便携式神经影像技术（功能性近红外光谱成像）推动了对以往难以触及地区人脑研究的发展，此处指位于农村的科特迪瓦。方法学上的创新以及文化适配性神经影像方案的开发，使得研究人员能够在贫困与逆境程度较高的环境中，开展关于大脑发育及儿童学习成果的全新研究。
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本文内容
摘要
摘要
便携式神经影像技术为研究脑功能和脑发育带来了新的进展，使得以往难以接触的人群和偏远地区的研究成为可能。本文展示了在科特迪瓦农村村庄环境中，应用野外功能近红外光谱成像（fNIRS）技术研究儿童语言、阅读及认知发展的方法。通过方法学上的创新以及文化适配性神经影像协议的建立，实现了 首次深入研究在较少被关注的环境中儿童大脑发育与学习成果之间的关系。本文展示了移动实验室的运输与搭建方案，探讨了现场神经影像与实验室神经影像的差异与注意事项，并提供了制定神经影像知情同意程序以及与当地政府和科研合作伙伴建立有意义的长期合作关系的指导。便携式神经影像方法可用于研究复杂的儿童发展背景，包括严重贫困和逆境对大脑发育的影响。本文所述方案专为在科特迪瓦实施而开发，该国是全球最主要的可可产地，可可产业中童工现象的报道屡见不鲜。然而，目前对童工现象如何影响儿童大脑发育与学习能力仍知之甚少。现场神经影像技术有望为这些紧迫问题以及全球儿童的发展研究提供新的见解。
引言
便携式功能性近红外光谱成像（fNIRS）使得在实验室外、以往难以触及的环境中或针对研究较少的人群开展脑功能与脑发育研究成为可能。目前认知神经科学领域的大部分知识来源于在西方国家的大学或医院实验室环境中进行的成像研究。这种研究设计无形中导致了一个鲜被提及的研究问题：当前关于大脑的许多认知主要基于那些能够方便进入（主要是西方国家）实验室环境的受试者所开展的研究。也就是说，大多数神经影像学研究的参与者通常居住在靠近神经影像实验室的区域，并拥有参与研究所需的时间和资源。作为一门学科，认知神经科学旨在理解大脑及其发育影响因素，包括儿童所处环境及其早期生活经历对大脑发育产生的强大影响1,2,3。能够提升该领域在更广泛人类经验范围内研究发育过程的方法，将极大推动人们对大脑发育与塑造其发展的生命经历之间复杂关系的理解。
本文介绍了一种用于野外神经成像的研究方案，该方案专为在撒哈拉以南非洲农村地区（特别是科特迪瓦南部）开展研究而设计。该野外神经成像研究项目的目标是了解在文盲风险较高的环境中儿童阅读能力的发展情况。尽管科特迪瓦的小学入学率高达93%，但该国青年（15至24岁）的识字率仅为53%4。科特迪瓦是全球最主要的可可产地，可可农业领域中约有130万名童工
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方案
本文所述所有方法均已获得特拉华大学机构审查委员会（IRB）的批准。
1. 移动实验室的运输与安装
- 携带fNIRS设备出行
- 运输 fNIRS 设备。
注意：功能性近红外光谱（fNIRS）设备可作为托运行李由主要国际航空公司承运，但必须事先向相关航空公司确认。设备运输限制可能因出发国或目的地国家而异。 alternatively，fNIRS 设备也可通过货运方式运送。 - 了解目的地国家关于携带或运输fNIRS设备的入境规定，并在适用情况下获取相应的进口批准文件。
- 做好检查前的准备工作。
注意：主管部门（例如， 美国运输安全管理局（Transportation Security Administration）保留检查托运行李的权利。脆弱的fNIRS光纤可能在检查过程中受损。请为所有设备准备适当的证明文件随行。
- 运输 fNIRS 设备。
- 领域内必备的实验室设备
- 根据野外气候条件做好准备。
注意：野外环境中的温度和湿度条件与实验室环境可能存在显著差异，这可能影响设备的功能和使用寿命，同时也会影响实验过程中参与者的舒适度。电子设备在高湿度环境（通常高于60%）下运行时，由于过量湿气可能在部件表面凝结并与金属元件发生反应，因而更易受到腐....
