Imaging della sorgente elettromagnetica nella valutazione prechirurgica di bambini con epilessia resistente ai farmaci

Le procedure sperimentali qui applicate sono state approvate dal North Texas Regional Institutional Review Board (2019-166; Investigatore principale: Christos Papadelis). La sezione seguente descriverà il protocollo sperimentale per la localizzazione non invasiva della sorgente di IED, insorgenza ictale e risposte evocate da eventi (cioè visive, motorie, uditive e somatosensoriali) utilizzando registrazioni simultanee MEG e HD-EEG seguite nel nostro laboratorio. L’International Federation of Clinical Neurophysiology43 e l’American Clinical MEG Society44 hanno fornito “standard minimi” per la registrazione clinica di routine e l’analisi dei dati MEG ed EEG spontanei. Le procedure per le registrazioni HD-EEG qui descritte si applicano solo ai sistemi di elettrodi EEG a spugna. Il processo di preparazione complessivo per ogni argomento è di circa 2-3 ore, comprendendo le registrazioni effettive di ~1,5 ore. 1. Preparazione del sistema MEG Prima dell’arrivo del soggetto, eseguire una registrazione MEG in una stanza vuota di alcuni minuti per catturare i livelli di rumore di fondo e gli artefatti magnetici e verificare che tutti i sensori MEG funzionino correttamente. Utilizzando il programma di regolazione dei sensori MEG, assicurarsi che il valore medio del rumore bianco di tutti i sensori MEG sia compreso tra 2 e 5 fT/√Hz (fT/cm√Hz per i gradiometri). 2. Preparazione del soggetto Assicurarsi che il soggetto si senta a proprio agio con l’ambiente. Nel caso di bambini piccoli, consentire loro di esplorare la sala di registrazione (compresa la stanza schermata magneticamente [MSR]) e vedere l’apparecchiatura di test che verrà utilizzata per l’acquisizione dei dati.Esamina e fornisci le istruzioni al soggetto utilizzando il modulo di consenso allo screening. Se necessario, spiega la procedura ai bambini piccoli usando parole speciali, giocattoli e giochi sviluppati per ogni fascia d’età. Chiedi al soggetto (o ai genitori del soggetto) se ha avuto un attacco epilettico nelle ultime ~2 ore prima della visita.NOTA: Il modulo di consenso allo screening include una descrizione del test, nonché la sua sicurezza, il motivo per cui viene eseguito il test e una descrizione generale dello studio. Rimuovere qualsiasi materiale metallico e/o magnetico dal soggetto e fornire al soggetto indumenti appropriati forniti dall’ospedale (ad esempio, camici ospedalieri, camici). Inoltre, chiedere al soggetto di togliersi le scarpe per evitare che la polvere magnetica penetri nella MSR. Se non è possibile rimuovere altri elementi ferromagnetici, come lavori odontoiatrici o dispositivi medici impiantati, utilizzare uno smagnetizzatore (ad es. smagnetizzatore) per rimuovere gli artefatti magnetici residui che possono causare interferenze o livelli di rumore elevati durante le registrazioni MEG. Dopo esservi assicurati che tutte le fonti di rumore magnetico siano state rimosse, chiedete al soggetto di sedersi e mettersi comodo su una sedia di legno dove verranno applicate le successive procedure di misurazione.NOTA: Lo smagnetizzatore non deve essere applicato direttamente su dispositivi elettronici impiantati (ad es. pacemaker, dispositivi di neuromodulazione). Misurare la circonferenza della testa del soggetto per selezionare la dimensione appropriata della rete EEG (di solito 32-34 cm fino a 58-61 cm). Utilizzando il lato centimetrico del metro, misurare la circonferenza della testa tenendo il nastro dalla parte del soggetto a ~1 cm sopra l’inione e poi di nuovo alla nasione.NOTA: Il nasion è il punto craniometrico tra gli occhi, mentre l’inion è la punta della protuberanza occipitale esterna.Seleziona la dimensione netta corretta che si adatta alla circonferenza della testa del soggetto e immergila per almeno 5 minuti (massimo 10 minuti) in una soluzione liquida miscelata composta da 1 qt di acqua calda del rubinetto, 1 cucchiaio di elettroliti (cioè cloruro di potassio) e 1 cucchiaio di shampoo per bambini. Durante questo processo di ammollo, assicurarsi che la rete sia capovolta con le spugne rivolte verso l’esterno e i fermagli completamente allentati per immergere completamente i sensori all’interno del secchio di plastica contenente la soluzione.NOTA: Per fare in modo che l’amplificatore della rete non si avvicini alla soluzione e rimanga sempre asciutto, avvolgere un asciugamano attorno alla spina della rete selezionata e, se possibile, posizionarlo su una sedia o un supporto vicino al lavandino dove si trova il secchio di plastica. Posizionare cinque bobine magnetiche servite come bobine di indicatore della posizione della testa (HPI) in posizioni note direttamente sul cuoio capelluto del soggetto