Blutsauerstoffgehalt-abhängige funktionelle Magnetresonanztomographie des visuellen Kortex

Zusammenfassung

Quelle: Galenchik-Chan, A., et al{. Funktionelle Magnetresonanztomographie (fMRT) des visuellen Kortex mit Wide-View-retinotopischer Stimulation. J. Vis. Exp. (2023).

Das Video zeigt die funktionelle Magnetresonanztomographie (fMRT) des visuellen Kortex, um die Aktivität basierend auf der Sauerstoffversorgung des Blutes abzubilden. Als anatomische Referenz werden strukturelle MRT-Bilder aufgenommen, gefolgt von fMRT-Scans. Visuelle Reize werden angezeigt, um retinotopische Neuronen im visuellen Kortex zu aktivieren. Der erhöhte Energiebedarf dieser stimulierten Neuronen treibt den Fluss des sauerstoffreichen Blutes an, reduziert das Desoxyhämoglobin und verbessert das fMRT-Signal zur Messung der Aktivität.

Protokoll

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p style='line-height:1.2;margin-bottom:0pt;margin-top:0pt;' dir='ltr'>Alle Verfahren, an denen menschliche Teilnehmer beteiligt sind, wurden in Übereinstimmung mit den institutionellen, nationalen und Internationale Leitlinien für das Wohlergehen des Menschen und wurden vom lokalen institutionellen Prüfungsausschuss überprüft.

1. Vorbereitung der Teilnehmer

1. Informieren Sie den Teilnehmer über das Verfahren, die Risiken und Vorteile des fMRT-Scans und holen Sie seine Einverständniserklärung ein.
2. Stellen Sie sicher, dass der Teilnehmer keine Kontraindikationen für die MRT hat. Dazu gehört das Screening auf Herzschrittmacher, Metallimplantate oder Klaustrophobie. Wenn Sie Zweifel haben, wenden Sie sich an einen qualifizierten Radiologen oder Forscher und schließen Sie den Teilnehmer von der Studie aus, wenn weiterhin Unsicherheit besteht.
3. Erklären Sie das visuelle Stimulationsprotokoll und die Notwendigkeit für die Teilnehmer, sich während der fMRT-Scans auf das zentrale Kreuz zu fixieren. Zeigen Sie dem Teilnehmer eine kurze Demonstration der visuellen Stimulation zu Unterrichtszwecken, um ihn mit dem Verfahren vertraut zu machen.
4. Positionieren Sie den Teilnehmer vorsichtig auf dem Tisch des MRT-Scanners, um sicherzustellen, dass er bequem und entspannt sitzt. Stellen Sie Ohrstöpsel und/oder ein schalldämpfendes Headset bereit, um die akustischen Geräusche, die der Teilnehmer hört, zu reduzieren und sein Gehör zu schützen.
5. Immobilisieren Sie den Kopf des Teilnehmers in der hinteren Hälfte des Kopfspulenarrays mit Schaumstoffpolstern an den Seiten des Kopfes, um sicherzustellen, dass der Kopf richtig immobilisiert ist, um Bewegungsartefakte zu reduzieren. Verwenden Sie das Positioniersystem des Scanners und schieben Sie den Tisch in die Scannerbohrung.
6. Platzieren Sie den Weitwinkelbildschirm oder -spiegel 10 cm von den Augen des Patienten entfernt (Figure 1B). Platzieren Sie den Bildschirm in Bohrungsgröße von der Rückseite der Scannerbohrung direkt hinter der Kopfspule. Passen Sie die Position und den Winkel des Spiegels/Bildschirms für jeden Teilnehmer an, um einen einheitlichen Betrachtungswinkel zu erzielen.
7. Stellen Sie sicher, dass sich der Teilnehmer während des gesamten Scans wohl fühlt via Kommunikation über die Gegensprechanlage.

