تطوير تصوير الأعصاب الظواهر من وضع الشبكة الافتراضية في اضطراب ما بعد الصدمة: إدماج الدولة يستريح، الذاكرة العاملة، والربط الهيكلي

الهدف العام من التجربة التالية هو فحص شبكة الوضع الافتراضي في اضطراب ما بعد الصدمة باستخدام تقنيات التصوير العصبي المتكاملة المتمثلة في الاتصالية الوظيفية في حالة الراحة، وإلغاء التنشيط الناجم عن المهمة، والاتصالية التركيبية. ويتم تحقيق ذلك أولاً من خلال تدريب المشاركين على أداء مهمة الذاكرة العاملة N back خارج جهاز المسح الضوئي، وذلك لتجنب إثقال كاهل المشاركين الذين قد يشعرون بالقلق تجاه إجراءات الدراسة، مع توفير تحدٍ كافٍ لذاكرتهم العاملة لتصوير حالات إلغاء التنشيط الناجمة عن المهمة. وفي الخطوة الثانية، يتم توجيه المشاركين للاستلقاء داخل سرير جهاز التصوير بالرنين المغناطيسي بقوة 3 Tesla، مع وضع وسائد حول الرأس لتقليل حركة الرأس إلى أدنى حد.

بعد ذلك، أثناء الحصول على صور الرنين المغناطيسي (MR Images)، اطلب من المشاركين أداء مهمة الظهر النهائي (end back task) متبوعة بعرض لعلامة تثبيت لمدة أربع دقائق. يتيح ذلك الحصول على صور للنشاط المرتبط بالمهمة وحالة الراحة. كرر هذه الخطوات، ثم اطلب من المشاركين إغلاق أعينهم أثناء الحصول على صور موتر الانتشار (diffusion tensor images).

تظهر النتائج التي تم الحصول عليها نمطًا مكانيًا يتوافق مع العقد الرئيسية لشبكة الوضع الافتراضي في تحليل الاتصال الوظيفي في حالة الراحة، وزيادة في تنشيط الشبكة التنفيذية وتثبيط شبكة الوضع الافتراضي أثناء مهمة الذاكرة العاملة لرقمين (two back)، بالإضافة إلى مسارات المادة البيضاء التي تربط مناطق شبكة الوضع الافتراضي والتي تم الحصول عليها عبر تصوير الموتر الانتشار (DTI). تدمج هذه التقنية بين مناهج التصوير العصبي الوظيفي والتركيبي التي قد تساعد يومًا ما في تشخيص اضطراب ما بعد الصدمة (PTSD) والاضطرابات النفسية ذات الصلة. كما يتم دمج مناهج الرنين المغناطيسي الوظيفي (FMRI) التقليدية المرتبطة بالمهام مع الحصول على بيانات حالة الراحة والاتصال التركيبي.

ستقوم لويزا كاربنتر، وهي مساعدة أبحاث في مختبري، بتوضيح إجراءات الدراسة. يمكن أن توفر هذه الطريقة رؤية أعمق لفهم وظائف واختلالات الشبكة الوضعية الافتراضية. كما يمكن توسيع هذه الطرق بسهولة لتوصيف عدة شبكات دماغية في آن واحد، وذلك لتقييم كيفية تأثير الأمراض النفسية على تكامل الشبكة، وذلك قبل البدء في الخطوات كما هي موصوفة في هذا البروتوكول.

أولاً، احصل على موافقة كتابية ومستنيرة، وتأكد من فحص المشارك بدقة للتأكد من سلامة إجراء التصوير بالرنين المغناطيسي (MRI). بعد ذلك، قم بتدريب المشارك على أداء مهمة N-back خارج الماسح الضوئي. ابدأ التدريب الأول بإجراء اختبار يقظة الحروف صفري-back (zero back).

وجه الخاضع للتجربة للإشارة بـ "نعم" عند ظهور حرف ساكن مستهدف مثل حرف H (سواء كان كبيراً أو صغيراً) عبر صندوق استجابة يحتوي على زرين، والإشارة بـ "لا" لجميع الحروف الساكنة الأخرى. يجب عرض الحروف الساكنة التسعة لمدة 500 milliseconds لكل حرف، مع فاصل زمني بين المثيرات قدره 2,500 milliseconds، وبإجمالي زمن قدره 27 ثانية. ستظهر الحروف الساكنة المستهدفة أربع مرات ضمن كل كتلة zero back.