utilizzando nastro di carta microporoso: uno su ciascun lato della fronte vicino all’attaccatura dei capelli, uno su ciascun osso mastoideo e uno sulla parte superiore della testa.NOTA: Le bobine HPI definiscono la posizione della testa rispetto ai dispositivi di interferenza quantistica superconduttori (SQUID) posti all’interno del sistema MEG emettendo campi magnetici noti che possono essere localizzati durante la scansione. Il numero di bobine HPI dipende dal sistema MEG, ma di solito varia da 3 a 5 bobine HPI. Posizionare elettrodi aggiuntivi utilizzando del nastro adesivo per misurare la frequenza cardiaca (elettrocardiografia, ECG), i movimenti oculari o le palpebre (elettrocardiografia, EOG) e l’attività muscolare (elettromiografia, EMG); Il posizionamento di questi elettrodi permette anche il monitoraggio dello stato di salute del soggetto.Posizionare due elettrodi ECG sul lato destro e sinistro del torace sotto le clavicole, rispettivamente, per registrare il battito cardiaco del soggetto e due elettrodi EOG sul lato superiore e inferiore dell’occhio destro, rispettivamente, per registrare i movimenti oculari verticali o le palpebre.Per misurare l’attività muscolare durante il compito visuomotorio, inoltre, pulire le dita del soggetto con tamponi imbevuti di alcol per una migliore adesione del nastro sulla pelle e fissare con nastro un totale di due paia di elettrodi a coppa non monouso su ciascuna mano: uno sul primo interosseo dorsale (FDI) e uno sull’abduttore breve del pollice (APB). Prima di fissare tutti questi elettrodi, posizionare la pasta conduttiva all’interno della coppa dell’elettrodo fino a riempirla leggermente per ridurre l’impedenza cutanea e garantire una miscela ottimale di adesività e conduttività. Per la stimolazione tattile, attaccare sottili membrane elastiche direttamente alle parti distali e volatili di tre dita (cioè pollice [D1], medio [D3] e mignolo [D5]) di entrambe le mani. Gonfiare le membrane con impulsi di aria compressa attraverso tubi di plastica rigida utilizzando un dispositivo di stimolazione a soffio d’aria. Rilasciare gli impulsi di aria compressa con un intervallo interstimolo di 1,5 ± 0,5 s seguendo un ordine pseudocasuale. Regolare la pressione dello stimolatore tattile a 50 psi. Mentre il soggetto è ancora seduto sulla sedia di legno, distante da qualsiasi oggetto metallico, determina le posizioni tridimensionali (3D) dei punti di riferimento anatomici fiduciali, delle cinque bobine HPI e di altri punti di forma della testa utilizzando un digitalizzatore. Durante questo processo di digitalizzazione della testa, chiedi al soggetto di sedersi comodamente, guardare dritto davanti a sé e rimanere praticamente immobile poiché piccoli movimenti possono influire sull’accuratezza della localizzazione.Posizionare il ricevitore di riferimento attraverso gli occhiali di plastica (cioè gli occhiali con il cubo di riferimento attaccato su un lato) sulla testa del soggetto e regolare i fermagli per garantire un quadro di riferimento fisso al soggetto che deve rimanere relativamente fermo durante l’intera misurazione. Attraverso il ricevitore dello stilo primario, individuare i punti di riferimento anatomici fiduciali (ad esempio, nasion e punti preauricolari sinistro/destro) e la posizione delle bobine HPI e campionare uniformemente ulteriori punti del cuoio capelluto (almeno 100, preferibilmente vicino a ~500) per migliorare una ricostruzione di alta qualità della superficie della testa.NOTA: I punti di riferimento anatomici fiduciali definiscono il sistema di coordinate del soggetto. Il digitalizzatore genera le coordinate di un sensore nello spazio 3D utilizzando un trasmettitore (tipicamente montato dietro il soggetto sullo schienale della sedia di legno) e due ricevitori (cioè lo stilo e i ricevitori di riferimento). Al termine della digitalizzazione, posizionare il ricevitore dello stilo a ~15 cm di distanza dal soggetto e dal trasmettitore e digitalizzare un punto casuale per completare il processo di digitalizzazione.NOTA: Questa fase finale del processo di digitalizzazione può differire da altri prodotti commerciali. Prima di applicare la rete EEG, chiedere al soggetto di sedersi su una sedia vicino all’amplificatore EEG e posizionare degli asciugamani sul petto e sulle spalle per assorbire eventuali gocciolamenti dovuti all’applicazione della rete. Togliete la retina EEG dal secchio di plastica, giratela con le spugne rivolte verso l’interno e avvolgetela delicatamente attorno a un asciugamano per assorbire la soluzione miscelata in eccesso.Con il soggetto seduto sulla sedia e istruito a tenere gli occhi chiusi durante questo passaggio, metti entrambe le mani all’interno della rete e allargala con le dita, quindi posizionala sulla testa del soggetto. Senza