Kurzbeschreibung
Die Magnetoenzephalographie (MEG) ist eine neurowissenschaftliche Technik mittels der Gehirnaktivität noninvasiv mit zeitlich hoher Auflösung erfasst werden kann. Analog wie EEG ist das zugrundeliegende Signal direkt auf neuronale Aktivität zurückzuführen.
Im Unterschied jedoch zum EEG misst das MEG (extrem schwache) Veränderungen des Magnetfeldes an der Kopfoberfläche. Um dies zu erreichen sind neben einer aufwändigen magnetischen Abschirmung, der Einsatz supraleitender Sensoren (sog. SQUIDs) notwendig. Um den supraleitenden Zustand aufrecht zu erhalten ist eine Kühlung mittels flüssigem Helium notwendig.
Das im MEG-Labor des CCNS verhandene TRIUX System von Elekta verfügt über insgesamt 306 Sensoren (102 Magnetometer und 204 Gradiometer) die das Signal von insgesamt 102 Positionen abgreifen. Bei Bedarf kann die Ableitung um 128 EEG Elektroden erweitert werden. Die Abtastrate des Gerätes beträgt bis zu max. 10kHz.
Das Labor wird von Partnern der CDK v.a. klinisch (vorwiegend zur Epilepsiediagnostik) und von Forscher/innen der PLUS im Rahmen kognitiv neurowissenschaftlicher Studien eingesetzt. Für den letzteren Bereich erlaubt eine breite Palette modernster Stimulationsgeräte (u.a. visuell, auditorisch, somatosensorisch) experimentelle Vielfalt und Flexibilität. Eine Besonderheit sind des Weiteren zwei simultan steuerbare Geräte zur transkraniellen elektrischen Hirnstimulation, deren Wirkung man "online" mittels MEG untersuchen kann. Das TRIUX System wurde mit einem geschlossenen System zur Helium-Wiedergewinnung installiert, das neben den Kosten auch Zeit erspart indem die wöchentlichen "Refills" entfallen.
Ansprechperson
Prof. Dr. Nathan Weisz
Research Services
Die Core Facility MEG unterstützt alle Interessent/innen der Salzburger neurowissenschaftlichen Community dabei MEG Studien auf internationalem Top-Niveau durchzuführen. Neben der Bereitstellung des Labors gehört dazu das Trainieren von Usern, Beratung u.a.: a) beim Design, b) bei der Implementierung mittels der Psychophysics Toolbox, c) dem Testen der Experientalskripte (u.a. Triggering und Timing) und d) bei der Auswertung. Bzgl. Letzterem stellt das Team der Core Facility regelmäßig gepflegte und getestete Fieldtrip-basierte Analysepipelines zur Verfügung.
Methoden & Expertise zur Forschungsinfrastruktur
Ein wesentlicher Vorteil dieser Technik ist, dass das Magnetfeld, anders als beim EEG, die zwischenliegenden Schichten (z.B. Schädel, Skalp) unverzerrt durchdringt. Dies bringt i.d.R. ein "saubereres" Signal (besseres SNR) und eine einfachere Handhabung der Modellierung zugrundeliegender Generatoren mit sich. Somit ist neben der zeitlich hohen Auflösung eine für viele Zwecke zufriedenstellende räumliche Auflösung (theoretisch ~1mm) möglich.
Das Elekta TRIUX Gerät erlaubt die Durchführung von Untersuchungen bei denen neuronale Aktivität mit hoher zeitlicher Auflösung (aktuell bis max. 10kHz) abgeleitet werden muss. Dies ist in vielen neurokognitiven sowie klinischen Fragestellungen von hoher Relevanz.
Neben der Betrachtung "evozierter" Hirnantworten ist ein genaues Timing auch nötig um oszillatorische Aktivität auf unterschiedlichen zeitlichen Skalen aufzulösen. Der Einsatz moderner inverser Verfahren (i.d.R. in Kombination mit einem strukturellen MRI) erlaubt Rückschlusse auf (wahrscheinliche) Generatoren. Zusammen mit Verfahren zur Erfassung der Interaktion zwischen diesen Generatoren lässt sich neuronale Netzwerkdynamik mit raum-zeitlich hoher Auflösung untersuchen. Dieser Zugang erhält in den Neurowissenschaften eine immer bedeutendere Stellung.
Zuordnung zur Forschungsinfrastruktur
Fachbereich Linguistik, Universität Salzburg
Fachbereich Zellbiologie, Universität Salzburg
Fachbereich Molekulare Biologie, Universität Salzburg
Christian-Doppler Klinik (CDK), Salzburg
MED-EL Elektromedizinische Geräte Gesellschaft m.b.H.
Sivantos GmbH
Win2Con - Brain-state dependent perception: finding the windows to consciousness
2015-2017
Weisz, N.
