جمع البيانات في وقت واحد من قياسات التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي و fNIRS باستخدام صفيف البصريات كامل الرأس وقنوات المسافات القصيرة

يعد جمع إشارة الرنين المغناطيسي الوظيفي و fNIRS في وقت واحد من نفس الموضوعات أمرا في غاية الأهمية لأنه يسمح لنا بمحاذاة إشارة fNIRS مع إشارة التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي ، وهو المعيار الذهبي في التصوير العصبي. fNIRS هي منهجية لا تزال تتطور ولا يمكنها الوصول إلى هياكل دماغية أعمق. لذا فإن تسجيلات التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي تعطينا فهما أفضل لإشارة fNIRS.

تطلبت المحاولات السابقة لتسجيل إشارات fNIRS و fMRI من دماغ نفس المشارك جلستي تسجيل. لسوء الحظ ، تعني هاتان الجلستان أن المشارك قد رأى وسمع نفس المحفزات مرارا وتكرارا ، مما قد يغير طريقة استجابة الدماغ. على الرغم من أنه في البروتوكول ، يتم محاذاة إشارات الرنين المغناطيسي الوظيفي و fNIRS فقط في البالغين العاديين ، نأمل أن يتم توسيع البروتوكول الحالي أيضا لاختبار المجموعات السريرية والتنموية.

سيكون هذا مهما بشكل خاص ، على سبيل المثال ، عند جمع البيانات من الأفراد الذين قد يعانون من عجز عصبي لأننا سنكون قادرين على تفسير إشارة fNIRS بأعلى ثقة. نعتقد أن هذه التسجيلات المتزامنة ل fNIRS و fMRI ستكون مهمة بشكل خاص في فهم الشبكات العصبية في الدماغ لمجموعات سكانية خاصة وللأطفال. ليس هناك شك في أن جمع إشارات الرنين المغناطيسي الوظيفي و fNIRS في وقت واحد يمثل تحديا ، لكننا نعمل من خلال جميع الخطوات ونحن على ثقة من أن بروتوكولنا سيمكن المختبرات الأخرى من جمع نفس النوع من البيانات.

من المحتمل أن يكون أحد التحديات الرئيسية هو التأكد من أن المشارك مرتاح في الماسح الضوئي ، خاصة عند ارتداء غطاء رأس fNIRS بالكامل. ستوضح العملية فرجينيا تشامبرز ، مديرة المختبر من مختبرنا. بمجرد توقيع المشارك على نماذج الموافقة اللازمة وتلقي التعليمات الخاصة بالمهام ، قم بتوجيهه للجلوس على كرسي في غرفة التحكم.

لف شريط قياس ناعم حول الجبهة. انتقل إلى أوسع جزء في الخلف وارجع إلى نقطة البداية. اختر انقلاب fNIRS الأقرب إلى المحيط المقاس.

أمسك بإحكام وحرك قاعدة مجسات كاشف المسافات القصيرة حول جزء الجروميت الذي يمر عبر شبكة غطاء fNIRS. تأكد من أن كابل كاشف المسافة القصيرة يواجه الجزء الخلفي من الغطاء للحصول على منطقة وجه واضحة. بعد ذلك ، اطلب من المشارك تحريك الغطاء لأسفل من تاج رأسه بطريقة مثل ارتداء قبعة شتوية وشد حزام الذقن إلى حد مريح.

اربط الأشرطة الخلفية. تحقق من أن الغطاء متصل بإحكام وأن مآخذ البصريات ثابتة على الرأس. ثم ضع ملصقات خضراء لتحديد المواقع الائتمانية الرئيسية وفقا لمواضع النظام 10/20.

استخدم شريط قياس لمحاذاة نقاط فروة الرأس بشكل متماثل مع النقاط الموجودة على الغطاء. تأكد من مسافة متساوية من نقطة تشيكوسلوفاكيا إلى نقطة ما قبل الأذن ، و inion ، و nasion. اطلب من المشارك أن يظل ثابتا لإنشاء نموذج 3D لرأسه.

ثم قم بتشغيل تطبيق الهيكل على جهاز لوحي أو iPad. تأكد من إيقاف تشغيل اللون عالي الدقة والتعرض التلقائي للأشعة تحت الحمراء وميزات التعقب المحسنة. الآن ضع المشارك مركزيا ، مع التأكد من أن رأسه بالكامل يناسب مربع 3D على الشاشة ، وأن أكتافهم مرئية إلى الحد الأدنى في الإطار.