spostare le posizioni delle bobine HPI, regolare la rete tesa sulla testa del soggetto utilizzando le dita per assicurarsi che i canali di riferimento e nasion siano posizionati correttamente rispettivamente al centro del cuoio capelluto e tra gli occhi del soggetto, e infine allacciare il sottogola una volta che la rete è nella posizione corretta. Utilizzando un impedenziometro EEG, assicurarsi che tutte le impedenze degli elettrodi del cuoio capelluto siano comprese nell’intervallo 0-50 kΩ (si consigliano valori ˂5 kΩ) per evitare distorsioni del segnale. Per ridurre le impedenze dell’elettrodo del cuoio capelluto, verificare che ogni elettrodo abbia un buon contatto meccanico ed elettrico con il cuoio capelluto utilizzando un batuffolo di cotone di legno per rimuovere i peli del soggetto tra l’elettrodo e il cuoio capelluto o una pipetta di plastica usa e getta per trasferire una soluzione mista più conduttiva nelle spugne degli elettrodi, se necessario.Una volta che tutte le impedenze sono idealmente fino a 50 kΩ, scollegare l’amplificatore e preparare il soggetto per la digitalizzazione dell’elettrodo EEG.NOTA: Eseguire la digitalizzazione dell’elettrodo EEG all’esterno dell’MSR e garantire spazio sufficiente intorno al soggetto per gestire il processo di scansione. Determinare le posizioni 3D degli elettrodi EEG utilizzando uno scanner ottico portatile. Durante questo processo, chiedi al soggetto di sedersi comodamente e di guardare dritto davanti a sé, a meno che non venga indicato diversamente.Innanzitutto, apri il software dello scanner ottico, seleziona il modello di sensore che corrisponde al layout del sensore EEG utilizzato durante le registrazioni, quindi avvia il processo di scansione. Durante la scansione, tenere lo scanner a una certa distanza dalla rete EEG (di solito ~45 cm), con le sue aperture di scansione perpendicolari alla superficie dei sensori, e spostarlo lentamente intorno alla testa del soggetto seguendo strisce arcuate dall’alto (centro della testa) verso il basso (ultima fila di sensori lungo il collo) per registrare le posizioni fisiche di tutti i sensori.NOTA: Lo scanner ottico digitalizza le posizioni degli elettrodi EEG sulla testa del soggetto e li trasforma in un file di coordinate 3D; di solito è caratterizzato da due sensori ottici che emettono sorgenti luminose a infrarossi (IR). Ogni posizione scansionata di solito appare su una nuvola di sensori 3D. La nuvola di sensori 3D fornisce un feedback per la scansione, il rilevamento e l’allineamento delle posizioni dei sensori, mentre la mappa dei sensori 2D fornisce un feedback per l’etichettatura di queste posizioni dei sensori. Il processo di scansione delle posizioni degli elettrodi EEG richiede un totale di 5-10 minuti, compreso il sondaggio dei punti fiduciali. Tuttavia, il tempo di scansione può talvolta dipendere dalle prestazioni dello scanner ottico nel rilevare le posizioni degli elettrodi. Una volta scansionati tutti gli elettrodi EEG (almeno il 95%), sonda i punti fiduciali (cioè i punti nasion e i punti preauricolari sinistro/destro) e quattro sensori di allineamento (cioè i nodi di allineamento anteriore, sinistro e destro e il nodo REF) utilizzando la sonda ottica wireless per allineare la nuvola di sensori 3D al modello di sensore selezionato.NOTA: I sensori di allineamento sono numerati in base alla configurazione della rete del sensore EEG.Per sondare i punti fiduciali, posizionare la punta della sonda ottica sulla pelle del soggetto al centro del punto di interesse fiduciale, assicurandosi che le aperture di scansione dello scanner puntino verso i dischi riflettenti della sonda. Allo stesso modo, posizionare la punta della sonda ottica al centro del sensore di allineamento di interesse per sondare i sensori di allineamento. Una volta che tutti i sensori sono stati scansionati e sondati, rivedere le loro posizioni ed etichette sulla nuvola di sensori 3D e sulla mappa dei sensori 2D rispetto alla rete EEG effettiva per controllare ed eventualmente correggere eventuali errori; se non si sono verificati errori durante il processo di scansione, esportare il file di .txt delle coordinate 3D e convertirlo nel formato preferito.NOTA: Le coordinate degli elettrodi 3D sono solitamente memorizzate in formato .txt e possono essere convertite tramite software di scansione ottica in diversi formati (ad es. .xml, .sfp, .elp o .nsi). Dopo aver completato il processo di digitalizzazione degli elettrodi EEG (passaggi 2.9-2.11), preparare il soggetto da trasferire all’interno dell’MSR per l’esecuzione dei dati di riposo/sonno (passaggio 2.13), attività visuomotoria (passaggio 2.14), stimolazione uditiva (passaggio 2.15) e stimolazione somatosensoriale (passaggio 2.16). Per i dati di riposo/sonno, impostare il gantry