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Combining EEG and fMRI in emotion research: How to approach its results

Die Kombination von EEG und fMRI in der Emotionsforschung- Interpretation der Ergebnisse

  • Magnet Resonance Imaging (MRI) and Electroencephalography (EEG) are tools used to investigate the functioning of the working brain in both humans and animal studies. Both methods are increasingly combined in separate or simultaneous measurements under the assumption to benefit from their individual strength while compensating their particular weaknesses. However, little attention has been paid to how statistical analyses strategies can influence the information that can be retrieved from a combined EEG fMRI study. Two independent studies in healthy student volunteers were conducted in the context of emotion research to demonstrate two approaches of combining MRI and EEG data of the same participants. The first study (N = 20) applied a visual search paradigm and found that in both measurements the assumed effects were absent by not statistically combining their results. The second study (N = 12) applied a novelty P300 paradigm and found that only the statistical combination of MRI and EEG measurements was able to disentangle the functional effects of brain areas involved in emotion processing. In conclusion, the observed results demonstrate that there are added benefits of statistically combining EEG-fMRI data acquisitions by assessing both the inferential statistical structure and the intra-individual correlations of the EEG and fMRI signal.
  • Funktionelle Magnet-Resonanz-Tomographie (fMRT) und Elektroenzephalographie (EEG) sind die bevorzugten Instrumente, zum Untersuchen der Funktion des Gehirns beim Menschen. Beide Methoden werden zunehmend in getrennten oder gleichzeitigen Messungen kombiniert verwendet. Dies geschieht unter der Annahme, dass die Kombination von den individuellen Stärken beider Verfahren profitiert und die besonderen Schwächen ausgleicht. Allerdings wurde bisher wenig beachtet, wie statistische Analysestrategien die Informationen, die aus einer kombinierten EEG-fMRT-Studie gewonnen werden können, beeinflussen. Es wurden zwei unabhängige Studien an gesunden Freiwilligen durchgeführt um zwei Ansätze der Kombination von fMRT- und EEG-Daten zu untersuchen. Die erste Studie (N = 20) verwendete ein visuelles Suchparadigma. Bei beiden Methoden waren die angenommenen Effekte ohne eine statistische Kombination ihrer Ergebnisse nicht signifikant. Die zweite Studie (N = 12) verwendete ein novelty P300-Paradigma. Es fand sich, dass nur die statistische Kombination von fMRT- und EEG-Messungen in der Lage war, die funktionellen Auswirkungen der experimentellen Bedingungen auf die beteiligten Hirnareale zu entwirren. Zusammenfassend zeigen die Ergebnisse, dass die statistische Integration von EEG- und fMRI-Daten einen zusätzlichen Nutzen bringt. Zur Beurteilung funktionaler Gleichheit sollte sowohl die Interferenzstatistische Struktur als auch die intra-individuelle Korrelationen der EEG-und fMRI-daten beachtet werden.

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Metadaten
Author:Patrick Britz
URN:urn:nbn:de:hbz:385-8707
Advisor:Ewald Naumann
Document Type:Doctoral Thesis
Language:English
Date of completion:2014/06/18
Publishing institution:Universität Trier
Granting institution:Universität Trier, Fachbereich 1
Date of final exam:2014/03/13
Release Date:2014/06/18
Tag:Emotion
EEG; Emotion; Fear; fMRI
GND Keyword:Aufmerksamkeit; Elektroencephalogramm; Elektroencephalographie; Funktionelle Kernspintomographie; Furcht; Gefühl
Institutes:Fachbereich 1 / Psychologie
Dewey Decimal Classification:1 Philosophie und Psychologie / 15 Psychologie / 150 Psychologie

$Rev: 13581 $