تجول حول الموضوع لمسح شكل الرأس والبصريات باستخدام الماسح الضوئي 3D. بمجرد اكتمال الفحص بالكامل ، اضغط على الزر الموجود على الجانب الأيمن من الشاشة لبدء عرض 3D. تحقق من الوضوح ومستوى التفاصيل للعرض لضمان وضع دقيق للبصريات والملصقات الائتمانية الخضراء.

للسلامة والخصوصية ، احفظ فحص 3D على خادم HIPAA المحمي. بمجرد اكتمال نموذج 3D ، قم بإزالة الملصقات الخضراء واطلب من المشارك إدخال سدادات الأذن في آذانه. في غرفة المسح الضوئي ، تأكد من وضع ملف رأس 20 قناة في الماسحة الضوئية.

ضع وسادة رغوية داخل الجزء السفلي من ملف رأس التصوير بالرنين المغناطيسي لدعم الجزء العلوي من رأس المشارك. اطلب من المشارك الجلوس بشكل مريح على طاولة الماسح الضوئي. أثناء تثبيت جروميت البصر بيد واحدة ، استخدم أداة تطبيق آمنة للتصوير بالرنين المغناطيسي لتنظيف الشعر من منتصف الحلقة.

ثم اضغط بقوة لتأمين البصريات في الجروميت. اطلب من المشارك الاستلقاء ببطء وحذر. اضبط حزم الألياف الضوئية لضمان استقرار رأس المشارك بشكل مريح داخل ملف الرأس.

اعتمادا على موضع الكابلات من دليل الموجة ، ارفع طاولة الماسح الضوئي. ضع وسادة ناعمة تحت أرجل المشارك لضمان الراحة. لف حزام الجهاز التنفسي حول خصر المشارك.

اطلب من المشارك ارتداء سماعات إلغاء الضوضاء ، مع التأكد من أنها لا تتداخل مع وضع مسبار fNIRS. ضع مقياس التأكسج النبضي على السبابة اليسرى للموضوع. في حالة استخدام مربع زر للمهام التجريبية ، اطلب من الموضوع أن يمسكه باليد المهيمنة.

قدم تعليمات واضحة حول كيفية استخدام مربع الزر. ضع كرة الضغط أو منبه الزر على اليد غير المهيمنة للموضوع ووجه المشارك إلى كيفية استخدامها. اختبر المنبه عن طريق مطالبة المشارك بالضغط عليه.

حرك المشارك بضع بوصات في تجويف الماسح الضوئي لمحاذاة الرأس. ضع الجزء العلوي من ملف الرأس. بعد ذلك ، أدخل الميكروفون والمرآة في إدخالات الملف المقابلة.

حرك المشارك ببطء في تجويف الماسحة الضوئية أثناء إمساك الألياف البصرية. على كمبيوتر الماسح الضوئي ، اختر التسلسلات الهيكلية والوظيفية ذات الصلة المطلوبة للدراسة. تحقق من تحديد الموقع لتحديد الموضع الصحيح للرأس داخل تجويف الماسح الضوئي ، مع التأكد من أنه يوفر تغطية كاملة من أعلى الرأس إلى المخيخ.

تأكد مع المشارك من أن شاشة الكمبيوتر مرئية عبر مرآة ملف الرأس وقم بإجراء الفحص الهيكلي الأولي. أظهرت بيانات fNIRS على مستوى الموضوع زيادة التنشيط في مناطق القشرة البصرية الثنائية خلال كتل رقعة الشطرنج الوامضة مقارنة بالفترات بين التجارب. أظهرت الآثار الزمنية لنشاط الدماغ زيادة في إشارة HBO أثناء عرض رقعة الشطرنج الوامضة وانخفاضا خلال فترات ما بين التجارب.

أظهر تصور بيانات HBO خلال فترة رقعة الشطرنج الوامضة تنشيطا ثنائيا في مناطق القشرة البصرية على مستوى الموضوع الفردي. تظهر بيانات الرنين المغناطيسي الوظيفي على مستوى الموضوع استجابة إشارة جريئة أكبر في القشرة البصرية الأولية والثانوية خلال فترات رقعة الشطرنج الوامضة بالنسبة إلى الفترات بين التجارب على المستوى تحت القشري ، لوحظ زيادة التنشيط في النواة الجينية الجانبية للمهاد. يتمثل أحد التحديات الرئيسية لبروتوكولنا في التأكد من أن المشارك يمكنه الراحة بشكل مريح في الماسح الضوئي ، وسيتم تحديد ذلك بشكل أساسي من خلال نوع البصر الذي يأتي مع نظام fNIRS.

يمكن تكييف البروتوكول لجمع البيانات من مناطق اهتمام محددة وعبر مجموعة متنوعة من النماذج التجريبية. كما نقدم اقتراحات محددة حول كيفية استخدام البروتوكول مع المجموعات السريرية والتنموية.