del sistema MEG in posizione supina (Figura 1A) e disporre il letto non magnetico e compatibile in modo che il poggiatesta rimovibile sia allineato con l’apertura a forma di casco nella parte inferiore del dewar. Dopo aver regolato il letto nella posizione corretta, impostare la valvola del freno del letto in posizione di blocco spento. Posiziona un lenzuolo o una coperta sopra il letto e un piccolo cuscino in schiuma sul poggiatesta rimovibile per il fissaggio della testa e il comfort durante la registrazione.NOTA: Il dewar è un contenitore criogenico riempito con elio liquido in cui le schiere di sensori sono disposte spazialmente sul fondo tramite un’apertura a forma di casco progettata per circondare la testa del soggetto. Il casco si adatta a una circonferenza della testa fino a 59-61 cm. Il gantry è il sistema meccanico che supporta il dewar che permette di modificarne l’elevazione e l’angolo in base alla posizione di misurazione (cioè seduto o supino).Trasferisci il soggetto all’interno dell’MSR e aiutalo a sedersi sul bordo del letto e sdraiarsi su di esso. Posizionare diverse coperte sul corpo del soggetto per tenerlo al caldo durante la registrazione assicurandosi che i cavi degli elettrodi siano facilmente accessibili, e allacciare leggermente le cinture di sicurezza (o tirare su le ringhiere se presenti), spiegando al soggetto che questo passaggio serve a impedirgli di rotolare fuori dal letto durante il sonno. Se necessario, posizionare un asciugamano arrotolato aggiuntivo sotto il collo per fornire supporto al collo e alle spalle del soggetto. Sbloccare la valvola del freno del lettino per muovere delicatamente la testa del soggetto, che viene posizionata sul poggiatesta rimovibile sotto l’apertura a forma di casco del dewar fino a toccare l’interno del casco. Per aumentare il rapporto segnale/rumore (SNR), avvicinare il più possibile la testa del soggetto al casco. Collegare le bobine HPI, gli elettrodi ECG ed EOG ai pannelli corrispondenti del sistema MEG, collegare la rete EEG all’unità amplificatore all’interno dell’MSR e controllare le misurazioni delle coordinate della testa dalla stazione di acquisizione all’esterno dell’MSR per valutare se la testa del soggetto è posizionata correttamente sotto il dewar. Con il consenso del soggetto, ridurre l’intensità della luce all’interno dell’MSR per aiutare a stimolare il rilassamento e il sonno. Quando il soggetto si sente rilassato e a proprio agio, chiedigli di riposare con gli occhi chiusi o di dormire durante la registrazione. Rassicurare il soggetto che sarà osservato sul monitor al di fuori dell’MSR tramite la telecamera a colori schermata a radiofrequenza montata sulla parete dell’MSR per l’intera registrazione. Per il compito visuomotorio, impostare il gantry del sistema MEG in posizione verticale (Figura 1B) e sistemare la sedia MEG in modo che la testa del soggetto sia sotto il gantry, vicino all’apertura a forma di casco nella parte inferiore del dewar. Dopo aver regolato la sedia nella posizione corretta, impostare la valvola del freno della sedia in posizione di blocco (“0”).Trasferire il soggetto all’interno dell’MSR. Aiutalo a sedersi sulla sedia non magnetica e compatibile e a trovare una posizione comoda e rilassata. Posiziona diverse coperte sul corpo del soggetto per tenerlo al caldo durante la registrazione, assicurandoti che i cavi degli elettrodi siano facilmente accessibili, e posiziona il tavolo rimovibile in modo che il soggetto possa metterci le mani sopra durante l’attività. Se necessario, posizionare un asciugamano sotto le ginocchia del soggetto per aiutare a mantenere la posizione seduta e non scivolare verso il basso.NOTA: Poiché il soggetto potrebbe rilassarsi durante il compito visuomotorio e, quindi, assumere una posizione più bassa rispetto a quella iniziale, sollevare con cautela la sedia al termine di ogni sessione di lavoro tramite il pedale di elevazione (se presente) o posizionare asciugamani o coperte sulla sedia in modo che la testa del soggetto tocchi nuovamente l’interno del casco. Se necessario, posizionare asciugamani o coperte aggiuntivi dietro la testa del soggetto non solo per un migliore comfort, ma anche per aiutare il soggetto a mantenere la testa il più dritta possibile. La stimolazione visuomotoria può essere eseguita alternativamente in posizione supina per evitare di muovere il dewar nel bel mezzo di una sessione di registrazione. Una volta che il soggetto si trova nella posizione corretta, collegare le bobine HPI, ECG, EOG, FDI e APB sul pannello destro della macchina MEG, collegare la rete EEG all’unità amplificatore all’interno dell’MSR e sollevare la sedia tramite il pedale di elevazione (se presente) con piccoli movimenti o posizionare asciugamani o coperte aggiuntivi sulla sedia