如何利用BrainNet Viewer工具包实现EEG功能连接的可视化?

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做过MRI研究的朋友可能对BrainNet Viewer工具包比较熟悉,它是北京师范大学贺永教授团队研发的用于皮层脑区功能连接可视化的开源工具包(如图1所示),目前已经发表的很多国际期刊都在使用BrainNet Viewer进行绘图。
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图1

在使用BrainNet Viewer工具包绘制不同皮层脑区之间的功能连接时,需要首先知道不同皮层脑区的在MNI或Talar系统中的3维坐标,而常用皮层脑区(如AAL 116)的3维坐标一般都会默认包含在工具包中,使用时直接调用即可。那么,如果使用BrainNet Viewer工具包对EEG功能连接进行可视化的话,不同EEG电极投射在皮层上的3维坐标如何确定呢?幸运的是,已经有研究者对此进行了研究,建立了不同EEG电极投射在皮层上的3维坐标。
Okamoto等研究者[1] 所建立的10-20导联系统19个电极在皮层上的3维坐标如下表1所示:
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表1

而Koessler等研究者[2]建立了10-10导联系统65个电极在皮层上的3维坐标,具体参见参考文献[2]。
这里,笔者以Okamoto等研究者[1] 所建立的10-20导联系统19个电极在皮层上的3维坐标为例,说明如何利用BrainNet Viewer工具包实现EEG功能连接的可视化。
1)首先,建立19个电极的节点文件,即在txt文档中按照如下格式输入19个电极的3维度坐标,前3列数表示x、y、z 3维坐标(这里是Talar坐标),第四列数表示节点的颜色,第五列数字表示节点的大小,最后一列表示节点名字,这里是各个电极的名字;输入19个电极的这些信息后,把txt文档的后缀改成.node,命名为1020EEGelectrode19channel.node;
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图2

2)这里,为了便于说明,笔者随机生成一个1919的矩阵,表示19个电极之间的功能连接;这个1919的矩阵,同样保存成txt文档,并把后缀修改成.edge,命名为19channeledges.edge,如图3所示:
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图3

3)在Matlab命令窗口中输入BrainNet命令打开BrainNet Viewer工具包,工具包界面如图1所示。点击File>Load file,在Surface file、Data file(node)、Data file(edge)中依次选入BrainMesh_ICBM152.nv、1020EEGelectrode19channel.node、19channeledges.edge。
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图4
点击OK,并设置相关显示参数,即可实现EEG功能连接的可视化,如图5所示(这里只显示了强度前20%的功能连接):
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图5

此外,关于BrainNet Viewer工具包的具体使用方法和参数设置,请参考文献[3]。

参考文献:

[1]OkamotoM , Dan H , Sakamoto K , et al. Three-dimensional probabilistic anatomical cranio-cerebral correlation via the international 10–20 system oriented fortranscranial functional brain mapping[J]. NeuroImage, 2004, 21(1):99-111.

[2]KoesslerL , Maillard L , Benhadid A , et al. Automated cortical projection of EEG sensors: Anatomical correlation via the international 10–10 system[J].Neuroimage, 2009, 46(1):64-72.

[3]MingruiX , Jinhui W , Yong H , et al. BrainNet Viewer: A Network Visualization Tool for Human Brain Connectomics[J]. PLoS ONE, 2013, 8(7):e68910-.

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