耳脳波による脳活動の記録

ここでは、cグリッドを使用した耳のEEG記録のためのプロトコルを提供します。このプロトコルの手順に従うことで、高品質の録音が保証されます。次の段落では、cap-EEGとの比較が行われ、プロトコルの最も重要なステップといくつかのベストプラクティスの推奨事項が議論され、いくつかの変更が議論されます。

cグリッドとキャップ脳波およびインイヤー脳波との比較
cグリッドは、日常生活環境での脳活動の目立たない記録を可能にし、より長い記録に適しています。キャップEEGと比較していくつかの利点があります。第一に、その重量、快適さ、視界の悪さのために、参加者の日常活動をほとんど制限しません¹。第二に、電極が粘着ステッカーで密封されているため、電極^が脱落することなく、長時間(1回の研究では¹¹時間以上6)着用することができます^1,3,6。欠点として、cグリッドはcap-EEGの表面のほんの一部しかカバーしていないため、すべての目的でcap-EEGを置き換えることはできません。ただし、軽量で目立たず、セットアップが迅速で、制限が最小限に抑えられるソリューションが必要な場合(職場など)、cグリッドは関連する神経情報を提供できます。

参加者間の結果の比較は、キャップEEGと比較してcグリッドにとって潜在的に困難である。cap-EEGの場合、多くの場合、国際10-20システムを使用して、研究間および異なる頭のサイズの参加者間で結果の比較を容易にします。このシステムでは、電極は特定の解剖学的ランドマーク(すなわち、前から後ろの鼻と鼻と頭、左から右の耳)に対して配置されます。実際には、異なるヘッドサイズを考慮して異なるキャップサイズが使用され、それによって最適な電極位置決めが近似されます。c-gridは、2つの理由からそのシステムに簡単に統合できません。まず、これらは現在1つのサイズで利用可能であるため、ヘッドのサイズに応じて多かれ少なかれスペースをカバーします。第二に、耳の形状はグリッドの位置に影響を与えます。一般に、一番上の2つの電極は耳の真上にありますが、耳の形状によっては、前面または背面に傾く場合があります。これらの電極位置のシフトが関連性があるほど大きいかどうかを調査した研究は知られていません。

耳脳波を測定するための別のアプローチは、電極を耳の内側、例えば外耳道または耳介^23,24,25に配置することである。このようなアプローチは、cグリッドよりもさらに低い視認性を提供するが、電極²⁶間の距離が小さいためにより低い振幅で信号を記録することにつながる。

最も重要なステップ
EEG全般、特にモバイル耳中心EEGは、依然として困難な技術です。したがって、参加者の慎重な準備とグリッドの配置は、長期にわたって良好なデータ品質を確保するために不可欠です。準備は参加者の髪と肌から始まります。耳の周りの髪と皮膚は洗って乾かしてください。それに加えて、実験者は研磨ジェルとアルコールで耳の周りの領域を注意深くきれいにし、グリッドが粘着ステッカーでしっかりと取り付けられていることを確認する必要があります。これらの手順は重要であり、電極と皮膚の接着性を良好にし、長期間にわたって低インピーダンスを確保するために慎重に実行する必要があります。特に皮膚の洗浄は、録音の成功と失敗の違いを生む可能性があります。

ただし、適切な注意を払っても、電極を配置した直後は、個々の電極のインピーダンスが低くなる可能性があります。一般に、電極と表皮の界面は時間とともに安定し、5分から15分以内にインピーダンスが低下することがよくあります。信号品質が悪いままの場合は、グリッドを完全に取り外し、参加者の耳の周りに残っているゲルを拭き取り、新しいゲルを取り付けることをお勧めします。以前に取り外したグリッドをクリーニングして準備するよりも、新しいグリッドを取り付ける方が高速です。グリッドを取り付けたら、個々の電極に電極ゲルを追加することは、ステッカーの接着強度を低下させ、隣接する電極のブリッジングにつながる可能性があるため、お勧めしません。

グリッドが配置された後、電極のインピーダンスが低い場合、データ記録を開始できます。長時間(>1時間)の場合は、最初に簡単なデータ品質チェックを実施する必要があります。たとえば、この研究では3分間の聴覚奇数処理が例示されており、これは迅速に実施および分析して良好な信号品質を確保できます。

グリッドが耳に対して小さすぎる場合(カット後も)や、生え際が耳に近すぎてグリッドが肌にくっつかない場合など、cグリッドでの録音がまったくできない場合があります。グリッドが髪の毛の上に「ホバリング」している場合、研究者は高品質のデータを期待できません。

