Electroencephalography responses evoked by transcranial magnetic stimulation on the primary visual cortex
No Thumbnail Available
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Sähkötekniikan korkeakoulu |
Master's thesis
Unless otherwise stated, all rights belong to the author. You may download, display and print this publication for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Author
Date
2012
Department
Major/Subject
Sovellettu elektroniikka
Mcode
S-66
Degree programme
Language
en
Pages
[8] + 73 s.
Series
Abstract
Yhdistämällä transkraniaalinen magneettistimulaatio (TMS) ja aivosähkökäyrä (EEG) voidaan aivokuoren reaktiivisuutta ja konnektivisuutta tutkia ei-invasiivisesti. Menetelmä on vielä melko vähän sovellettu, sillä TMS aiheuttaa EEG:hen suuria artefaktoja, joita on vaikea poistaa nykyisillä signaalinkäsittelymenetelmillä. Tässä diplomityössä EEG:n mittaus ja primäärisen näköaivokuoren TMS-stimulointi (TMS-EEG) suoritettiin samanaikaisesti. Tavoitteena oli käyttää riippumattomien komponenttien analyysiä (ICA) artefaktojen poistoon ja tarkastella stimulaation aiheuttamia EEG-vasteita ja keinotekoisia näköhavaintoja eli fosfiineja. Diplomityö käsitti TMS-EEG- ja TMS-mittaukset, joissa molemmissa käytettiin viittä eri paripulssi-, yhtä yksittäispulssi- sekä yhtä kontrolliprotokollaa. Työssä ICA:ta sovellettiin primääriseltä näköaivokuorelta mitattuun EEG:hen ja tutkittiin paripulssiprotokollien aiheuttamia primäärisen näköaivokuoren vasteita ihmisillä ensimmäistä kertaa. Työssä havaittiin, että ICA soveltui artefaktojen poistoon primäärisen näköaivokuoren EEG:stä. Lisäksi paripulssiprotokollien aiheuttamista vasteista ei löydetty eroavaisuuksia verrattaessa niitä yksittäispulssiprotokollan vasteisiin. Vain vasteiden spatiaalinen leviäminen erosi merkittävästi. Data-analyysi paljasti kuitenkin mittausasetelmassa lukuisia ongelmia, jotka tulisi korjata ennen kuin luotettavia johtopäätöksiä voidaan tehdä.By combining transcranial magnetic stimulation (TMS) and electroencephalography (EEG) cortical excitability and connectivity can be studied non-invasively. However, the method is still at an early stage as TMS causes large muscle artefacts to the EEG that are difficult to remove with the existing signal processing methods. In this master's thesis the combination of simultaneous TMS and EEG (TMSEEG) was applied to the primary visual cortex. The aim was to use independent component analysis (ICA) to clean the data from artefacts and to explore the neural EEG responses and artificial visual percepts, phosphenes, evoked by the stimulation. The thesis covered a TMS-EEG and a TMS study, which both had five different paired-pulse protocols, a single pulse protocol, and a control protocol. This was the first time ICA was applied to the primary visual cortex EEG, as well as the first time the human primary visual cortex neural responses to paired-pulse TMS were studied. It was found that ICA removed the TMS-evoked artefacts from the primary visual cortex EEG. In addition, the responses to the paired-pulse stimulation showed no significant differences when compared with the single pulse protocol. Only the spatial spreading of the responses differed significantly. However, the data analysis revealed several problems in the experimental design that need to be fixed before reliable conclusions can be drawn.Description
Supervisor
Sepponen, RaimoThesis advisor
Silvanto, JuhaKeywords
transcranial magnetic stimulation, TMS, electroencephalography, EEG, evoked potential, visual cortex, phosphene, transkraniaalinen magneettistimulaatio, TMS, aivosähkökäyrä, EEG, herätepotentiaali, näköaivokuori, fosfiini
