En EEG-datamängd med kolfiberslingor vid kognitiva uppgifter och vilotillstånd inne i och utanför MR-skannrar

Varför renare hjärnavbildningar spelar roll

Hjärnskannrar och EEG-kapslar låter forskare iaktta våra sinnen i arbete, men att kombinera dessa verktyg är förvånansvärt stökigt. Magnetisk resonanstomografi (MRI) visar var aktivitet uppstår djupt inne i hjärnan, medan elektroencefalografi (EEG) fångar millisekundsnabba elektriska signaler vid skalpen. När båda används samtidigt översvämmas EEG av brus från kraftfulla magneter och små kroppsrörelser, vilket döljer de signaler forskarna är ute efter. Denna studie presenterar en noggrant utformad datamängd som tar itu med det problemet direkt och erbjuder en renare, mer realistisk bild av hjärnaktivitet under vila och vardagliga tankeuppgifter.

Två fönster mot den arbetande hjärnan

Forskarna registrerade hjärnaktivitet från 39 friska vuxna med EEG och funktionell MRI medan personerna vilade med öppna ögon och utförde två enkla mentala uppgifter. I ett ”visual oddball”-spel såg deltagarna frekventa cirklar och sällsynta stjärnor och räknade tyst hur ofta den sällsynta formen dök upp. I ett ”N-back”-spel såg de en ström av siffror och tryckte på en knapp när ett målnummer visades omedelbart (lätt variant) eller matchade det som visades två steg tidigare (svår variant). Dessa uppgifter är vanliga verktyg för att undersöka uppmärksamhet och arbetsminne, vilket gör datan användbar för många laboratorier världen över.

Inne i och utanför skannern

Avgörande är att varje person genomförde dessa uppgifter både inne i en MRI-skanner och i ett tyst, skärmat rum där endast EEG spelades in. Denna parning gör det möjligt för forskare att ställa en grundläggande fråga: hur mycket förändrar de brusiga förhållandena inne i skannern de signaler vi observerar vid skalpen? Teamet använde också två olika MRI-maskiner för en delmängd av deltagarna, vilket skapade en ”resande deltagare”-design som hjälper forskare att jämföra hur hårdvarudifferenser påverkar datan. Alla inspelningar organiserades i ett standardiserat, maskinläsbart format så att andra grupper kan ansluta filerna direkt till moderna analysrutiner.

Slingor som lyssnar på brus

För att tygla skannerns störningar förlitade sig teamet på en elegant lösning: kolfiberslingor sydda in i EEG-kapslarna. Dessa små slingor fungerar som dedikerade brummikrofoner och fångar upp rörelserelaterade störningar och de subtila pulsdrevna stötar som uppstår när blod rör sig i det magnetiska fältet. Genom att matematiskt subtrahera dessa slingsignaler från EEG kunde forskarna skala bort mycket av det oönskade bruset utan att skada den underliggande hjärnaktiviteten. De kombinerade detta med etablerade rengöringssteg, såsom filtrering, automatisk upptäckt av dåliga kanaler samt borttagning av ögonrörelse‑ och nätverksbrusartefakter.

Sätta signalens kvalitet på prov

För att kontrollera att deras rensning fungerade analyserade teamet styrkan hos elektriska rytmer över frekvenser och tidslåsta svar på specifika händelser. Efter korrigering liknade EEG‑inspelningar tagna inne i skannern de från det tysta rummet: de starkaste skannerrelaterade störningarna var till stor del borta, medan välkända inslag såsom P300‑svaret—ett elektriskt utslag kopplat till att uppmärksamma sällsynta eller viktiga stimuli—förblev synligt både i det visuella oddball‑ och N‑back‑uppgifterna. Samtidigt visade MRI‑datan robusta och anatomiskt rimliga aktiveringsmönster i hjärnregioner kända för att stödja uppmärksamhet och arbetsminne, såsom delar av frontalkortex, parietalloben och lillhjärnan. Skillnader mellan de två skannrarna handlade mest om signalstyrka, inte om vilka regioner som aktiverades.

Ett skarpare verktyg för framtida hjärnforskning

Enkelt uttryckt levererar detta arbete en väl dokumenterad, offentligt tillgänglig datamängd som visar att det är möjligt att spela in hjärnvågor och hjärnbilder samtidigt utan att drunkna i brus. Genom att para ihop inspelningar inne i och utanför skannern, lägga till mätningar från två MRI-system och använda kolfiberslingor för att följa och avbryta oönskade störningar, ger författarna en praktisk ritning för renare multimodala hjärnstudier. Forskare kan nu använda dessa delade data för att testa nya analysmetoder, jämföra hårdvara eller utforska hur uppmärksamhet och minne vecklar ut sig i hjärnan — allt med större förtroende för att de signaler de ser speglar verklig neural aktivitet snarare än maskinens puls.

Citering: Tsutsumi, M., Kishi, T., Ogawa, T. et al. An EEG dataset with carbon wire loops in cognitive tasks and resting state inside and outside MR scanners. Sci Data 13, 351 (2026). https://doi.org/10.1038/s41597-026-06734-1

Nyckelord: simultana EEG och fMRI, hjärnavbildningsdatamängd, artefaktreduktion, arbetsminne, uppmärksamhet