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Dados científicos volume 10, número do artigo: 554 (2023) Citar este artigo

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Neste trabalho, apresentamos um conjunto de dados que combina imagem magnética funcional (fMRI) e eletroencefalografia (EEG) para usar como recurso para a compreensão da função cerebral humana nessas duas modalidades de imagem. O conjunto de dados também pode ser usado para otimizar métodos de pré-processamento para dados de imagem coletados simultaneamente. O conjunto de dados inclui gravações coletadas simultaneamente de 22 indivíduos (idades: 23 a 51 anos) em vários estímulos visuais e naturalistas. Além disso, dados fisiológicos, de rastreamento ocular, eletrocardiográficos e cognitivos e comportamentais foram coletados junto com esses dados de neuroimagem. As tarefas visuais incluem um tabuleiro de xadrez cintilante coletado fora e dentro do scanner de ressonância magnética (somente EEG) e gravações simultâneas de EEG-fMRI. As gravações simultâneas incluem descanso, o paradigma visual Inscapes e vários pequenos filmes de vídeo representando estímulos naturalistas. Dados brutos e pré-processados ​​estão disponíveis abertamente para download. Apresentamos este conjunto de dados como parte de um esforço para fornecer dados de acesso aberto para aumentar a oportunidade de descobertas e compreensão do cérebro humano e avaliar a correlação entre a atividade elétrica do cérebro e os sinais dependentes do nível de oxigênio no sangue (BOLD).

A coleta simultânea de dados de eletroencefalografia (EEG) e ressonância magnética funcional (fMRI) é uma abordagem atraente para imagens, pois combina a alta resolução espacial da fMRI com a alta resolução temporal do EEG. A combinação de modalidades permite aos pesquisadores integrar informações espaciais e temporais enquanto superam as limitações de uma única modalidade de imagem1,2. No entanto, a recolha simultânea de dados multimodais requer conhecimentos específicos e os investigadores devem superar vários desafios técnicos para recolher dados com sucesso. Tais desafios podem limitar a sua utilização mais ampla na comunidade científica.

Existem vários desafios técnicos encontrados ao coletar modalidades de imagem simultaneamente. Com o EEG, o principal desafio se deve às diversas fontes de ruído que impactam o sinal gravado. O artefato gradiente é a fonte mais significativa de ruído em gravações simultâneas, causado pelos gradientes do campo magnético durante a aquisição de fMRI, que induzem corrente nos eletrodos de EEG3. Outra fonte de ruído é o sinal do balistocardiograma (BCG), que capta as forças balísticas do sangue no ciclo cardíaco4,5. O artefato BCG surge da pulsação das artérias do couro cabeludo que causa movimento nos eletrodos de EEG e gera voltagem. O artefato BCG é mais pronunciado em campo magnético forte e aumenta com a intensidade do campo6. Além dos artefatos de gradiente e BCG, outras fontes de ruído incluem o compressor de hélio da ressonância magnética7, piscar de olhos8, movimento da cabeça e artefatos respiratórios9. Além disso, durante a coleta de dados de fMRI, um dos principais problemas é o desconforto do paciente ao usar a tampa de EEG no scanner, o que pode causar aumento do movimento da cabeça. Da mesma forma, o tempo de preparação para a recolha de ambos os conjuntos de dados também pode aumentar a carga dos participantes. A coleta simultânea de fMRI e EEG requer a superação de uma variedade de desafios técnicos, mas também requer técnicas avançadas de pré-processamento para superar esses artefatos inevitáveis ​​e produzir um sinal mais limpo. Neste artigo, detalhamos como abordamos vários desafios técnicos encontrados ao registrar EEG-fMRI simultâneos, incluindo estratégias para melhorar a qualidade dos dados.

Para este conjunto de dados, a maioria das tarefas executadas pelos participantes são tarefas de visualização naturalística. Os estímulos naturalistas representam paradigmas considerados mais complexos e dinâmicos do que os estímulos baseados em tarefas10,11. A visão naturalística fornece condições fisiologicamente mais relevantes e produz respostas cerebrais mais próximas das do mundo real12,13,14. Os estímulos naturalistas também contêm estrutura narrativa e fornecem contexto que reflete experiências da vida real14,15. Além disso, descobriu-se que os filmes apresentam alta correlação e confiabilidade intersujeitos16,17, prendem a atenção dos sujeitos18 e melhoram a conformidade relacionada ao movimento e à vigília19. Os filmes naturalistas também são um estímulo ideal para conjuntos de dados multimodais e podem ser úteis na ligação de respostas entre níveis20,21 e espécies22.