トラブルシューティング
不良インピーダンスおよび/または信号
これらの問題を回避するには、装着する前に皮膚を注意深く洗浄することが不可欠です。さらに、フィッティングの前に各電極の機能をテストする必要があります。たとえば、グリッドがコネクタに正しく接続されていること、および各電極が皮膚にしっかりと接触していることを確認してから、インピーダンスと信号が改善されるまで数分待つ必要があります。フィッティング後に機能をさらに確認するには、個々の電極を押して、結果の信号を確認する必要があります。各電極の対応する信号が応答を示す場合、その電極は原理的に機能しています。上記のすべての手順で問題が解決しない場合は、グリッドを取り外し、参加者の耳の周りの残留ゲルを拭き取り、新しいゲルを取り付ける必要があります。

信号のない状況
まず、グリッドがアンプに正しく接続されていることを確認し、グリッドコネクタが逆さまになっていないことを確認する必要があります。アース電極と参照電極が接続されている場合にのみ信号が発生します。アースと基準が左側、右側、または両側のいずれに配置されるかは、コネクタによって異なります。

録音中に信号が悪化する
この問題には、対処する必要のあるいくつかの理由が考えられます。まず、一部の電極が皮膚から剥離している可能性があります。これは、電極ゲルの残留物、電極の下の髪の毛、または参加者からの干渉(耳の周りの引っかき傷や眼鏡の調整など)によって接着剤が損なわれた場合に発生する可能性があります。次に、グリッドとアンプ間の接続に問題がある可能性があります(つまり、グリッドがアンプから引き出されたか、その位置がずれている可能性があります)。最後に、グリッドは使用中に損傷を受けた可能性があります。これは、cグリッドのテールが強く曲がっている場合に発生する可能性があります。

同一の信号を示すチャンネル
この場合、電極はブリッジされます。グリッドを取り外し、参加者の耳の周りの残留ゲルを拭き取り、新しいゲルを取り付ける必要があります。また、ブリッジを避けるために、各電極にレンズ豆サイズの電極ゲルのみを使用するようにする必要があります。

配置が不快であると報告した参加者
快適性が低下する最も一般的な理由は、グリッドが耳の裏側に近すぎることです。cグリッドと耳の裏側の間に1mmから2mmを残すようにしてください。耳の後ろに取り付けられた小さなテープは、快適さを高めるのに役立ちます。

メソッドの変更
Cグリッドにはワンサイズがあります。ただし、サイズに関してある程度の柔軟性があります。内側のプラスチックをカットすることで、大きな耳に合うようにサイズを小さくすることができます。電極や導電経路に切り込まないように特別な注意を払う必要があります。

使用するアンプと録音シナリオに応じて、アンプを本体に配置する方法は異なります。グリッドのテールの長さが固定されていることと、それが耳から水平に離れているという事実により、アンプのコネクタを配置するための可能な位置が制限されます。さまざまなメーカーが、グリッドを特定のアンプ(モバイルまたはラボベース)に接続するアダプターケーブルを提供しています。アンプを配置するためのさまざまなソリューションが提案されています。ヘッドバンド³を使用する研究者もいれば、ベースキャップ²⁷に統合する研究者もいます。短い実験には、ヘッドバンドが適しています。より長い実験のために、アンプは衣服⁶ または本体²にテープで留めるか、カスタムメイドのストラップに保管するか、首¹の周りに着用するヘッドフォンにテープで留めるか、マウンテンバイクで一般的に使用されるネックプロテクターにテープで留めることができます。ネックスピーカー(聴覚刺激を提示するため)とモバイルEEGアンプおよびcグリッドへのコネクタを組み合わせたプロトタイプを開発しました(構築手順はここにあります:https://github.com/mgbleichner/nEEGlace)。このアプローチは、参加者がオフィスで働いている間に4時間の耳のEEGを記録した最近の研究(準備中)でうまく使用されました。

将来のアプリケーション
c-gridは、日常生活での長期録音のための有望なツールです。たとえば、日常生活での音声処理を調査するために使用できます¹。長期記録では、認知と聴覚機能の概日変動も調査できます^28,29。診断目的のために、グリッドは、てんかん発作²、睡眠病期分類⁶の長期モニタリング、または補聴器^7、11の注意の測定のために使用することができる。

結論
このプロトコルは、ラボ内外でこれらのcグリッドを実験するための研究者を包括的に装備します。研究者がこのプロトコルに従い、皮膚の洗浄やcグリッドの取り付けなどの最も重要な手順を含む手順を注意深く実行すれば、耳のEEG実験に高品質のデータが期待できます。