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Performance prediction in a visuo-motor task: the contribution of EEG analysis
Cognitive Neurodynamics ( IF 3.7 ) Pub Date : 2021-09-11 , DOI: 10.1007/s11571-021-09713-x
Fabrizio Vecchio 1, 2 , Francesca Alù 1 , Alessandro Orticoni 1 , Francesca Miraglia 1 , Elda Judica 3 , Maria Cotelli 4 , Paolo Maria Rossini 1
Affiliation  

Brain state in the time preceding the task affects motor performance at single trial level. Aim of the study was to investigate, through a single trial analysis of the Power Spectral Density (PSD) of the cortical sources of EEG rhythms, whether there are EEG markers, which can predict trial-by-trial the subject's performance as measured by the reaction time (RT). 20 healthy adult volunteers performed a specific visuomotor task while continuously recorded with a 64 electrodes EEG. For each single trial, the PSD of the cortical sources of EEG rhythms was obtained from EEG data to cortical current density time series in 12 regions of interest at Brodmann areas level. Results showed a statistically significant increase of posterior and limbic alpha 1 and of frontal beta 2 power, and a reduction of frontal and limbic delta and of temporal alpha 1 power, during triggering stimulus presentation for better performance, namely faster responses. At single trial level, correlation analyses between RTs and significant PSD, revealed positive correlations in frontal delta, temporal alpha 1, and limbic delta bands, and negative ones in frontal beta 2, parietal alpha 1, and occipital alpha 1 bands. Furthermore, the subject’s faster responses have been found as correlated with the similarity between the PSD values in parietal and occipital alpha 1. Predicting individual's performance at single trial level, might be extremely useful in the clinical context, since it could allow to launch rehabilitative therapies in the most efficient brain state, avoiding useless interventions.



中文翻译:

视觉运动任务中的性能预测:脑电图分析的贡献

任务之前的大脑状态会影响单次试验水平的运动表现。该研究的目的是通过对脑电图节律的皮层来源的功率谱密度 (PSD) 的单次试验分析,调查是否存在脑电图标记,可以通过试验预测受试者的表现反应时间 (RT)。20 名健康成年志愿者执行特定的视觉运动任务,同时用 64 个电极脑电图连续记录。对于每个单独的试验,脑电图节律的皮质来源的 PSD 是从脑电图数据到布罗德曼区域水平的 12 个感兴趣区域的皮质电流密度时间序列中获得的。结果显示后部和边缘 alpha 1 以及额叶 beta 2 功率在统计学上显着增加,以及在触发刺激呈现期间减少额叶和边缘三角洲以及颞叶 alpha 1 功率以获得更好的性能,即更快的响应。在单个试验级别,RT 与显着 PSD 之间的相关性分析显示额叶三角洲、颞叶 alpha 1 和边缘三角洲波段呈正相关,而额叶 β 2、顶叶 alpha 1 和枕叶 alpha 1 波段呈负相关。此外,已发现受试者更快的反应与顶叶和枕骨 alpha 1 的 PSD 值之间的相似性相关。预测个体在单个试验水平的表现,可能在临床环境中非常有用,因为它可以允许启动康复治疗处于最高效的大脑状态,避免无用的干预。在触发刺激演示期间以获得更好的性能,即更快的响应。在单个试验级别,RT 与显着 PSD 之间的相关性分析显示额叶三角洲、颞叶 alpha 1 和边缘三角洲波段呈正相关,而额叶 β 2、顶叶 alpha 1 和枕叶 alpha 1 波段呈负相关。此外,已发现受试者更快的反应与顶叶和枕骨 alpha 1 的 PSD 值之间的相似性相关。预测个体在单个试验水平的表现,可能在临床环境中非常有用,因为它可以允许启动康复治疗处于最高效的大脑状态,避免无用的干预。在触发刺激演示期间以获得更好的性能,即更快的响应。在单个试验级别,RT 与显着 PSD 之间的相关性分析显示额叶三角洲、颞叶 alpha 1 和边缘三角洲波段呈正相关,而额叶 β 2、顶叶 alpha 1 和枕叶 alpha 1 波段呈负相关。此外,已发现受试者更快的反应与顶叶和枕骨 alpha 1 的 PSD 值之间的相似性相关。预测个体在单个试验水平的表现,可能在临床环境中非常有用,因为它可以允许启动康复治疗处于最高效的大脑状态,避免无用的干预。显示额叶三角洲、颞叶 alpha 1 和边缘三角洲带呈正相关,额叶 β 2、顶叶 alpha 1 和枕叶 alpha 1 带呈负相关。此外,已发现受试者更快的反应与顶叶和枕骨 alpha 1 的 PSD 值之间的相似性相关。预测个体在单个试验水平的表现,可能在临床环境中非常有用,因为它可以允许启动康复治疗处于最高效的大脑状态,避免无用的干预。显示额叶三角洲、颞叶 alpha 1 和边缘三角洲带呈正相关,额叶 β 2、顶叶 alpha 1 和枕叶 alpha 1 带呈负相关。此外,已发现受试者更快的反应与顶叶和枕骨 alpha 1 的 PSD 值之间的相似性相关。预测个体在单个试验水平的表现,可能在临床环境中非常有用,因为它可以允许启动康复治疗处于最高效的大脑状态,避免无用的干预。

更新日期:2021-09-12
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