Электрическая импедансная томография активности головного мозга человека с помощью двумерного кольца электродов на коже головы

Ранее электрическая импедансная томография (ЭИТ) использовалась для визуализации снижения импеданса в оголенной коре мозга кроликов во время мозговой активности. Эти изменения связаны с увеличением объема крови в области стимулированной коры: поскольку сопротивление крови ниже, чем у мозговой ткани, импеданс снижается. При мозговой активности у человека сходные изменения кровотока выявлялись с помощью позитронно-эмиссионной томографии (ПЭТ) и функциональной магнитно-резонансной томографии (фМРТ). Если объем крови также изменяется, то импеданс коры головного мозга человека во время мозговой активности должен меняться; теоретически это можно визуализировать с помощью ЭИТ. Данные ЭИТ регистрировали с кольца из 16 электродов на коже головы в 34 записях у 19 взрослых добровольцев до, во время и после стимуляции: (1) зрительным стимулом в виде шахматного паттерна с частотой 8 Гц или (2) сенсорной стимуляцией срединного нерва на уровне запястья электрическим прямоугольным импульсом с частотой 3 Гц. Во всех экспериментах выявлялись воспроизводимые изменения импеданса с временной динамикой, сходной со стимулом. Значимые изменения импеданса наблюдались в 21 ± 5% (n = 16, среднее ± стандартная ошибка среднего) и 19 ± 3% (n = 18) измерений электродов при зрительном и соматосенсорном парадигмах соответственно. Восстановленные двумерные изображения ЭИТ показывали воспроизводимые изменения импеданса в приблизительной области стимулированной коры в 7 из 16 зрительных и 5 из 18 соматосенсорных экспериментов. Это демонстрирует, что воспроизводимые изменения импеданса можно измерять во время мозговой активности человека. В конечных изображениях присутствовал пространственный шум; причины этого и стратегии его уменьшения в будущих исследованиях обсуждаются.