قياس وظائف المخ Neuromagnetic في مرحلة ما قبل المدرسة والأطفال MEG الحجم مخصص

مرحبا ، أنا ستيفن كرين. أنا مدير مشارك لمختبر أبحاث الدماغ KIT Macquarie. المختبر جزء من مركز ماكواري للعلوم المعرفية في جامعة ماكواري في سيدني ، أستراليا.

مرحبا ، أنا إيلا ديسان وأعمل في مركز ماكواري للعلوم المعرفية في جامعة ماكواري. مرحبا ، أنا ميلاني ريد وأعمل في مركز ماكواري للعلوم المعرفية. في جامعة ماكواري ، نستخدم التصوير المغناطيسي للدماغ أو MEG لدراسة آليات الدماغ الكامنة وراء الاكتساب السريع للغة لدى الأطفال الذين تتراوح أعمارهم بين سنتين إلى ست سنوات.

يقيس MEG المجالات المغناطيسية التي تنتجها قشرة الدماغ. باستخدام MEG ، يمكننا ملاحظة مناطق الدماغ النشطة أثناء معالجة اللغة وكيف تتفاعل هذه المناطق المختلفة. هناك تحديان في العمل مع الأطفال الصغار باستخدام أي نظام تصوير للدماغ.

أولا ، بيئة المختبر النموذجية ليست صديقة للأطفال. ثانيا ، للمشاركة في دراسة MEG ، يجب توجيه الأطفال إلى تقليل الحركة إلى الحد الأدنى ، ويطلب منهم حضور مهمة لفترة طويلة من الزمن. لذلك كان من المهم بالنسبة لنا تطوير بروتوكول يمكننا من استخدام MEG بينما يكون ممتعا للأطفال.

ومع ذلك ، فإن فوائد MEG تفوق بكثير التحديات. يعد MEG أداة قيمة لقياس وظائف المخ عند الأطفال بسبب دقته الزمنية العالية للغاية ودقته المكانية الجيدة ، ولأنه غير جراحي تماما ، فإنه لا يشكل أي خطر يمكن تصوره على الأنسجة العصبية للأطفال. على عكس MEG ، استخدمت تقنيات التصوير العصبي الأخرى مجالات مغناطيسية قوية ومستحضرات صيدلانية مشعة قد تشكل خطرا على الأطفال الصغار.

تتمثل إحدى الميزات الرئيسية لنظام MEG للأطفال في أنه مصمم خصيصا للاستخدام مع الأطفال الصغار. تم تطوير نظام الحجم المخصص بالتعاون مع معهد كاناوا للتكنولوجيا وشركة يوكوجاوا للكهرباء. في الفيديو التالي ، سنشرح سبب ضرورة تطوير نظام MEG مخصص للأطفال ، وسنوضح لك كيف نبدأ في إعداد الأطفال للدراسة في نظام MEG.

لذا انضم إلينا في الدقائق القليلة القادمة وسنعرض لك المختبر. سنشرح الخطوات التي اتخذناها لجعل الأطفال يستمتعون بالمشاركة في دراستنا. يحتوي المختبر على نظامين MEG موجودين في نفس الغرفة ذات الشكل المغناطيسي.

يتكون نظام البالغين من 160 مستشعرا موزعة بالتساوي داخل خوذة MEG ، والتي توفر تغطية كاملة للرأس. يتميز نظام MEG للأطفال بتصميم مماثل ، ولكنه يحتوي على 64 مستشعرا مما يجعل الخوذة أصغر حجما ومناسبة تماما لمرحلة ما قبل المدرسة والرضع. التصوير المغناطيسي للدماغ أو التصوير هو تقنية تصوير عصبي تقيس نشاط الخلايا العصبية مباشرة.

يمكن ل MEG اكتشاف وتضخيم المجالات المغناطيسية الخافتة الناتجة عن الآلاف من الخلايا العصبية النشطة في قشرة الدماغ. يمكن اكتشاف هذه المجالات المغناطيسية الضعيفة بسهولة بواسطة أجهزة استشعار خاصة تعرف باسم الحبار أو أجهزة التداخل الكمي فائقة التوصيل. هناك حاجة إلى تقنية فائقة التوصيل لتشغيل أنظمة MEG.

تتطلب المستشعرات التبريد بالهيليوم السائل عند 270 درجة مئوية تحت الصفر. يوضح التسلسل التالي الأنظمة التي يتم إعادة تعبئتها بالهيليوم السائل ، وهو ما يجب القيام به على أساس أسبوعي. يمثل الهيليوم السائل معظم تكاليف تشغيل نظام MEG.

المجالات المغناطيسية من الدماغ صغيرة للغاية مقارنة بالمجالات المغناطيسية التي تنتجها جميع المعدات في المختبر الحديث. هذا يعني أنه يجب وضع أنظمة MEG في غرفة محمية مغناطيسيا. الغرفة المحمية في مختبرنا مبنية من ثلاث طبقات من بيرلو وطبقة واحدة من النحاس.