fino a quando la testa del soggetto non tocca leggermente l’interno del casco (controllare le misure del coordinate del responsabile dalla stazione di acquisizione al di fuori dell’MSR). Posizionare lo schermo di proiezione, in cui verranno proiettati gli stimoli visivi tramite un sistema di specchi di proiezione posizionato all’esterno dell’MSR, di fronte al soggetto (Figura 1B), e spiegare il compito visuomotorio da svolgere durante la registrazione. In particolare, istruire il soggetto a battere il dito indice sul tavolo solo quando lo stimolo visivo (ad esempio, un’immagine) appare sullo schermo, rispettivamente, per la mano destra e sinistra. Assicurati che il soggetto capisca il compito o si senta a proprio agio nell’eseguirlo da solo; Se necessario, esercitati più volte con il soggetto per aiutarlo a familiarizzare con esso.NOTA: Se una sessione di stimolazione visuomotoria viene eseguita in posizione supina, uno specchio viene posizionato a una distanza sopra il viso del soggetto per riflettere gli stimoli visivi provenienti dal proiettore. Prima di chiudere la porta del MSR, chiedi al soggetto se si sente a suo agio a stare da solo all’interno della stanza; in caso contrario, una persona del team o i suoi genitori rimarranno all’interno dell’MSR durante le sessioni di registrazione. Inoltre, rassicurare il soggetto che sarà osservato sul monitor al di fuori dell’MSR per l’intera registrazione. Per la stimolazione uditiva, utilizzare la configurazione descritta al punto 2.14 con lo schermo di proiezione di fronte al soggetto seduto. Aiuta il soggetto a indossare le cuffie (o gli auricolari) attraverso le quali vengono erogati i trigger sonori (ad esempio, suoni cinguettio modulati).Istruire il soggetto a fissare gli stimoli (ad esempio, un punto verde su uno sfondo nero) proiettati sullo schermo mentre ascolta i trigger sonori. Se necessario, eseguire una sessione di formazione per aiutare il soggetto a comprendere meglio la procedura. Prima di chiudere lo sportello dell’MSR, ripetere le procedure di sicurezza come descritto in precedenza. Per la stimolazione somatosensoriale, utilizzare la configurazione descritta al punto 2.14. Chiedi al soggetto quale video (o film) vuole guardare sullo schermo del proiettore di fronte a lui/lei.Chiedi al soggetto di rilassarsi con gli occhi aperti, guardare il video selezionato, rimanere il più fermo possibile e ignorare gli stimoli tattili inviati alle sue dita durante la registrazione. Spiega al soggetto che sentirà dei leggeri colpi sulla pelle sulla punta delle dita, rispettivamente, per ogni mano. Se il soggetto si sente a disagio, eseguire una sessione di allenamento per rassicurarlo.NOTA: La fissazione degli occhi su un bersaglio visivo è una tecnica consolidata per ridurre al minimo gli artefatti biologici che possono influenzare la qualità della registrazione e distrarre il soggetto dagli stimoli tattili erogati durante l’acquisizione dei dati. 3. Acquisizione dati NOTA: L’acquisizione simultanea di dati MEG ed EEG viene eseguita nella struttura MEG del Cook Children’s Medical Center (CCMC). Maggiori dettagli sull’uso clinico del MEG su bambini pediatrici con epilessia possono essere trovati altrove 8,27,45. Registra i segnali MEG utilizzando il sistema MEG a testa intera (copertura del sensore: 1.220 cm2) caratterizzato da 306 canali raggruppati in 102 elementi identici a triplo sensore con un magnetometro e due gradiometri planari ortogonali. Impostare una frequenza di campionamento di almeno 1 kHz.NOTA: I magnetometri a bobina singola misurano la componente del campo magnetico perpendicolare alla superficie del casco MEG. I gradiometri planari sono costituiti da una configurazione a bobina “a forma di otto” caratterizzata da coppie di magnetometri posti a una piccola distanza tra loro e misurano la differenza del campo magnetico tra le loro posizioni (cioè la differenza tra i due anelli di “otto”), chiamata anche gradiente spaziale. Rispetto ai magnetometri, i gradiometri planari sono meno sensibili alle sorgenti cerebrali profonde ma più robusti nel rilevare le sorgenti superficiali sopprimendo il rumore ambientale. Questi 306 canali vengono immersi e raffreddati in elio liquido a -296 °C (4,2 K) per diventare superconduttori. Registra i segnali EEG contemporaneamente utilizzando la rete EEG non magnetica a 256 canali con sensori di elettrodi Ag/AgCl distribuiti uniformemente su cuoio capelluto, guance e parte posteriore del collo. Impostare una frequenza di campionamento di almeno 1 kHz. Chiudere lo sportello dell’MSR per iniziare la registrazione. Attraverso il sistema di interfono vocale, comunica con il soggetto, verificando se si sente a suo agio a stare da solo all’interno dell’MSR. Monitora costantemente il soggetto su video e, in caso di