利用功能近红外光谱成像技术研究全球儿童发展: 农村撒哈拉以南非洲地区的神经影像场方法

该场神经成像协议的总体目标是在撒哈拉以南非洲偏远、研究不足、资源匮乏的环境中使用便携式功能性近红外光谱（称为 FNIRS）研究儿童的大脑发育以及认知和学习成果。这种方法可以帮助我们回答有关高风险环境中大脑发育的关键问题。例如，大脑的阅读网络如何在文盲高风险的社区中发展。

这种方法还解决了全球儿童发展中的重要理论问题，关于生物发育和多样化（通常是负面的）经历如何影响大脑。并且可以揭示有关发育敏感期的新信息。首先，投资于合作的形成，并在研究框架内为当地研究人员提供机会。

与当地科研机构建立合作伙伴关系，因为地方同行的认可对于在该地区传播研究结果非常重要。为现场的多雨气候条件做好准备，因为温度和湿度条件可能与实验室环境有很大差异，这可能会影响设备的功能和使用寿命以及参与者的舒适度。演示该程序的是来自圣帕洛联邦大学的我实验室的访问学者 Lais Freitas 和我们的实验室经理 Violet Kozloff。

当地或参与者的首选语言进行同意程序，并确保参与者、他们的家人和社区了解研究和他们参与研究的决定。然后，护送参与者到测试室，让他们坐在椅子上。向参与者解释将进行头部测量。

使用标准卷尺，测量头部周围的鼻孔和鼻孔之间的距离，头顶的鼻孔和孔之间的距离，通过中线中央或 CC，以及左耳和右耳耳罩之间的距离，越过头顶，通过 CC.接下来，将 fNIRS 光电支架帽放在参与者的头上， 将瓶盖对准 International 10-20 系统，用于头皮位置。用带子固定盖子。盖帽定位后，指示参与者坐着不动，同时对关键的 10-20 个系统头皮位置和每个 optode 占位符进行 3D 数字化仪测量。

然后，将一个传感器放在参与者的头部，在 CC 处并牢固地固定，然后将第二个传感器放在参与者头部正后的桌子上，以安排 3D 数字化设备。将 3D digitizer stylist 移动到每个探头位置，并跨过关键的 10-20 个系统位置。收集 3D 数字化仪数据后，指导参与者舒适地坐在刺激演示计算机前。

使用 fNIRS 内置软件，选择与实验设计相对应的探针排列。确保它的位置最大限度地覆盖左半球语言区域及其右半球同源物以及额叶。确保发射器和检测器探针都根据探针布置图进行编号。

使用 optode 图和 fNIRS 内置软件作为指南，将每个 optode 放入其各自的开口中。移动任何头发以确保 optode 尖端和头皮之间接触。最后，在所有光灯就位后，使用内置软件的 fNIRS 系统检查信号质量。

根据需要调整单个探头，直到获得足够的信号质量。首先将降噪耳机戴在参与者的头上，注意不要干扰 fNIRS 探针的放置。确保耳机提供听觉语音刺激（如果适用于参与者），并阻挡任何环境噪音。

指导参与者注视屏幕中间的十字架。要求他们在实验期间保持静止，同时显示实验任务。调暗灯光，然后开始在内置摄像机上录制参与者。

在 fNIRS 命令计算机上开始 fNIRS 数据记录，并在刺激呈现计算机上开始任务。监控参与者在所有任务中的表现，并在任务和运行之间提供休息时间。确保 fNIRS 命令计算机接收到来自实验刺激呈现计算机的触发。

最后，在所有任务结束时，停止收集视频和 fNIRS 数据。实验完成后，从 Optode 支架盖上取下每个 Optode。在不破坏参与者头部 optode 支架帽的位置的情况下，指示参与者坐在某个位置，以获得第二次 3D 数字化仪测量。

重复 3D 数字化器测量，以确保通过比较两个位置文件，可以在实验期间检测到头皮探针位置的任何中断。最后，重复测量完成后，从参与者的头上取下 optode 支架帽。将 3D 位置数据和实验设计数据与 fNIRS 时间序列数据相结合进行分析，以便在标准大脑模板上映射与实验相关的重要神经激活模式。

与休息相比，在押韵试验期间，该受试者在左半球颞上回中表现出更大的激活。此外，在左半球，非押韵与押韵试验的激活程度更高。例如，受试者 1 在左侧额下回中表现出更大的激活，而受试者 2 在左侧颞上回中表现出更大的激活。

按照这个程序，可以执行其他方法，如认知和语言技能的评估，以回答关于大脑活动与儿童能力之间关联的其他问题。观看本视频后，您应该对视野神经成像中的重要考虑因素有很好的了解，例如与社区和研究人员的本地合作伙伴关系，以及对如何放置 fNIRS 帽、放置光学元件和使用此系统收集数据的技术理解。不要忘记，在偏远地区工作可能很危险，有疾病、犯罪和政治不稳定的风险。

在执行此程序时，应始终采取预防措施，例如药物治疗、疫苗接种和监测旅行建议。