Methodenartikel

Funktionelle Magnetresonanztomographie (fMRT) der Sehrinde mit retinotopischer Stimulation

DOI:

10.3791/65597

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8. Dezember 2023

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1Renaissance School of Medicine at Stony Brook University, 2Department of Radiology, University of Colorado School of Medicine, 3Department of Radiology, Montefiore-Einstein, 4Department of Radiology, School of Medicine, Stony Brook University

* These authors contributed equally

In diesem Artikel

Zusammenfassung

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Wir haben Techniken entwickelt, um die Funktion des visuellen Kortex abzubilden und dabei mehr vom Gesichtsfeld zu nutzen, als üblicherweise verwendet wird. Dieser Ansatz hat das Potenzial, die Beurteilung von Sehstörungen und Augenerkrankungen zu verbessern.

Zusammenfassung

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Die hochauflösende retinotope Blutoxygenierungsniveau-abhängige (BOLD) funktionelle Magnetresonanztomographie (fMRT) mit einer Weitwinkeldarstellung kann zur funktionellen Kartierung des peripheren und zentralen visuellen Kortex verwendet werden. Diese Methode zur Messung funktioneller Veränderungen des visuellen Gehirns ermöglicht eine funktionelle Kartierung des Okzipitallappens, die >100° (±50°) oder mehr des Gesichtsfeldes stimuliert, im Vergleich zu Standard-fMRT-Präsentationsaufbauten, die normalerweise <30° des Gesichtsfeldes abdecken. Ein einfaches Weitwinkel-Stimulationssystem für BOLD fMRT kann mit gängigen MR-kompatiblen Projektoren eingerichtet werden, indem ein großer Spiegel oder eine Leinwand in der Nähe des Gesichts des Probanden platziert wird und nur die hintere Hälfte einer Standard-Kopfspule verwendet wird, um einen weiten Betrachtungswinkel zu bieten, ohne die Sicht zu behindern. Die retinotope fMRT-Karte mit breiter Ansicht kann dann mit verschiedenen retinotopen Stimulationsparadigmen abgebildet werden, und die Daten können analysiert werden, um die funktionelle Aktivität visueller kortikaler Regionen zu bestimmen, die dem zentralen und peripheren Sehen entsprechen. Diese Methode bietet ein praktisches, einfach zu implementierendes visuelles Präsentationssystem, mit dem Veränderungen im peripheren und zentralen visuellen Kortex aufgrund von Augenerkrankungen wie Glaukom und dem damit einhergehenden Sehverlust beurteilt werden können.

Einleitung

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Die funktionelle Magnetresonanztomographie (fMRT) ist eine wertvolle Methode, um Veränderungen der regionalen neurovaskulären Funktion innerhalb des visuellen Kortex als Reaktion auf Reize zu beurteilen, da Veränderungen des regionalen Blutflusses mit der Aktivierung von Hirnregionen korrelieren 1,2. Hochauflösende retinotope Blutoxygenierungsniveau-abhängige (BOLD) Signalmessungen stellen Veränderungen des Desoxyhämoglobins dar, die durch lokalisierte Veränderungen des Blutflusses und der Blutsauerstoffversorgung im Gehirn angetrieben werden 1,2

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Protokoll

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Die Forschung mit menschlichen Teilnehmern wurde in Übereinstimmung mit den institutionellen Richtlinien am University of Texas Health Science Center und an der Stony Brook University durchgeführt, wobei die Einwilligung der Teilnehmer für diese Studien und die Verwendung ihrer Daten eingeholt wurde.

1. Einrichtung des MRT-Scanners und der Bildgebungsprotokolle

  1. Verwenden Sie für die fMRT einen 3T-MRT-Scanner mit Mehrkanal-Empfängerkopfspulen. Es können auch unterschiedliche Feldstärken verwendet werden, die jedoch Schwierigkeiten mit dem Signal-Rausch-Verhältnis (SNR) oder Verzerrungsartefakten verursachen können.....

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Ergebnisse

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Neun Teilnehmer, bei denen POWG diagnostiziert wurde (vier Männer, 36-74 Jahre alt) und neun gleichaltrige gesunde Freiwillige (sechs Männer, 53-65 Jahre) wurden mit dem oben genannten Wide-View-fMRT-Protokoll untersucht, wie zuvor von Zhou et al.beschrieben 3. POWG wurde bei Patienten mit offenem Winkel klinisch bestätigt, indem das Erscheinungsbild von Gesichtsfeldausfällen beurteilt wurde, die mit Glaukom, Papillenschröpfung und/oder einem Augeninnendruck (IOD) von mehr als 21 mmHg übereinstimm.......

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Diskussion

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Das obige Protokoll zur Nutzung der retinotopen fMRT mit breiter Sicht ist eine innovative Methode zur Bewertung der Auswirkungen von Sehverlust und Augenerkrankungen auf das Gehirn. Durch die retinotope Weitfeldkartierung des visuellen Kortex unter Verwendung eines breiteren Bildschirms ermöglicht dieser Ansatz ein umfassenderes Verständnis der funktionellen Organisation des visuellen Systems. Dies könnte zu einem besseren Verständnis von Anomalien im visuellen Verarbeitungssystem des Gehirns führen, die bei Neurodegene.......

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Offenlegungen

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Die Autoren haben nichts zu verraten.

Danksagungen

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Diese Arbeit wurde von den National Institutes of Health [R01EY030996] unterstützt.

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Materialien

Liste der in diesem Artikel verwendeten Materialien
NameUnternehmenKatalognummerKommentare
1/4 "-20 Nylon-Maschinenschrauben, Rändelkopf-Rändelschraubezur Befestigung der Stange am PVC-Rahmen
1-1/4 Zoll PVC-Rohrlängevon ~5-10 ft wird benötigt
3T MRT-ScannerSiemens
6-32 Nylon-Maschinenschrauben, abgerundeter Kopfzur Befestigung von Spiegel / Bildschirm an der Stange
8-Kanal-Kopf-Array-SpuleSiemens
90-Grad-PVC-Ellbogen, 1-1/4 Zoll passend
AcrylspiegelBreite und Länge von 25-30 cm
Acrylstab1 Zoll Breite, ~ 2 Fuß lang, abhängig von der Größe der Scannerbohrung und der Kopfspule
E-PrimePsychology Software Toolszur Vorbereitung und Präsentation visueller Reize Paradigmen
Sperrholzplatte, 1/2 Zoll dickDie Größe sollte mindestens so groß sein wie die Bohrung des Scanners. Schnitt als Rahmen in Bohrungsgröße für die Projektionsfläche
Rückprojektionsleinwandsollte mindestens so groß sein wie die Bohrung des Scanners
Die Größe der

Referenzen

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  1. Kwong, K. K., et al. Dynamic magnetic resonance imaging of human brain activity during primary sensory stimulation. Proceedings of the National Academy of Sciences. 89 (12), 5675-5679 (1992).
  2. Ogawa, S., et al.

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Schlagwörter

Funktionelle MRTretinotopes MappingWeitsichtstimulationBOLD Bildgebungperiphere Sichtzentrale SichtGesichtsfeldkartierungophthalmologische ErkrankungenGlaukom

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