emergenza, entra immediatamente nell’MSR.NOTA: Nel caso in cui non si senta a proprio agio o l’enorme porta MSR lo intimidisca, una persona del team o i suoi genitori possono rimanere all’interno dell’MSR durante le sessioni di registrazione seduti su una sedia di legno vicino al soggetto; Assicurarsi che tutti gli oggetti metallici siano stati rimossi prima di entrare nella stanza. Prima di ogni registrazione, istruire il soggetto tramite il sistema di interfono vocale a mantenere ferma la sua posizione per ~30 s prima di iniziare l’attività. Per il compito visuomotorio, comunicare inoltre tramite l’interfono quale dito indice (destro o sinistro) utilizzerà per la prima sessione di registrazione.Durante questo periodo in cui il soggetto rimane fermo, premere il pulsante di misurazione dalla finestra di dialogo di misurazione HPI sul sistema di acquisizione dati MEG per misurare il campo magnetico generato dalla corrente immessa nelle bobine HPI e determinare le posizioni di misurazione della testa rispetto all’array di sensori MEG; pertanto, verificare che il soggetto sia ben posizionato (testa |coordinata z| ˂ 75 mm) e annotare le misurazioni 3D per ogni sessione. Se c’è ancora spazio tra la testa del soggetto e il casco, rientrare all’interno dell’MSR e regolare l’altezza della sedia tramite il pedale di elevazione (se presente), posizionare asciugamani o coperte sulla sedia o istruire il soggetto tramite l’interfono su come spostare la testa in una posizione più vicina al casco (se il soggetto è seduto), e infine controllare nuovamente le posizioni di misurazione della testa. In caso di registrazioni di riposo/sonno, rientrare nell’MSR e avvicinare il letto al casco, riducendo il divario spaziale testa-casco. Una volta che il soggetto è ben posizionato rispetto al casco MEG e pronto per iniziare, iniziare la prima sessione di registrazione (durata ~10 min) seguendo un ordine preciso (vedere il passaggio 3.5.1) per una sincronizzazione MEG ed EEG accurata (vedere il passaggio 3.12).NOTA: Per garantire registrazioni di alta qualità, la prima sessione di registrazione è fondamentale per catturare gli artefatti presenti nei dati dovuti ai movimenti del soggetto o causati dall’ambiente esterno. Se necessario, rientrare all’interno dell’MSR per regolare eventuali collegamenti dei canali o la posizione del soggetto sulla sedia MEG. Si consiglia di prendere nota di eventuali artefatti o eventi insoliti durante le registrazioni che possono essere rivisti in seguito, se necessario.Premere il pulsante di registrazione sul software di acquisizione dati EEG per avviare la registrazione EEG. Premere il pulsante di registrazione sul software di acquisizione dati MEG per avviare la registrazione MEG. Infine, premere il pulsante di avvio dal software del computer di stimolazione per visualizzare gli stimoli visivi o fornire stimoli uditivi.NOTA: Il computer di stimolazione che esegue il software di stimolo visivo (o uditivo) è collegato al sistema di specchi del proiettore all’esterno dell’MSR, che può essere acceso o spento a seconda del tipo di registrazione eseguita. Durante le registrazioni di riposo/sonno, il sistema è spento poiché il soggetto sta riposando o dormendo, ma l’esecuzione del software di stimolo visivo sul computer di stimolazione aiuta a cronometrare ogni sessione di registrazione. Durante il compito visuomotorio, così come durante le stimolazioni uditive e somatosensoriali, il sistema viene acceso permettendo al soggetto di osservare gli stimoli o un video proiettato sullo schermo posto di fronte a lui/lei mentre il software è in esecuzione. Per questo studio, è stato selezionato un totale di (i) 107 stimoli (cioè 85 immagini sovrapposte su uno sfondo a scacchiera e 22 sfondi a scacchiera) con un intervallo di ~4 s tra ogni stimolo per il compito visuomotorio; (ii) 200 cinguettii modulati con un intervallo interstimolo di 3 s per la stimolazione uditiva; e (iii) 200 stimoli tattili per ogni dito (cioè D1, D3 e D5) seguendo una sequenza semi-casuale con un intervallo inter-stimolo di ~1,5 s per la stimolazione somatosensoriale. Per interrompere le registrazioni, premere il pulsante di arresto sul software di acquisizione dati MEG e quindi il pulsante di arresto sul software di acquisizione dati EEG. Al termine di ogni sessione di registrazione, comunicare con il soggetto tramite l’interfono per rassicurarlo e se non sono necessari collegamenti di canale o regolazioni di posizione all’interno dell’MSR, procedere con la sessione successiva.Per il compito visuomotorio, seleziona diversi stimoli visivi per ogni sessione per mantenere il soggetto motivato e intrattenuto durante la registrazione. Per i dati visuomotori o di riposo/sonno, registrare un totale di ~1 ora di registrazione simultanea di