test, p < 0.05).="" παρατηρήστε="" ότι="" το="" σημαντικό="" φαινόμενο="" πλευρικότητας="" εντοπίζεται="" σε="" συγκεκριμένες="" ζώνες="" συχνοτήτων="" σε="" μια="" δεδομένη="" περιοχή="" του="" εγκεφάλου.="" (β)="" συνοπτική="" σύγκριση="" της="" συνολικής="" επαγόμενης="" ισχύος="" (επαναλαμβανόμενες="" μετρήσεις="" anova)="" από="" όλες="" τις="" ζώνες="" συχνοτήτων="" στις="" εννέα="" περιοχές="" του="" εγκεφάλου="" (βλ.="" εικ.="" 2="" για="" ετικέτες)="" και="" τέσσερα="" στάδια="" κωδικοποίησης="" μνήμης="" -="" ο="" παράγοντας="" εντός="" των="" υποκειμένων="" (οι="" κόκκινοι="" αστερίσκοι="" υποδεικνύουν="" σημαντική="" διαφορά="" δοκιμή="" tukey-kramer,="" p="">< 0,05).="">ΜνήμηΤο αποτέλεσμα ήταν το μεγαλύτερο στον αριστερό προμετωπιαίο φλοιό (υποδεικνύεται από το μαύρο διπλό βέλος), ενώ το MTL έδειξε το μεγαλύτερο αποτέλεσμα στις περιοχές του δεξιού ημισφαιρίου (Για την ερμηνεία των αναφορών στο χρώμα σε αυτό το θρύλο του σχήματος, ο αναγνώστης αναφέρεται στον Ιστό έκδοση αυτού του άρθρου.).

Η ομαδική ανάλυση (Tukey-Kramer, p < 0.05)="" επιβεβαίωσε="" σημαντικά="" μικρότερη="" ισχύ="" με="" αυξανόμενες="" συχνότητες="" των="" ζωνών,="" εκτός="" από="" τη="" χαμηλή="" και="" την="" υψηλή="" ζώνη="" γάμμα="" (συμπληρωματικό="" σχήμα="" 1).="" τα="" ηλεκτρόδια="" εντός="" του="" ινιακού="" λοβού="" έδειξαν="" σημαντικά="" υψηλότερη="" επαγόμενη="" ισχύ="" από="" οποιαδήποτε="" άλλη="" περιοχή="" σε="" συμφωνία="" με="" την="" προηγούμενη="" μελέτη="" μας="" για="" τις="" δραστηριότητες="" υψηλού="" γάμμα="" (kucewicz="" et="" al.,="">