腦磁訊號之量測

本研究共計 18 位無任何精神疾病史的受測者參與這個試驗，全 部皆為女性，年齡介於20 歲到 27 歲之間，年齡平均值為 21.83 ± 1.89 歲。在實驗進行前將對受試者詳細說明實驗流程步驟及相關注意事項，

取得受試者同意後簽訂知情同意書並正式進行腦磁圖儀實驗。

另外受試者需取得頭部三維核磁共振造影(Magnetic Resonance Image, MRI)。利用身體、心靈與文化整合影像研究中心之核磁共振儀 SIEMENS MAGNETOM Prisma (3 Tesla) 取 得 受 測 者 頭 部 T1- weighted MRIs 影像，視野 (Field Of View, FOV) 為 240 mm × 240 mm 可以涵蓋整個頭部，影像解析度0.9 mm × 0.9 mm × 0.9 mm，Slice 厚 度為0.94 mm，固定收取連續縱向切片(Sagittal Slice)共 195 張，作為 腦磁圖儀進行訊號源分析使用。

表一、受試者與年齡資訊紀錄表，含平均歲數與標準差

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本研究需探討大腦皮質活化區域強度對應到受試者在進行工作 記憶試驗之關係，因此必須將腦磁圖儀訊號與MRI 造影後所得受試 者腦部 T1 權重結構影像相互結合。定義受測者的頭部座標(Head Coordinate)，分別為受測者的左耳前(Left Preauricular, LPA)、右耳前 (Right Preauricular, RPA)以及最後的鼻根(Nasion)三點定位座標為決 定頭部坐標系。在定義中，從 L-Preauricular 到 R-Preauricular 的方 向構成Head Coordinate 的正 X 軸，垂直於 X 軸、往 Nasion 的方向 定義為正Y 軸，垂直於 XY 平面並通過頭頂之方向則為正 Z 軸，如 圖十。

在 實 驗 時 為 了 確 認 受 測 者 頭 部 與 腦 磁 圖 儀 系 統 各 感 測 器 間 (SQUID 陣列)的相對位置，因此在受測者的左右耳後及頭部上方額頭 左右個別配戴一個定位線圈(Position Coils)，共計四個定位線圈，如下

Head Coordinate

圖十 頭部座標定義示意圖

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圖十一 受測者配戴定位線圈(Position Coils)，

上圖，頭部最上方左右為Coils-1.2、黑色為地 Coordinate)中的座標 位置。A：前端(Anterior)，

P：後端(Posterior)，L：左側，R：右側。(b) 定

位線圈和MEG 感測器之間的相對位置，如圖

軟 體 將 定 位 線 圈 命 名 為 HPI coils(Host-Port Interface)。

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下一步以空間位置定義儀 FASTRAK，如圖十三(a)，記錄受試者 生理解剖標記(Anatomical Landmarks)包含 Nasion, PAL, PAR 與受測 者頭部定位線圈的相對位置。之後將先前經過運算後所得到4 個定位 線圈位置重疊在受測者頭部座標coil 1 ~ coil 4 的位置，可得知受測者 頭部座標與至MEG 感測器座標之間的相對位置，如圖十三(b)。

主機

定位筆 輸入定位器 輸出定位器

圖十三(a)空間位置定位儀 FASTRAK (b)將受測者的頭部座標上的四個定位線圈與 SQUID 感測器座標中的四個定位線圈位置作重疊，解此將 SQUID 感測器的座標 轉換至受測者的頭部座標。

(a) (b)

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之後分別在每位受測者的 MRI 大腦結構影像上找出左耳前(Left Preauricular, LPA)、右耳前(Right Preauricular, RPA)、鼻根(Nasion)和三 個生理解剖標記位置(Anatomical Landmarks) 如圖十四(a)，並且與 head coordinate 相似，定義出 MRI 影像座標(image coordinate)的三個 座標軸X 、Y 、Z ，使用Brainsuite 軟體將 MRI 數據作影像重建，

如圖十四(b)，建立出受測者腦部模型。最後使用 Brainsuite 影像重建 軟體再分出大腦皮層分區SVReg，如圖十四(c)，作為後續分析使用。

(a) (b)

(c)

圖十四 Image Coordinate (a)受測者的 MRIs，影像中十字 表示選取的解剖標記位置，從左至右分別是位於耳 後的LPA、RPA 為淺綠色點，再來是三個生理解剖 位置分別是AC 為紅色、PC 為橘色、IH 為黃色以 及最後的 Nasion 為深綠色。(b) MRIs 影像重建。

(c)SVReg 大腦皮層分區。

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最後將 MRI 影像由原先使用的影像座標轉換至受測者頭部座標，

使得X= X ，Y =Y 以及Z= Z，整合三個座標系，如圖十五。後續 以 MEG 感測器的位置或是 MEG 測量的大腦磁場分佈、MRI 重建影 像皆可用受測者頭部座標來表示。

圖十五 完成座標轉換後的受測者頭部位置與SQUID 感測器之間的相對位置圖。

19 幕長：0.51 m，寬：0.38 m，解析度：1280*1024))，確保沒有因近視 而造成的視線問題；最後確認光感測器有沒有跟螢幕右下角白色方形 框框貼齊，如下頁圖十六；關上屏蔽屋，重新校準所有感測器，然後 再開始進行實驗。

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圖十六、(a) 確認光感測器有沒有跟螢幕右下角白色方形框框貼齊，(b) 受試者進 入腦磁圖儀系統後，準備實驗。

腦磁圖儀系統取樣頻率設定為 1000 Hz；在實驗前、後分別進行 一次頭部定位，確保重疊 MRI 影像時精準的切合與 MEG 的相對位 置。實驗的設計與呈現均利用 MATLAB 的擴充軟體 Psychtoolbox-3 來播放實驗刺激的工作記憶實驗及指令。Psychtoolbox-3 是一組免費 的擴充軟體，用於視覺和神經科學研究。能使合成和顯示得到精確控 制，讓視覺和聽覺刺激以及與受試者互動變得容易。

實驗結束後，經本實驗腦磁圖儀系統所使用的擴充程式 NGINX 系統底下的 Acquisition 軟體，可得 306 通道的腦磁訊號記錄圖以及 每個感測器訊號。在下一節數據分析的部分會對原始資料分段、濾波 等。

(a) (b)

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