Present and future of simultaneous EEG-fMRI

Abstract

The brain's activity can be measured in numerous complementary ways, including electroencephalography (EEG) and functional magnetic resonance imaging (fMRI). The simultaneous acquisition of EEG and fMRI was originally developed to make the localization of the generators of often subtle pathological activity commonly observed in EEG recordings of patients with epilepsy more sensitive and spatially accurate by mapping their hemodynamic correlates. Now, the value of the information provided by simultaneous EEG-fMRI is being evaluated in a clinical context, while in parallel, more sophisticated data analysis techniques, e.g. with electrical source imaging or dynamic causal modeling, have begun to be applied to increase the technique's sensitivity and allow the study of brain network structure. Beyond its clinically oriented application in epilepsy, simultaneous EEG-fMRI recording has now gained interest as a tool for basic and systems human neuroscience, e.g. the study of neuro-vascular coupling and cognitive studies. In this review, we give an overview over the current use of simultaneous EEG-fMRI, its applications to the study of epilepsy as well as human cognition and systems neuroscience and ongoing and anticipated methodological developments.

EEG microstates as a tool for studying the temporal dynamics of whole-brain neuronal networks: A review

“…investigating such associations involves the use of simultaneous EEG-fMRI (Laufs et al, 2008;Michel and He, 2011;Mulert, 2013;Rosenkranz and Lemieux, 2010). Using such methods, several studies have examined the association between fluctuations in the frequency power of spontaneous EEG activity and BOLD signals obtained using fMRI (Goldman et al, 2002;Jann et al, 2009;Laufs et al, 2003;Mantini et al, 2007;Tyvaert et al, 2008).…”

Physiological Monitoring in Human MRS

“…15 Fiberoptic connections may be used to transmit recordings to a computer outside the shielded scanner room. 16 EEG quality itself may be affected by MR data acquisition, because sensitive EEG probes may register artefacts secondary to RF pulses and gradient switching. Advanced data recording strategies and/or post-processing are required to minimize the effects.…”

Cognitive impairments in depression: neuropsychological and MRI-studies

“…С развитием и использованием в психиатрии со-временных неинвазивных технологий, прежде всего МРТ и функциональной МРТ (фМРТ), становится реальной визуализация и количественная оценка ряда структур мозга, локального кровотока и мозго-вого метаболизма в норме и при патологии [16][17][18][19]. Таким образом, есть основания утверждать, что аф-фективные и когнитивные нарушения, расстрой-ства метаболизма нейротрансмиттеров связаны функционально с определенными мозговыми структурами и, вероятно, имеют общие патогенети-ческие радикалы, которые можно обобщить следу-ющим образом: структурные изменения, представ-ленные дисфункциями (атрофия) височно-лобно-базальных морфофункциональных комплексов, эн-торинальной коры, префронтальной, орбитофрон-тальной и медиально-фронтальной коры, а также базальных ганглиев и, в известной мере, зрительно-го бугра.…”

“…Структурно-функциональный подход является наи-более продуктивным и при анализе диагностиче-ской информации при использовании многомо-дальных комплексных измерений. К примеру, к ним относятся одновременная запись ЭЭГ-полиграфии и функциональной МРТ, дуплексное ультразвуко-вое сканирование, сопоставление данных КТ/МРТ с данными позитронно-эмиссионной томографии (ПЭТ), сопоставление результатов инструменталь-ных исследований с клиническими и нейропсихо-логическими характеристиками [17,20].…”