2. fMRT-Scan des Teilnehmers

1. Führen Sie einen Localizer-Scan mit drei orthogonalen Ebenen und Scanner-Anpassungen und Kalibrierungen für Frequenzanpassung und Shimming durch.
2. Führen Sie einen anatomischen Scan des T1-gewichteten Magnetisierungs-vorbereiteten MP-RAGE-Echos (Rapid Acquisition Gradient Echo) durch, um die Positionierung der EPI-Schichten (Echo-Planar Imaging) zu unterstützen.
3. Erstellen Sie visuelle Reize, wie in den folgenden Schritten beschrieben, mit einem Programm zur Durchführung von Verhaltens- oder psychologischen Experimenten.
4. Weisen Sie den Teilnehmer zu Beginn des fMRT-Protokolls an, sich 10 Sekunden lang auf das weiße Kreuz (3° x 3°) zu fixieren, das sich auf einem grauen Hintergrund in der Mitte der Reize befinden sollte.
   NOTE: Das weiße Kreuz wird vor und nach jedem visuellen Stimulationsparadigma für 10 s angezeigt. Somit beträgt der gesamte fMRT-Stimulationstest für jedes Paradigma 200 s.
5. Präsentieren Sie das erste visuelle Stimulationsparadigma (eine Reihe von rotierenden Keilen) für einen Zeitraum von 30 s (was eine Winkelgeschwindigkeit von 6°/s ergibt) und durchlaufen Sie sechs Perioden. Die Wedge-Stimuli sollten 12 Frames mit rotierenden Wedges umfassen (einen Scan mit Rechtsdrehung und einen mit Linkslauf), die sich bis zum Rand des Bildschirms/Spiegels (>100° Sichtfeld) erstrecken, mit einem 8 Hz kontrastumkehrenden Schwarz-Weiß-Schachbrettmuster (100% Kontrast) (>Abbildung 2A).
6. Präsentiere das weiße Kreuz noch einmal für 10 s.
7. Wiederholen Sie die Schritte 2.4-2.6 mit dem zweiten visuellen Stimulationsparadigma (eine Reihe von expandierenden und zusammenziehenden Ringen) für einen Zeitraum von 30 s (Ausdehnung oder Kontraktion bei 1,8°/s des Gesichtsfeldes) und durchlaufen Sie sechs Perioden. Die Ring-Stimuli sollten acht Frames mit expandierenden oder sich zusammenziehenden Ringen (>100° Sichtfeld) mit einem kontrastumkehrenden Schwarz-Weiß-Schachbrettmuster (8 Hz) umfassen (>Abbildung 2B).
8. Nachdem Sie die fMRT abgeschlossen haben, schieben Sie den Tisch aus der Scannerbohrung, während Sie den Teilnehmer anweisen, still zu bleiben. Entfernen Sie den Spiegel/Bildschirm, platzieren Sie den vorderen Teil der Kopfspule zusätzlich zum hinteren und schieben Sie den Tisch zurück in die Mitte des Scanners.
9. Erfassen Sie einen schnellen Lokalisator-Scan für den Fall einer Bewegung und einen MP-RAGE-Scan mit der vollen Kopfspule.
   HINWEIS: Ein anatomisches Bild mit der gesamten Kopfspule wird für eine genaue Registrierung für Gruppenanalysen und Rekonstruktionszwecke benötigt.

Ergebnisse

Materialien

Liste der in diesem Artikel verwendeten Materialien

Name	Unternehmen	Katalognummer	Kommentare
3T MRT-Scanner	Siemens
6-32 Nylon-Maschinenschrauben, abgerundeter Kopf			zur Befestigung von Spiegel/Sieb an der Stange
8-Kanal-Kopf-Array-Spule	Siemens
Acrylspiegel			Breite und Länge von 25-30cm
E-Prime	Psychologische Software-Tools		zur Vorbereitung und Präsentation visueller Reizparadigmen
		Größe sollte mindestens so groß sein wie die Bohrung des Scanners

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