一个用于研究意识视觉感知的开放式多中心MEG-EEG数据集

时间:2026年5月30日
来源:Scientific Data

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研究人员展示了一个大规模、多中心的脑磁图(MEG)和脑电图(EEG)同步记录数据集,结合眼动追踪数据和高分辨率结构磁共振成像(T1);并补充了颅内脑电图(iEEG)和功能磁共振成像(fMRI)数据集。数据通过两种意识神经科学理论——全局神

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研究人员展示了一个大规模、多中心的脑磁图(MEG)和脑电图(EEG)同步记录数据集,结合眼动追踪数据和高分辨率结构磁共振成像(T1);并补充了颅内脑电图(iEEG)和功能磁共振成像(fMRI)数据集。数据通过两种意识神经科学理论——全局神经元工作空间理论(GNWT)和整合信息理论(IIT)——的倡导者之间的对抗性合作获得。数据集包括100名个体(平均年龄22.79 ± 3.59岁,54名女性,全部右利手)的记录,来自两个研究中心(英国和中国),使用标准化数据采集协议。实验中,参与者执行非速度化的Go/No-Go目标检测任务,暴露于四种类别(面孔、物体、字母、伪字体)的视觉刺激,呈现不同方向(正面、左视、右视)、不同时长(0.5、1.0、1.5 s)和不同任务条件。数据质量根据脑成像数据结构(BIDS)进行评估和组织,并附有大量元数据以提高可重用性。
理解意识与神经过程之间的关系是当代科学最重大的挑战之一。在最近应对这一挑战的尝试中,Cogitate对抗性合作对比了两种意识神经科学理论:全局神经元工作空间理论(GNWT)和整合信息理论(IIT)。为了检验这些理论的预测,研究人员设计了严格的实验,收集了多模态数据,包括功能磁共振成像(fMRI)、颅内脑电图(iEEG)和同步脑磁图-脑电图(MEG-EEG)。本文聚焦于后者,即同步MEG-EEG数据集。现有高质量MEG-EEG数据集,特别是针对视觉意识体验的大样本数据较为稀缺。例如,人脑连接组计划(HCP)、剑桥衰老与神经科学中心(Cam-CAN)和威尔士高级神经影像数据库(WAND)等项目主要关注脑连接和年龄相关机制,而非意识感知。相比之下,Cogitate数据集专门设计用于研究感知机制及其与任务表现的关系,可作为连接大规模脑网络与细粒度认知机制的桥梁。因此,该数据集对于测试意识理论的核心预测具有重要意义,并为更广泛的神经科学研究社区提供了宝贵资源。研究人员在英国伯明翰大学(UoB)和中国北京大学(PKU)两个中心,招募了100名健康参与者(平均年龄22.8 ± 3.6岁,54名女性,全部右利手)。使用标准化数据采集协议,收集了同步MEG-EEG记录、眼动追踪数据和高分辨率结构磁共振成像(T1加权MRI)。实验范式为非速度化的Go/No-Go目标检测任务,参与者暴露于四种类别(面孔、物体、字母、伪字体)的视觉刺激,呈现不同方向(正面、左视、右视)、不同时长(0.5、1.0、1.5 s)和不同任务条件(目标、任务相关非目标、任务无关非目标)。该研究发表于《Scientific Data》期刊。为开展研究,研究人员采用了几个主要关键技术方法。首先,使用标准化设备进行数据采集:306通道TRIUX MEG系统(集成EEG)、EyeLink 1000 Plus眼动仪和PROPixx DLP LED投影仪。其次,制定了标准化操作程序(SOP)以确保两个中心实验流程一致。第三,实施了多层级质量控制协议,包括数据完整性、行为表现和神经信号质量检查。第四,数据遵循脑成像数据结构(BIDS)标准进行组织和共享,以支持可重复性和再利用。数据来源为英国和中国两个中心的参与者队列。研究结果表明,数据集具有高质量和跨站点一致性。行为上,参与者表现出高平均命中率(97.5%)和低误报率(0.6%),眼动追踪显示稳定注视精度(93.1%)。技术验证包括数据质量检查、行为表现分析和神经信号评估。例如,全局场功率(GFP)分析显示MEG和EEG诱发反应在站点间高度一致;功率谱密度(PSD)分析确认了预期的1/f频谱特性和可比信噪比。数据预处理采用了Maxwell滤波(信号空间分离,SSS)用于MEG,PREP管道用于EEG,以及独立成分分析(ICA)去除伪迹。数据集以BIDS格式共享,包含原始数据和转换后数据,支持广泛再利用。平台如XNAT允许交互式访问和选择性检索。研究人员强调,该数据集可用于测试意识理论的核心预测,例如神经活动的解剖定位和时间动态,以及功能连接模式。此外,数据集可促进视觉感知、工作记忆等基本机制的研究,并支持多模态融合技术的开发。总之,本研究提供了大规模、多中心的同步MEG-EEG数据集,为意识神经科学和认知研究提供了重要资源。

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