تزن الغرفة حوالي 8.5 طن ، وكان لا بد من تقوية أرضية المختبر بشكل خاص لتحمل وزنها. تمثل تكلفة الغرفة المحمية مغناطيسيا ثلث إلى نصف التكلفة الرأسمالية لنظام MEG. تحتوي الغرفة على عدد من المنافذ في الجانب بحيث يمكن إسقاط المحفزات البصرية في الغرفة ويمكن تشغيل أنواع أخرى من المعدات من خلال كابلات الألياف البصرية.

يقيس MEG المجالات المغناطيسية التي تنتجها الخلايا النشطة في الدماغ. تقنية ذات صلة يقيس تخطيط كهربية الدماغ المكون الكهربائي لهذه المجالات. مخطط كهربية الدماغ هو تقنية أبسط بكثير وأقل تكلفة ، ولكن ليس لديها قدرة meg على توطين النشاط في الدماغ.

بالنسبة للدراسات التي أجريت على الأطفال الأكبر سنا والبالغين ، غالبا ما نسجل كلا من مخطط كهربية الدماغ و MEG في نفس الوقت. ومع ذلك ، فإن هذا عادة ما يكون غير عملي مع أطفال ما قبل المدرسة بسبب أطول إعداد الوقت المطلوب لمخطط كهربية الدماغ. نظرا لأن MEG تستخدم أجهزة استشعار مغمورة بالهيليوم السائل ، فإن المستشعرات تكون في مواضع ثابتة داخل خوذة عازلة محكمة الغلق.

تم تصميم خوذة نظام MEG القياسي للبالغين لاستيعاب حوالي 95٪ من رؤوس البالغين. هذا يعني أن أكبر وأصغر الرؤوس لا تتناسب بشكل جيد مع خوذة الكبار. هذه مشكلة خاصة للأطفال في سن ما قبل المدرسة لأن رؤوسهم أصغر من سنتيمترين إلى ثلاثة سنتيمترات في نصف قطرها من رؤوس البالغين.

لأن إشارات MEG تسقط بسرعة كبيرة مع المسافة. هذا يعني أن العديد من الحواس في خوذة البالغين لن تكون فعالة في قياس الإشارات من أدمغة الأطفال. مشكلة أخرى هي أن الأطفال أكثر عرضة لتحريك رؤوسهم في الخوذات الكبيرة أثناء جلسات القياس.

ويؤدي ذلك إلى تدهور إشارات MEG. يظهر هذا المقطع مستشعرات MEG في نظام للبالغين. فيما يتعلق برأس الطفل ، يمكنك أن ترى أن العديد من المستشعرات بعيدة جدا عن سطح الرأس.

هذا هو السبب في أنه من المفيد إنتاج مفاعل خوذة MEG بحجم مخصص ليناسب رؤوس الأطفال في سن ما قبل المدرسة. في هذا المقطع ، يمكنك أن ترى أن مستشعرات نظام MEG للأطفال لدينا كلها قريبة جدا من سطح الرأس. يجب إكمال عدة خطوات قبل أن نتمكن من بدء التجربة.

داخل MSR ، نتحقق مما إذا كان الطفل يحتوي على أي شيء مصنوع من مادة فيريس. هل لديك أي شيء في جيوبك؟ لا ، وقد حصلوا على المركز الثاني.

نلائم الطفل بغطاء يحتوي على خمسة لفائف علامة. ثم نقوم برقمنة شكل رأس الطفل أو رسم رؤوسهم كما نسميها. ثم نضع الطفل داخل MSR أو سفينة الفضاء جاهزا للعب اللعبة أثناء تجهيزنا لربطة العنق.

داخل MSR ، يتم تشغيل فيلم من اختيارهم على الشاشة أعلاه. بمجرد الاستلقاء بشكل مريح ، نغلق الباب ويبدأ هذا الاستحواذ. ستستمر التجربة عادة لمدة 20 دقيقة تقريبا.

ندعو الطفل للعب لعبة داخل سفينة الفضاء أثناء مشاهدته لفيلم صامت. في حالتنا ، يستمع الأطفال إلى سلسلة من الجمل باهتمام ويكررون كلمة الجبن بمجرد سماعها. رائحة الجبن من حقيبة ظهر.

أحسنت. جبنة الجزر ، عمل ممتاز محفزات صوتية ، مثل الكلام الذي يتم توصيله إلى أذني الطفل من خلال الأنبوب البلاستيكي الذي تراه على صدر الطفل. نستخدم قطع أذن رغوية بحجم الطفل لتناسب الأنابيب داخل آذانهم.

أثناء الحصول على البيانات ، تتم مراقبة الطفل بشكل مستمر من خلال فيديو الدائرة المغلقة ، ويمكن للمجربين التواصل مع الطفل من خلال ميكروفون. قبل قياس MEG ، نقوم بإصلاح خمسة ملفات علامة على قبعة السباحة ، والتي يتم وضعها بعد ذلك على رأس الطفل. أثناء قياسات MEG ، يتم استخدامها لقياس ومراقبة موضع الرأس والحركة خلال الحصول على البيانات.

