Combined EEG and fMRI for the investigation of loudness dependence of auditory evoked potentials (LDAEP)

Arrubla, Jorge; Shah, Nadim Joni; Wiesmann, Martin

doi:urn:nbn:de:hbz:82-rwth-2015-042707

Combined EEG and fMRI for the investigation of loudness dependence of auditory evoked potentials (LDAEP) = Kombinierte EEG und fMRT zur Untersuchung der Lautstärkeabhängigkeit von auditorischen evozierten Potentialen

Arrubla, Jorge

2015 & 2016

Verantwortlichkeitsangabevorgelegt von Jorge Andrés Arrubla Martínez

ImpressumAachen 2015

Aachen, Techn. Hochsch., Diss., 2015

Veröffentlicht auf dem Publikationsserver der RWTH Aachen University 2016

Genehmigende Fakultät
Fak10

Hauptberichter/Gutachter
Shah, Nadim Joni (Thesis advisor) ; Wiesmann, Martin (Thesis advisor)^RWTH*

Tag der mündlichen Prüfung/Habilitation
2015-08-11

Online
URN: urn:nbn:de:hbz:82-rwth-2015-042707
URL: http://publications.rwth-aachen.de/record/481627/files/481627.pdf
URL: http://publications.rwth-aachen.de/record/481627/files/481627.pdf?subformat=pdfa

Einrichtungen

Lehr- und Forschungsgebiet Physik der Magnetresonanztomographie in den Neurowissenschaften (FZ Jülich) (535000-5)

Inhaltliche Beschreibung (Schlagwörter)
Medizin (frei)

Thematische Einordnung (Klassifikation)
DDC: 610

Kurzfassung
Einleitung: die simultane Aufnahme der Elektroenzephalografie (EEG) und der funktionellen Magnetresonanztomographie (fMRT) Daten ermöglicht eine hohe räumliche und zeitliche Auflösung. In dieser Studie wurden EEG und fMRT kombiniert, um die Hirnstrukturen die bei der Verarbeitung des ansteigenden Schalldruckpegels involviert sind zu erforschen. Methoden: Mittels eines MR (3 Tesla) kompatiblen EEGs, wurden bei 16 gesunden Probanden die EEG Daten simultan mit den fMRT Daten aufgenommen. Töne mit unterschiedlichen Intensitäten wurden den Probanden eingespielt, und die N1/P2-Amplituden wurden als Kovarianten in der fMRT-Analyse benutz, um den Vergleichung zwischen hohen und niedrigen Töne durchzuführen. Zusätzlich wurden eine Varianzanalyse (ANOVA) und eine Region-of-Interest-Analyse (ROI) durchgeführt. Befunde: Durch die Integration der evozierten Potentiale in die fMRT-Analyse war es möglich die Areale zu bestimmen, deren BOLD-Signal eine Kovarianz zu den auditiven Stimuli aufwiesen. Des Weiteren zeigten die ANOVA und ROI Analysen zusätzliche Hirnareale außer der Hörrinde, die bei der auditiven Stimulierung aktiviert wurden. Diskussion: die Hörrinde und die Inselrinde spielen eine wichtige Rolle in der Verarbeitung des steigenden Schalldruckpegels. Hohe Töne induzierten zusätzliche Aktivierungen im Pars anterior des Gyrus cinguli, im Operculum, und des Pars Orbitalis der Frontallappen. Bei Tönen mit hoher Intensität wurde des Weiteren eine starke Reaktion in der Sehrinde befunden, welche die Präsenz von „cross-modalen“ Effekten suggeriert.

Introduction: Simultaneous recording of electroencephalography (EEG) and functional magnetic resonance imaging (fMRI) provides high spatial and temporal resolution. In this study EEG and fMRI were combined to investigate the structures involved in the processing of rising sound pressure levels. Methods: EEG data were recorded simultaneously with fMRI from 16 healthy volunteers using MR compatible devices at 3 T. Tones with different pressure levels were delivered to the volunteers and the evoked N1/P2 amplitudes were included as covariates into the fMRI data analysis in order to compare the brain responses with high and low intensity tones. Additionally, analysis of variance (ANOVA) and region-of-interest (ROI) analysis were performed. Results: The integration of the ERP parameters into the fMRI analysis showed an extended map of areas with covariance of the N1/P2 amplitudes and the BOLD signal related to the auditory stimuli. The ANOVA and ROI analyses also revealed additional brain areas apart from the primary auditory cortex (PAC) which were active with the auditory stimulation. Discussion: The PAC and the insula play an important role in the processing of rising sound pressure levels. Additional activations of the anterior cingulate cortex, the opercular cortices and the orbito-frontal cortex were induced by the high intensity tones. A strong response of the visual cortex was also found with the high intensity tones, suggesting the presence of cross-modal effects.

OpenAccess:
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