MEG ed EEG, caratterizzata da 5-6 sessioni. Tuttavia, il numero di sessioni può variare per ogni materia. Inoltre, registrare un totale di ~20 minuti (1-2 sessioni di ~10 minuti ciascuna) e ~14 minuti (1-2 sessioni di ~7 minuti ciascuna) di registrazione simultanea MEG ed EEG rispettivamente per i dati di stimolazione uditiva e somatosensoriale.NOTA: In questo studio, i dati MEG ed EEG vengono automaticamente memorizzati alla fine delle registrazioni rispettivamente nei formati .fif e .mff nel sistema di archiviazione IT di CCMC. Al termine della registrazione, inserire l’MSR per aiutare il soggetto ad alzarsi dalla sedia o dal letto e chiedergli di sedersi su una sedia all’esterno dell’MSR per rimuovere sia la rete EEG che gli elettrodi.Istruire il soggetto a chiudere gli occhi fino a quando non viene detto diversamente e aiutarlo a rimuovere la rete EEG allentando completamente i sottogola ed estraendo delicatamente la rete con due mani (dalla fronte verso la parte posteriore della testa del soggetto) fino a quando non è completamente staccata. Durante questo passaggio, assicurarsi di non tirare i capelli del soggetto durante la rimozione della rete. Inoltre, aiutare il soggetto a rimuovere delicatamente gli elettrodi rimanenti (ad es. ECG, EOG ed EMG in caso di attività visuomotoria) precedentemente fissati con nastro adesivo sulla pelle. Dopo aver rimosso la rete EEG e gli elettrodi, informare il soggetto (e i suoi genitori) che tutte le procedure sono state finalmente completate. Dopo che il soggetto ha lasciato la stanza, pulire accuratamente lo scanner ottico (come descritto nel manuale dell’utente) e riporlo all’interno della sua custodia protettiva.Pulire e disinfettare le superfici di qualsiasi apparecchiatura utilizzata durante le registrazioni (ad esempio, sedie, letti, scrivanie) con salviette al perossido di idrogeno approvate dall’ospedale o spray disinfettanti e asciugamani di carta, mettere le coperte e gli asciugamani usati all’interno del contenitore fornito dall’ospedale e gettare via qualsiasi pezzo di nastro adesivo usato. Conservare gli strumenti di misura all’interno dell’armadio di stoccaggio e pulire l’interno delle coppe degli elettrodi riempite di pasta conduttiva utilizzando tamponi di cotone di legno sotto l’acqua corrente del rubinetto. Per sciacquare la rete EEG, riempire il secchio di plastica nel lavandino con acqua di rubinetto calda e pulita e ripetere i passaggi seguenti per un totale di quattro volte.Immergere la rete EEG nell’acqua e agitare delicatamente la rete EEG per 10-20 s (o immergerla all’interno e all’esterno del secchio ~25 volte). Scolare l’acqua dal secchio e riempire il secchio con acqua di rubinetto pulita e calda. Per disinfettare la rete EEG, riempire il secchio di plastica nel lavandino con la soluzione disinfettante composta da 2 qt di acqua tiepida del rubinetto e 1 cucchiaio di disinfettante e immergere la rete EEG al suo interno per 10 minuti. Sciacquare il secchio dalla soluzione disinfettante e seguire il processo di risciacquo e scarico tre volte per rimuovere eventuali residui di soluzione dalla rete EEG. Per il processo di risciacquo o disinfezione, rimuovere la rete EEG immersa dal secchio, asciugarla rimuovendo l’acqua in eccesso con l’aiuto di un asciugamano pulito e asciutto e riporla appendendola vicino al lavandino. Per sopprimere le interferenze magnetiche interne ed esterne e gli artefatti di misurazione/movimento dai dati MEG, applicare l’estensione temporale del metodo tSSS (Signal Space Separation) al file .fif MEG dei dati grezzi.NOTA: Il filtraggio spaziotemporale Maxwell (tSSS) è ideale per sopprimere le fonti di interferenza situate all’interno o molto vicino all’array di sensori MEG, ovvero le interferenze interne. Quando si eseguono registrazioni MEG ed EEG simultanee, allineare spazialmente i sistemi di coordinate dei due dispositivi di acquisizione rispetto ai punti di riferimento anatomici sulla testa del soggetto (Figura 2A) e correggere la deriva lineare dell’orologio tra i segnali che si verifica a causa delle possibili diverse frequenze di campionamento (Figura 2B).NOTA: Durante le registrazioni, sia i segnali MEG che EEG possono essere influenzati anche da spostamenti lenti nel tempo dovuti a possibili ritardi nella pressione dei pulsanti Start e End e a una deriva interna del clock che si verifica quando i trigger vengono inviati al software di acquisizione dati MEG ed EEG. Per garantire una sincronizzazione precisa tra questi segnali, è stato sviluppato un codice interno in Python che utilizza gli eventi di trigger inviati su entrambi i sistemi durante l’acquisizione dei dati come segnale di trigger comune. Il codice include tre funzioni disponibili nella libreria software MNE-Python: due funzioni che leggono i