الباحث والوالد ، إذا رغبوا في ذلك ، يبقون مع الطفل في الغرفة المحمية في جميع الأوقات. هذا للتأكد من أن الطفل مرتاح وتقليل الحركة. في نهاية التجربة ، يكافأ الأطفال بجائزة لأداء المهمة بشكل صحيح.

إذن ما هو الملصق الذي ترغب في اختياره؟ إنه واحد هنا هناك. سيعرف أولئك منكم المطلعون على الأطفال في سن ما قبل المدرسة أن خيارهم الأول لن يكون الاستلقاء ساكنا في غرفة محمية مغناطيسيا.

نستخدم عددا من التقنيات لجعل كل من البيئة والعملية صديقة للأطفال. يمتلئ المختبر بملصقات صديقة للأطفال وألعاب ناعمة. يتم إجراء الاختبار خلال ثلاث إلى خمس زيارات للمختبر.

عادة ما يستخدم الاجتماع الأول لتعريف الطفل بالباحثين وبيئة MEG. يشاهد الطفل لعبة أو أو دب أو كيرميت الضفدع. اتبع جميع الخطوات التي سيمرون بها.

نقدم موضوعا لجلسات الاختبار. نظام MEG عبارة عن سفينة فضائية تنتظر اصطحاب الأطفال في مغامرة فضائية. لدينا كتيبات عمل تستند إلى هذا الموضوع تشرح الخطوات التي سنمر بها ، ثم مع رسم قلم التلوين حولها.

تماما كما نرسم صورة لرأسك. من المهم للغاية أن يتمكن الأطفال من البقاء ساكنين أثناء إجراء الرقمنة والاختبار. حسنا ، الآن علينا التجميد.

هل يمكنك التجميد هكذا؟ ننقل هذا من خلال مطالبة الأطفال بتوضيح كيفية تجميدهم. أحسنت.

جميل جدًا. تجميد. يتم تعزيز أهمية القدرة على التجميد في كل زيارة في المختبر. من المهم أيضا التأكد من أن الأطفال لديهم فهم لكل خطوة من خطوات التجربة.

نوضح الخطوات للأطفال باستخدام اللغة التي يمكنهم فهمها. على سبيل المثال ، نشير إلى الغطاء الذي يحتوي على ملفات العلامة على أنه خوذة رائد فضاء. هل تشعر وكأنك رائد فضاء حتى الآن؟

ونصف الرقمنة بأنها رسم صورة لرؤوسهم. إذا بدا الطفل خجولا أو قلقا ، فغالبا ما نستخدم الدمى لتوضيح موضوع التجربة. كما نطلب من الأطفال مساعدتهم لمنحهم فهما أفضل لما سنفعله.

عادة ما يسعد الأطفال بمساعدة الدمية في الدخول إلى الغرفة المحمية مغناطيسيا. إذا كان الطفل لا يزال لا يرغب في الذهاب إلى الغرفة المحمية مغناطيسيا ، فلدينا ببساطة فترات من اللعب حتى يشعر براحة أكبر. عندما يكون وقت الذيل على دراية بجميع الخطوات الواردة في بروتوكولنا ، نقدم المهمة التجريبية التي سيتم تنفيذها داخل MSR.

Mm.So تتذكر ، ما هي الكلمة السحرية التي كان عليك تكرارها؟ هل يمكنني أن أسمع ذلك؟ هل يمكنني ذلك؟

هل يمكنك أن تقول ذلك مرة أخرى؟ Yes.Cheese.So ، على سبيل المثال ، إذا قلت شيئا مثل ، في اليوم الآخر ذهبت إلى الحديقة ورأيت قطعة من الجبن. ماذا تفعل؟

كما ترون ، فإن إجراء دراسات تصوير الدماغ مع الأطفال يتطلب تقنية متخصصة ، ويتطلب إجراءات تتجاوز تلك التي تستخدم عادة في الدراسات مع البالغين. أولا ، قمنا بتطوير خوذة MEG ذات حجم مخصص ، وهي مصممة لتناسب رؤوس الأطفال وتحد من حركة رؤوسهم. ثانيا ، جعلنا المختبر صديقا للأطفال باستخدام الفن الجداري والألعاب المحشوة.

نحن نستخدم طرقا تم تكييفها مع احتياجات ودوافع الأطفال الصغار. تم تصميم مختبرنا لقياس وظائف المخ المعرفية لدى الأطفال الصغار الأصحاء واليقظين. وبالتالي ، فإن المتطلبات تختلف إلى حد ما عن تلك التي قد تتم مواجهتها في التصوير العصبي للأطفال.

ظهور أنظمة MEG للأطفال تقدما مهما لعلم الأعصاب المعرفي. سيسمح لنا بالحصول على قياسات لوظائف المخ في فئة عمرية حيث تتم الهيكلة الرائعة والدراماتيكية لوظائف الدماغ. حاليا ، لا نعرف سوى القليل جدا عن هذه العمليات التنموية.

نأمل في سد هذه الفجوة من خلال دراسة وظائف دماغ الأطفال باستخدام MEG.