使用功能性经颅多普勒超声（fTCD）评估儿童大脑偏侧化

本实验的总体目标是采用一种适合儿童的方法，确定大脑语言功能的偏侧化。首先，在头部放置超声探头，监测大脑两侧半球大脑中动脉的血流速度；其次，在受试者执行语言任务的同时，持续监测其血流变化。

该操作流程的第三步是在执行语言任务的目标时间段内，提取左半球和右半球的平均多普勒信号。流程的最后一步是分析左右半球激活程度的差异，以计算偏侧化指数。正值表示左侧偏侧化，负值表示右侧偏侧化。

最终可以获得用于比较不同年龄儿童或有无发育障碍群体之间大脑偏侧化特征的结果。该技术相较于现有方法（如功能性磁共振成像）的主要优势在于，受试者无需保持静止，且该方法相对经济便携。本实验操作将由我实验室的研究助理 Georgina Holt 和博士后研究员 Nick Badcock 演示。

本视频将演示如何使用功能性经颅多普勒超声（FTCD）对儿童的语言偏侧化进行短期评估。该系统包括一台多普勒超声设备，其超声探头连接在头戴装置上，一台用于向受试者播放视频的刺激计算机，以及一套用于记录听觉反应的录音设备。在受试者到达前设置好多普勒设备。按照随附文本和产品手册中的说明检查所有连接，并确认已设定限值，以确保使用适当强度的超声波。

在开始实验前，需确认儿童是否需要上厕所，并确保其处于舒适状态，因为实验持续时间为20至30分钟，大幅度的身体活动可能干扰多普勒信号。使用玩具动物向受试儿童演示多普勒耳机的佩戴方法。确保儿童愿意佩戴耳机，并将其舒适且稳固地佩戴好。

在准备超声探头时，将多普勒系统切换至暂停状态。在每个探头上涂抹足量的超声耦合剂，以确保探头与皮肤之间保持最佳接触，同时让孩子观看DVD画面。将涂有耦合剂的探头置于颅骨两侧的颞窗位置。

在耳部前方，此处颅骨最薄。启动多普勒探查，调整探头位置以清晰获取大脑中动脉信号。满意的信号具有特征性的声音和视觉波形。

这是一个探针位置不当导致的异常视觉模式示例。请注意，此处无声音信号，这是该特征的表现。

从位置正确的探头获取受试者心跳的低沉呼啸声。在保持良好信号的同时，尽可能降低功率，必要时可增加增益。当两侧大脑中动脉的信号均满意后，调低听觉输出，以便向儿童解释三步操作流程，可使用静态图片进行说明。

好的，然后当我们观看了一小段视频后，你会看到这样一个符号。你知道这是什么吗？问号？

是的。当你看到问号时，我想让你告诉我视频中发生了什么，你可以尽可能多地告诉我企鹅在做什么、它们在玩什么、它们在吃什么，任何你想说的内容都可以。然后，当你讲完视频中发生的事情后，你会看到一张图片，上面是一个男孩在说“嘘”。当你看到这个画面时，我希望你保持非常安静，一动不动，停止说话，不要再告诉我更多内容。好的。

稍等片刻，视频将重新开始。启动录像设备并开始实验。在试验测试过程中，最好由一名实验人员负责确保儿童专注于任务，并记录他们所说的话。

刚才那个发生了什么？他戴上了他女朋友的帽子然后出去了。非常好。

他的帽子和围巾是什么颜色的？很好。非常好。做得好。

第二步。实验人员应监测多导仪，以确保维持适当的信号。如果信号受到明显干扰，应暂停显示计算机，并重新调整探头，必要时可增加导电胶。

观察儿童的行为，确保其处于舒适和放松的状态。以下为一次试验的示例。刺激计算机上的程序精确控制事件的时间进程，并向多普勒数据文件发送标记脉冲，以标明语言激活期的开始。

对于儿童的这一实验过程，我们记录30次试验。为了准确估计偏侧化，建议至少进行20次试验。实验过程结束后，停止多通道记录并移除探头。

使用纸巾去除受试者身上多余的凝胶。给儿童一些小奖励，以感谢他们的参与。这是一段干净的原始血流速度数据记录。

在一次实验过程中，每个可见的脉冲对应一次心跳。指示刺激开始的事件标记以绿色显示。此处可见实验过程中的部分数据记录，此时信号质量较差，并出现间歇性丢失。

这些部分会通过伪迹剔除程序自动从记录中移除。该图显示了左通道和右通道在所有可接受试次中 EPOCH 期间的平均信号。对于一组参与者，语言激活期以绿色阴影标出。

该图显示了多普勒速度的左侧减右侧差值。用于偏侧性计算的关注时间段也以绿色标出。围绕差值速度的灰色阴影区域代表均值的标准误差（掌握后）。

如果在完成开发后正确操作，该技术可在大约30分钟内应用。该技术为发展性神经心理学领域的研究人员探索学龄前儿童的大脑偏侧化奠定了基础。