ERC - European Research Council
https://uni-salzburg.elsevierpure.com/de/projects/brain-state-dependent-perception-finding-the-windows-to-conscious
ESIT: European School for Interdisciplinary Tinnitus Research
2017-2021
Weisz, N.
EU Horizon 2020
https://uni-salzburg.elsevierpure.com/de/projects/european-school-for-interdisciplinary-tinnitus-research
NAPAS: Monitoring hearing-nerve activity as information source for fitting hearing-aids
2019-2021
Weisz, N.
Sivantos GmbH
https://uni-salzburg.elsevierpure.com/de/projects/monitoring-hearing-nerve-activity-as-information-source-for-fitti
Speech-related neural entrainment in deaf individuals and implications for speech rehabilitation following CI
2018-2023
Weisz, N.
https://uni-salzburg.elsevierpure.com/de/projects/speech-related-neural-entrainment-in-deaf-individuals-and-implica
Doktoratskolleg Imaging the Mind: Connectedness of Cognitive Domains
2019-2023
Weisz, N.
FWF
https://uni-salzburg.elsevierpure.com/de/projects/doktoratskolleg-imaging-the-mind-connectivity-and-higher-cognitiv-2
Entwicklung von 'smart CIs' zur Verbesserung der postoperativen Rehabilitation von Cochlea Implantat Nutzern
2019-2023
Weisz, N.
https://uni-salzburg.elsevierpure.com/de/projects/entwicklung-von-smart-cis-zur-verbesserung-der-postoperativen-reh
Decoding the Adaptive Aging Brain: Neural Dynamics of Multisensory Perception and Integration across the Human Lifespan
2020-2023
Weisz, N.
https://uni-salzburg.elsevierpure.com/de/projects/decoding-the-adaptive-aging-brain-neural-dynamics-of-multisensory
Einfluss von Mund-Nasen-Schutz auf Sprachverständnis
2020-2023
Weisz, N.
https://uni-salzburg.elsevierpure.com/de/projects/impact-of-face-masks-on-speech-comprehension
NAPAS II: Verlängerung: Monitoring hearing-nerve activity as information source for fitting hearing-aids
2021-2023
Weisz, N.
https://uni-salzburg.elsevierpure.com/de/projects/verlängerung-monitoring-hearing-nerve-activity-as-information-sou
Hidden Hearing Loss
2021-2024
Weisz, N.
https://uni-salzburg.elsevierpure.com/de/projects/hidden-hearing-loss
Degradation levels of continuous speech affect neural speech tracking and alpha power differently
2022
Hauswald, A., Keitel, A., Chen, Y., Rösch, S. & Weisz, N.,
European Journal of Neuroscience. 55, 11-12, S. 3288-3302 15 S.
https://doi.org/10.1111/ejn.14912
Direct cochlear recordings in humans show a theta rhythmic modulation of auditory nerve activity by selective attention
2022
Gehmacher, Q., Reisinger, P., Hartmann, T., Keintzel, T., Rösch, S., Schwarz, K. & Weisz, N.,
Journal of Neuroscience. 42, 7, S. 1343-1351 9 S., JN-RM-0665-21
https://doi.org/10.1523/JNEUROSCI.0665-21.2021
Masking of the mouth area impairs reconstruction of acoustic speech features and higher-level segmentational features in the presence of a distractor speaker
2022
Haider, C. L., Suess, N., Hauswald, A., Park, H. & Weisz, N.
NeuroImage. 252, 10 S., 119044.
https://doi.org/10.1016/j.neuroimage.2022.119044
Cochlear activity in silent cue-target intervals shows a theta-rhythmic pattern and is correlated to attentional alpha and theta modulations
2021
Köhler, M. H. A., Demarchi, G. & Weisz, N.
BMC Biology. 19, 1, 13 S., 48
https://doi.org/10.1186/s12915-021-00992-8
Differential attention-dependent adjustment of frequency, power and phase in primary sensory and frontoparietal areas
2021
Suess, N., Hartmann, T. & Weisz, N.
Cortex. 137, S. 179-193 15 S
https://doi.org/10.1016/j.cortex.2021.01.008
A backward encoding approach to recover subcortical auditory activity
2020
Schmidt, F., Demarchi, G., Geyer, F. & Weisz, N.
NeuroImage. 218, 8 S., 116961
https://doi.org/10.1016/j.neuroimage.2020.116961
Auditory cortical alpha/beta desynchronization prioritizes the representation of memory items during a retention period
2020
Weisz, N., Kraft, N. G. & Demarchi, G.,
eLife. 9, 20 S., e55508
https://doi.org/10.7554/eLife.55508
Decoding across sensory modalities reveals common supramodal signatures of conscious perception
2020
Sanchez, G., Hartmann, T., Fuscà, M., Demarchi, G. & Weisz, N.
Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 117, 13, S. 7437-7446 10 S
https://doi.org/10.1073/pnas.1912584117
Automatic and feature-specific prediction-related neural activity in the human auditory system
2019
Demarchi, G., Sanchez, G. & Weisz, N.
Nature Communications. 10, 1, 11 S., 3440
https://doi.org/10.1038/s41467-019-11440-1
Prestimulus feedback connectivity biases the content of visual experiences
2019
Rassi, E., Wutz, A., Müller-Voggel, N. & Weisz, N.
Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 116, 32, S. 16056-16061 6 S
https://doi.org/10.1073/pnas.1817317116
A Visual Cortical Network for Deriving Phonological Information from Intelligible Lip Movements
2018
Hauswald, A., Lithari, C., Collignon, O., Leonardelli, E. & Weisz, N.
Current Biology. 28, 9, S. 1453–1459
https://doi.org/10.1016/j.cub.2018.03.044
tACS-mediated modulation of the auditory steady-state response as seen with MEG
2018
Hyvärinen, P., Choi, D., Demarchi, G., Aarnisalo, A. A. & Weisz, N.
Hearing Research. 364, S. 90-95 6 S.
https://doi.org/10.1016/j.heares.2018.03.023
Faith and oscillations recovered: On analyzing EEG/MEG signals during tACS
2017
Neuling, T., Ruhnau, P., Weisz, N., Herrmann, C.S. &, Demarchi, G.
NeuroImage, 147, 960-963
http://dx.doi.org/10.1016/j.neuroimage.2016.11.022
Interpretability of Multivariate Brain Maps in Linear Brain Decoding: Definition, and Heuristic Quantification in Multivariate Analysis of MEG Time-Locked Effects
2017
Kia, S. M., Vega-Pons, S., Weisz, N., & Passerini, A.
Frontiers in Neuroscience, 10(619)
http://dx.doi.org/10.1093/cercor/bhw138
The Tactile Window to Consciousness is Characterized by Frequency-specific Integration and Segregation of the Primary Somatosensory Cortex
2016
Frey, J., Ruhnau, P., Leske, S., Siegel, M., Braun, C., & Weisz, N.
Scientific Reports, 6: 20805
http://dx.doi.org/10.1038/srep20805
Limbic areas are functionally decoupled and visual cortex takes a more central role during fear conditioning in humans
2016
Lithari, C., Moratti, S., & Weisz, N.
Scientific Reports, 6: 29220
http://dx.doi.org/10.1038/srep29220
Large-scale network-level processes during entrainment
2016
Lithari C., Sanchez-Garcia, C., Ruhnau, P., & Weisz, N.
Brain Research, 1635, 143–152
http://dx.doi.org/10.1016/j.brainres.2016.01.043
Flicker-Driven Responses in Visual Cortex Change during Matched-Frequency Transcranial Alternating Current Stimulation
2016
Ruhnau, P., Keitel, C., Lithari, C., Weisz, N., & Neuling, T.
Frontiers in Human Neuroscience, 10: 184
http://dx.doi.org/10.3389/fnhum.2016.00184
Eyes wide shut: Transcranial alternating current stimulation drives alpha rhythm in a state dependent manner
2016
Ruhnau, P., Neuling, T., Fusca, M., Herrmann, C.S., Demarchi, G., & Weisz, N.
Scientific Reports, 6: 27138
http://dx.doi.org/10.1038/srep27138
Cross-modal distractors modulate oscillatory alpha power: the neural basis of impaired task performance
2016
Weise, A., Hartmann, T., Schröger, E., Weisz, N., & Ruhnau, P.
Psychophysiology, 53(11), 1651–1659
http://dx.doi.org/10.1111/psyp.12733
Alpha suppression and connectivity modulations in left temporal and parietal cortices index partial awareness of words
2016
Magazzini, L., Ruhnau, P., & Weisz, N.
NeuroImage, 133, 279-287
http://dx.doi.org/10.1016/j.neuroimage.2016.03.025
Spatially resolved time-frequency analysis of odour coding in the insect antennal lobe
2016
Paoli, M., Weisz, N., Antolini, R., & Haase, A.
European Journal of Neuroscience, 44(6), 2387-2395
http://dx.doi.org/10.1111/ejn.13344
Beta Band Modulations underlie Action Representations for Movement Planning
2016
Turella, L., Tucciarelli, R., Oosterhof, N.N., Weisz, N., Rumiati, R., & Lingnau, A.
Neuroimage, 136, 197–207
http://dx.doi.org/10.1016/j.neuroimage.2016.05.027
Temporal integration windows in neural processing and perception aligned to saccadic eye movements
2016
Wutz, A., Muschter, E., van Koningsbruggen, M.G., Weisz, N., & Melcher, D.
Current Biology, 26, 1659–1668
http://dx.doi.org/10.1016/j.cub.2016.04.070