segnali MEG ed EEG e una funzione che estrae le informazioni degli eventi di trigger dai segnali, come i nomi dei canali e i timestamp (ad esempio, la data e l’ora del verificarsi dell’evento). Le differenze di tempo tra il verificarsi di eventi di trigger in ciascun segnale (ad esempio, delta) definiscono la deriva lineare del clock nel tempo (Figura 2B). Una descrizione dettagliata del codice sviluppato viene fornita nei passaggi successivi (vedi 3.12.1-3.12.4).Utilizzare la differenza tra il primo evento di trigger che si verifica su ciascun segnale come valore di offset (ad esempio, la parte da tagliare da uno dei due segnali) per allineare le registrazioni.NOTA: Le funzioni mne.io.read_raw_fif e mne.io.read_raw_egi convertono le registrazioni MEG ed EEG in un formato array 2D, mentre la funzione mne.find_events estrae le informazioni sugli eventi dai segnali grezzi. Una volta allineati questi primi trigger, calcolare il coefficiente di correlazione di Pearson per valutare il grado di correlazione tra i segnali; Si consigliano valori p < 1 x 10-6 per garantire un perfetto allineamento.NOTA: La funzione pearsonr della libreria scipy stima il coefficiente di correlazione di Pearson tra i segnali MEG ed EEG e il valore p di questa correlazione. Per convalidare questa accuratezza di correlazione, stimare il tasso di deriva tra i due segnali eseguendo un adattamento polinomiale di primo grado e utilizzare l’entità risultante della disparità rappresentata dal coefficiente della funzione polinomiale per ricampionare i segnali sull’asse x dell’adattamento polinomiale (Figura 2B).NOTA: La funzione polyfit della libreria numpy adatta i segnali MEG ed EEG all’interno di una funzione polinomiale; Questa funzione restituisce un coefficiente che rappresenta l’entità della disparità tra i due segnali. La funzione mne.resample ricampiona i segnali MEG ed EEG in base al coefficiente della funzione polinomiale. Al termine del ricampionamento, confrontare i timestamp dell’ultimo evento di attivazione che si verifica su ciascun segnale e rimuovere quelle finestre temporali che non sono comuni sia nei segnali MEG che in quelli EEG. Infine, unire i segnali MEG ed EEG sincronizzati per creare un’unica registrazione caratterizzata da sensori MEG ed EEG che possono essere utilizzati per ulteriori analisi.NOTA: La funzione mne.add_channels unisce i due segnali per creare un’unica registrazione. Alla fine di ogni registrazione di ~1,5 ore, utilizzare un totale di 5-6 (~10 minuti ciascuna), 1-2 (~10 minuti ciascuna) e 1-2 (~7 minuti ciascuna) sessioni di registrazioni MEG ed EEG sincronizzate, rispettivamente per i dati di stimolazione visuomotoria (e riposo/sonno), uditiva e somatosensoriale, per l’analisi dei dati.NOTA: Idealmente, il soggetto deve eseguire il tocco del dito destro per tre registrazioni visuomotorie e il tocco del dito sinistro per le restanti tre registrazioni visuomotorie. 4. Analisi dei dati Mappatura della zona irritativaGenerare le superfici corticali 3D dalla risonanza magnetica del soggetto utilizzando il processo di ricostruzione corticale di FreeSurfer, che è uno strumento di neuroimaging open source per l’elaborazione, l’analisi e la visualizzazione di immagini RM del cervello umano46. Importa l’anatomia ricostruita su Brainstorm, che è un’applicazione open-source di MATLAB dedicata alla visualizzazione e all’elaborazione dei dati MEG ed EEG47, per visualizzare i risultati della ricostruzione corticale. Da Brainstorm, impostare i punti fiduciali (ad esempio, nasion, preauricolare sinistro/destro, commessura anteriore/posteriore e interemisferica) sulla risonanza magnetica importata che definiscono il sistema di coordinate del soggetto. Importa il segnale MEG e HD-EEG simultaneo su Brainstorm e registra i sensori MEG ed EEG sulla risonanza magnetica utilizzando il processo di registrazione della risonanza magnetica per regolare il loro allineamento ai punti fiduciali digitalizzati. Se necessario, proiettare i sensori EEG sulla superficie corticale. Aprire la registrazione simultanea MEG e HD-EEG e ispezionare visivamente i dati grezzi per rimuovere i canali difettosi. Inoltre, applica la tecnica di correzione degli artefatti SSP (Signal-Space Projection) disponibile in Brainstorm per rifiutare gli artefatti biologici (ad esempio, battiti cardiaci, battiti delle palpebre) dalle registrazioni. Applicare filtri notch (50 o 60 Hz, a seconda dell’interferenza della linea di alimentazione) e passa-banda (1-70 Hz) ai dati MEG e HD-EEG simultanei. Selezionare porzioni di dati contenenti attività interictale caratterizzate da IED frequenti, come picchi e onde taglienti, e con artefatti di movimento minimi (se possibile).NOTA: Gli IED sono forme d’onda transitorie caratterizzate da un’evoluzione temporale di