Statistical parametric mapping of LORETA using high density EEG and individual MRI: Application to mismatch negativities in Schizophrenia
Human Brain Mapping 17(3), 168-178
Abstract
We describe a method for the statistical parametric mapping of low resolution electromagnetic tomography (LORETA) using high-density electroencephalography (EEG) and individual magnetic resonance images (MRI) to investigate the characteristics of the mismatch negativity (MMN) generators in schizophrenia. LORETA, using a realistic head model of the boundary element method derived from the individual anatomy, estimated the current density maps from the scalp topography of the 128-channel EEG. From the current density maps that covered the whole cortical gray matter (up to 20,000 points), volumetric current density images were reconstructed. Intensity normalization of the smoothed current density images was used to reduce the confounding effect of subject specific global activity. After transforming each image into a standard stereotaxic space, we carried out statistical parametric mapping of the normalized current density images. We applied this method to the source localization of MMN in schizophrenia. The MMN generators, produced by a deviant tone of 1,200 Hz (5% of 1,600 trials) under the standard tone of 1,000 Hz, 80 dB binaural stimuli with 300 msec of inter-stimulus interval, were measured in 14 right-handed schizophrenic subjects and 14 age-, gender-, and handedness-matched controls. We found that the schizophrenic group exhibited significant current density reductions of MMN in the left superior temporal gyrus and the left inferior parietal gyrus (P < 0. 0005). This study is the first voxel-by-voxel statistical mapping of current density using individual MRI and high-density EEG.
Korean summary
고밀도 뇌파(EEG)와 개인별 MRI를 결합하여 대뇌피질 전류밀도 영상을 복셀 단위로 통계 지도화하는 방법을 제안하고, 조현병 환자의 불일치 음전위(MMN) 발생원에 적용한 연구입니다. 개인 해부 영상 기반의 현실적 두부 모델과 LORETA로 128채널 EEG의 두피 전위 분포에서 전류밀도 영상을 재구성한 뒤, 강도 정규화와 표준 공간 변환을 거쳐 통계적 파라미터 지도화(SPM)를 수행했습니다. 나이·성별·손잡이를 맞춘 대조군과 비교했을 때 조현병 환자는 좌측 상측두이랑과 좌측 하두정이랑에서 MMN 전류밀도가 유의하게 감소해 있었습니다. 개인 MRI와 고밀도 EEG를 함께 이용한 복셀 단위 전류밀도 통계 지도화를 처음으로 시도한 연구로, EEG 신호원 영상의 집단 비교 방법을 제시했다는 점에서 의미가 있습니다.