بعد ذلك، اطلب من المشارك التدرب على اختبار الذاكرة العكسية بمقدار عنصرين (two back test). وجههم بتقديم استجابة بـ "نعم" أو "لا" في صندوق الاستجابة، وذلك بعد عرض كل حرف ساكن للإشارة إلى ما إذا كان هو نفسه أو مختلفاً عن الحرف الساكن الذي عُرض سابقاً في السلسلة.

اعرض على المشارك سلسلة مكونة من 15 حرفاً صامتاً لمدة 500 ميلي ثانية لكل منها، مع فاصل زمني بين المثيرات قدره 2,500 ميلي ثانية، وذلك لمدة إجمالية قدرها 45 ثانية. يجب عرض المثير المستهدف خمس مرات. استمر في تدريب المشارك حتى يصل أداؤه إلى 75% على الأقل من الإجابات الصحيحة في مكون "العودة للخلف بمقدار اثنين" (two back component) قبل عملية المسح.

أولاً، اطلب من المشارك إزالة جميع القطع المعدنية، وارتداء ملابس متوافقة مع التصوير بالرنين المغناطيسي، ثم اصطحبه إلى غرفة جهاز التصوير بالرنين المغناطيسي بقوة 3 Tesla. قدم له سدادات أذن لحماية السمع، واطلب منه الاستلقاء على سرير الفحص مع وضع وسائد حول الرأس لتقليل حركته. زود المشارك بصندوق الاستجابة المتوافق مع الرنين المغناطيسي المخصص لمهمة الذاكرة العاملية (end back working memory task)، بالإضافة إلى كرة ضغط لإيقاف الفحص في حالة الطوارئ.

ضع أيضاً جهاز قياس تأكسج النبض على أحد الأصابع للمراقبة الفسيولوجية والتسجيل. ثم ضع ملف الرأس المكون من 32 قناة وشاشة العرض فوق رأس المشارك قبل نقله إلى الماسح الضوئي. تأكد من أن المشارك في وضع مريح وبإمكانه رؤية الشاشة.

ثم ابدأ جلسة التصوير بالرنين المغناطيسي. ابدأ بالحصول على صورة تشريحية للدماغ بدقة عالية وبمقاس 1 mm isotropic. استخدم معلمات التصوير بالرنين المغناطيسي عالية الدقة كما هو موضح هنا.

ابدأ بعد ذلك عملية الحصول على صور الرنين المغناطيسي (MRI). بعد ذلك، قم بضبط معاملات الحصول على صور fMRI BOLD على وحدة تحكم الماسح الضوئي. استخدم المعاملات الموضحة هنا قبل بدء المسح الوظيفي.

أولاً، اعرض التعليمات على المريض لمدة ثلاث ثوانٍ قبل كل مهمة (صفر أو اثنان للخلف) باستخدام برنامج تقديم المحفزات. ثم قم بالحصول على صور FMRI للذاكرة العاملة باستخدام اختبار NAC.

يجب عرض صليب تثبيت أساسي 32 على المريض قبل كل كتلة من كتل "صفر خلفي" (zero back). سيوفر هذا خط أساس للمقارنة مع الكتل الأخرى من نوع "صفر خلفي" و"اثنان خلفي" (two back). عند تحليل البيانات، يجب تضمين ثلاثة أجزاء من "صفر خلفي" وثلاثة أجزاء من "اثنان خلفي" بالإضافة إلى كتلتين أساسيتين في المجموع.

يجب تقديم ذلك في جولتي تصوير منفصلتين بترتيب متوازن. بعد الانتهاء من نماذج N back، تأكد من أن المشارك لا يزال مرتاحاً ومستعداً لمواصلة الفحص. ثم أخبرهم بأن كتلة الراحة هي الخطوة التالية وحذّرهم من النوم.

استخدم برنامج عرض المثيرات لعرض علامة تثبيت (صليب تثبيت) على الشاشة. قم بالتقاط صور حالة الراحة خلال الدقائق الأربع التالية باستخدام نفس إعدادات التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي (FMRI) التي استُخدمت في التقاط صور NAC. بعد ذلك، كرر عملية الالتقاط للذاكرة العاملة مرة أخرى باستخدام اختبار NAC.