- 根据野外气候条件做好准备。
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结果
通过三维数字化仪获得的探头位置数据（图2）可在标准脑模板上进行可视化。使用 NIRS-SPM 的独立注册功能将 fNIRS 通道配准至 MNI 空间25。该空间配准功能可生成每个通道所对应的最大代表性的 MNI 坐标、解剖学标签及布罗德曼分区。
图 2. 数据采集。 （A）将 fNIRS 帽佩戴于受试者头部，并使用三维数字化仪采集位置数据。（B
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讨论
本文介绍了一种适用于偏远地区资源有限环境下的现场神经影像学研究方案。该现场神经影像学方案的关键进展在于首次能够在以往研究不足（或从未研究过）的环境中开展大脑功能及其发育的研究。本方案的关键步骤包括携带并建立一个可在无电力供应和缺乏基础设施的热带气候条件下进行高质量数据采集的移动实验室。本方案提供了与当地科学、教育和政府机构建立紧密合作关系的一般性指导，并强调了当地科学家与来访科学家之间形成长期成功合作时所产生的双向知识交流。本文讨论了如何制定符合当地文化特点的知情同意程序和测试方案，旨在将多种文化视角融入研究方法中。最后，本方案还提供了详细的现场数据采集与数据分析步骤。
本地科学参与及能力建设机遇：
科特迪瓦的本地研究人员，尤其是青年研究人员，在完成学业后面临的主要挑战之一，是缺乏与经验丰富的导师和/或国际合作者共同开展实践研究的机会。为此，研究人员应尽一切努力与相关学科领域的本地研究人员建立稳固的合作关系，并吸纳各个层次的受训人员（本科生、研究生、博士后）。受训人员可利用从该经历中获得的见解.......
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披露
作者无任何利益冲突需要披露。
致谢
本研究得益于雅各布基金会授予 K. Jasinska 的早期职业研究员奖学金（奖学金编号：2015 118455）。作者还希望感谢 Axel Blahoua、Fabrice Tanoh、Ariane Amon、Brice Kanga 和 Yvette Foto 在数据收集和实地支持方面提供的帮助。特别感谢莫阿佩、阿努吉、阿费里和贝库埃芬村庄的家庭和儿童参与本研究项目，并感谢各村庄的热情款待。
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材料
| 姓名 | 公司 | 目录编号 | 评论 |
|---|---|---|---|
| LIGHTNIRS 主机单元套装 120V | Shimadzu | 292-34000-42 | fNIRS 系统组件 |
| 全帽式支架组件 | Shimadzu | 594-07618-01 | fNIRS 系统组件 |
| LIGHTNIRS 连接线缆 | Shimadzu | 567-10976-11 | fNIRS 系统组件 |
| LIGHTNIRS 用光纤组件，1米（8套） | Shimadzu | 567-11350-01 | fNIRS 系统组件 |
| Dell Latitude 笔记本电脑 | Shimadzu（来自 Dell） | 220-97322-00 | 运行 fNIRS 应用程序的主控计算机 |
| PATRIOT SEU（系统电子单元） | POLHEMUS | 1A0453-001 | PATRIOT 系统组件 |
| 电源适配器 | POLHEMUS | 2C0809 | PATRIOT 系统组件 |
| 电源线缆 | POLHEMUS | 17500B-BLK | PATRIOT 系统组件 |
| RS-232 交叉串口线缆 | POLHEMUS | 1C0288 | PATRIOT 系统组件 |
| USB 线缆 | POLHEMUS | 1C0289 | PATRIOT 系统组件 |
| RX2 传感器 10 英尺线缆 | POLHEMUS | 4A0492-20 | PATRIOT 系统组件 |
| TX2 信号源 10 英尺线缆 | POLHEMUS | 4A0506-20 | PATRIOT 系统组件 |
参考文献
- Dawson, G., Ashman, S. B., Carver, L. J. The role of early experience in shaping behavioral and brain development and its implications for social policy. Dev Psychopathol. 12 (4), 695-712 (2000).
- Blair, C., Raver, C. C.
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重印与许可
