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A Neurophysiological Brain Map: Spectral Parameterization of the Human Intracranial Electroencephalogram
Clinical Neurophysiology ( IF 4.7 ) Pub Date : 2020-03-01 , DOI: 10.1016/j.clinph.2019.11.061
Giridhar P Kalamangalam 1 , Sarah Long 2 , Mircea I Chelaru 3
Affiliation  

OBJECTIVE A library of intracranial electroencephalography (iEEG) from the normal human brain has recently been made publicly available (Frauscher et al., 2018). The library - which we term the Montreal Neurological Institute Atlas (MNIA) - comprises 30 hours of iEEG from over a hundred epilepsy patients. We present a Fourier spectrum-based model of low dimension that summarizes all of MNIA into a neurophysiological 'brain map'. METHODS Normalized amplitude spectra of the MNIA data were modelled as log-normal distributions around individual canonical Berger frequencies. The latter were concatenated to yield the composite spectrum with high accuracy. Key model parameters were color-coded into a visual representation on cortical surface models. RESULTS Each brain region has its own spectral characteristics that together yield a novel composite intracranial EEG brain map. CONCLUSIONS iEEG from normal brain regions can be accurately modelled with a small number of independent parameters. Our model is based in the canonical Berger bands and naturally suits clinical electroencephalography. SIGNIFICANCE Due to its applicability to iEEG from all sampled regions, the model suggests a certain universality to brain rhythm generation that is independent of precise cortical location. More generally, our results are a novel abstraction of resting cortical dynamics that may help diagnostics in epileptology, in addition to informing structure-function relationships in the field of human brain mapping.

中文翻译:

神经生理学脑图:人类颅内脑电图的频谱参数化

目标最近公开了一个来自正常人脑的颅内脑电图 (iEEG) 库(Frauscher 等人,2018 年)。该图书馆——我们称之为蒙特利尔神经学研究所地图集 (MNIA)——包括来自一百多名癫痫患者的 30 小时 iEEG。我们提出了一个基于傅立叶频谱的低维模型,该模型将所有 MNIA 总结为神经生理学“大脑图”。方法 将 MNIA 数据的归一化振幅谱建模为围绕个体规范 Berger 频率的对数正态分布。后者被串联以产生高精度的复合光谱。关键模型参数被颜色编码为皮质表面模型的视觉表示。结果 每个大脑区域都有自己的光谱特征,这些特征共同产生了一个新的复合颅内 EEG 脑图。结论 来自正常大脑区域的 iEEG 可以用少量独立参数准确建模。我们的模型基于经典的 Berger 波段,自然适合临床脑电图。意义由于其适用于所有采样区域的 iEEG,该模型表明脑节律生成具有一定的普遍性,与精确的皮层位置无关。更一般地说,我们的结果是静息皮层动力学的一种新颖抽象,除了为人脑绘图领域的结构-功能关系提供信息外,还可能有助于癫痫学的诊断。结论 来自正常大脑区域的 iEEG 可以用少量独立参数准确建模。我们的模型基于规范的 Berger 带,自然适合临床脑电图。意义由于其适用于所有采样区域的 iEEG,该模型表明脑节律生成具有一定的普遍性,与精确的皮层位置无关。更一般地说,我们的结果是静息皮层动力学的一种新颖抽象,除了为人脑绘图领域的结构-功能关系提供信息外,还可能有助于癫痫学的诊断。结论 来自正常大脑区域的 iEEG 可以用少量独立参数准确建模。我们的模型基于经典的 Berger 波段,自然适合临床脑电图。意义由于其适用于所有采样区域的 iEEG,该模型表明脑节律生成具有一定的普遍性,与精确的皮层位置无关。更一般地说,我们的结果是静息皮层动力学的一种新颖抽象,除了为人脑绘图领域的结构-功能关系提供信息外,还可能有助于癫痫学的诊断。该模型表明,脑节律生成具有一定的普遍性,与精确的皮层位置无关。更一般地说,我们的结果是静息皮层动力学的一种新颖抽象,除了为人脑绘图领域的结构-功能关系提供信息外,还可能有助于癫痫学的诊断。该模型表明,脑节律生成具有一定的普遍性,与精确的皮层位置无关。更一般地说,我们的结果是对静息皮层动力学的一种新颖抽象,除了为人脑绘图领域的结构-功能关系提供信息外,还可能有助于癫痫学的诊断。
更新日期:2020-03-01
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