قم بضبط مجموعة معلمات الحصول على صور DTI التالية في وحدة تحكم الماسح الضوئي للحصول على صور موزونة بالانتشار بنظام صدى الغزل المزدوج المخطط (double spin echo planner)، مع تطبيق تدرجات الانتشار في 64 اتجاهاً غير خطي، ويجب تفعيل الأصداء الجزئية (partial echoes) والاستكمالات (interpolations). تأكد من إبلاغ المشارك بأن الماسح الضوئي قد يهتز أثناء التسلسلات اللاحقة وأن هذا أمر طبيعي. وجه المشارك لإغلاق عينيه والاسترخاء قدر الإمكان داخل الماسح الضوئي.

بعد ذلك، قم بالحصول على تتابع DTI. وبمجرد اكتمال جميع عمليات المسح، أخرج المشارك من الماسح الضوئي واستفسر منه عن سير الجلسة.

أجب عن أي أسئلة قد تكون لديهم واشكرهم على مشاركتهم. تأكد من نقل جميع البيانات بشكل آمن أو اجعل كمبيوتر ماسح MRI يكتب DBD يتضمن صور المشاركين والتسجيلات الفسيولوجية لتحليل البيانات لاحقاً. أخيراً، قم بإجراء تحليل الاتصال في حالة الراحة مع تحليل اتصال المنطقة البذرية لتقييم العلاقة بين المناطق المحددة مسبقاً لتقييم الاتصال الوظيفي.

استخدم أيضاً برمجيات معالجة التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي (FMRI) لإجراء المعالجة الأولية لبيانات الذاكرة العاملة، ونمذجة خطية عامة قائمة على الفوكسل لقياس النشاط الخاص بالمهمة في كل فوكسل دماغي ضمن مجموعات البيانات الفردية. وتستند النتائج المعروضة هنا إلى بيانات جُمعت باستخدام نهج التصوير نفسه في عينتين مختلفتين من الأفراد الذين لديهم تاريخ من صدمات الطفولة وسوء المعاملة، ولكن دون نتائج اضطراب ما بعد الصدمة (PTSD) من حالة الراحة. وكشف تحليل الاتصال الوظيفي عن نمط مكاني يتفق مع العقد الرئيسية لشبكة الوضع الافتراضي، بما في ذلك القشرة الجبهية المتوسطة، والقشرة الحزامية الخلفية، والتلفيف الزاوي، والفص الجداري السفلي، والمناطق الصدغية المتوسطة.

توضح هذه المقاطع السهمية الأنماط المرتبطة بمهمة ذاكرة العمل ذات الـ "two back". تظهر أنماط التنشيط ضمن الشبكة التنفيذية باللونين البرتقالي والأحمر، بينما يظهر تثبيط شبكة الوضع الافتراضي باللون الأزرق. نرى هنا نشاط "zero back"، والذي يُدمج عادةً مع ذاكرة العمل للضبط من أجل الانتباه.

تظهر أنماط التنشيط باللونين البرتقالي والأحمر، بينما يظهر التثبيط باللون الأزرق. ويتضح هنا بعض التثبيط في شبكة الوضع الافتراضي مع قدر ضئيل من التنشيط التنفيذي في النهاية. كما يتم عرض مدى حزمة الـ clum كما كشف عنها تتبع المسارات الاحتمالي هنا.

يمكن رؤية الشكل والنمط ثلاثي الأبعاد لهذه الألياف من خلال المقاطع العرضية للدماغ المضمنة كمرجع بصري. توضح هذه الصورة كيفية انتقال هذه الألياف عبر القشرة الجبهية الأمامية الإنسية والقشرة الحزامية الخلفية. وأخيرًا، يمكننا هنا رؤية كيفية انتقال هذه الألياف عبر المكون الصدغي الإنسي لشبكة الوضع الافتراضي.

بعد مشاهدة هذا الفيديو، يجب أن يتكون لديك فهم جيد لكيفية الجمع بين مناهج التصوير العصبي متعدد الوسائط، مثل اكتساب النشاط المرتبط بالمهام مع حالة الراحة والاتصال البنيوي. وأثناء محاولة تنفيذ هذا الإجراء، من المهم تذكر ضرورة تقليل حركة المشارك إلى أدنى حد ممكن مهما كلف الأمر. ويتم تحقيق ذلك من خلال وضع وسائد حول رأس المشارك في الماسح الضوئي وإجراء تقييمات متكررة لمدى شعوره بالراحة أثناء إجراءات المسح.