Name: Beurteilung der zerebralen Lateralisation bei Kindern mit Hilfe der funktionellen transkraniellen Doppler-Sonographie (fTCD) (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2010-09-27T00:00:00.000+00:00
Duration: 7 min 44 s
Description: Lernen Sie die funktionelle transkranielle Doppler-Sonographie (fTCD) zur Beurteilung der zerebralen Lateralisation bei Kindern. Diese nicht-invasive Ultraschallmethode ermöglicht die Analyse der Sprachlateralisation im Gehirn.

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Wir danken Hubertus Lohmann für die gemeinsame Nutzung seiner Expertise in fTCD Techniken. Diese Arbeit wurde vom Wellcome Trust-Zuschüssen finanziert Nr. 082498/Z/07/2.

1. Mit fTCD zu Sprache Lateralisation in Kinder zu bewerten <ol><li> Wo möglich, machen wir das Kind mit Bildern, die Zeichen aus dem Video-Geschichten in einer separaten Sitzung, bevor Sie sie auf Doppler-System. </li><li> Es ist wichtig, dass dieses Verfahren eine ausreichende Studien umfasst, um eine zuverlässige Messung zu erhalten: im Idealfall 20 oder mehr, obwohl wir haben nützliche Daten mit nur 10 bis 15 Studien erhalten. Jeder Versuch wird mit einer Frist von Entspannung, um als Grundlage verwendet werden, durch die Sprache Aktivierung gefolgt. Blutflussgeschwindigkeit während der Dauer der Aktivierung ist von der Baseline verglichen. Wir haben festgestellt, dass es möglich ist, die Zeit nutzen, während das Kind passiv beobachtet ein 12 Sekunden Video-Clip als Ausgangswert. Dies hilft zu vermeiden Langeweile. Die Grundlinie wird durch ein 10 Sekunden Reaktionszeit Zeitraum, in dem das Kind gebeten, zu beschreiben, was passiert ist, gefolgt. Dies wird durch eine 16 Sekunden Ruhezeit gefolgt. </li><li> Der Zeitpunkt des Verfahrens ist wichtig, um Veränderungen in Blutflussgeschwindigkeit durch metabolischen Anforderungen, die dauern kann bis 7 Sekunden zu erkennen. Wir verwenden EDV Aufgaben, in der Aufmachung oder Matlab geschrieben, die das Timing der einzelnen Studien zu kontrollieren. Entscheidend ist, diese Programme auch senden Impulse an die Hardware, die eine Markierung von Datensätzen in die Doppler-Daten-Datei zu Beginn der Aktivierung Zeitraum anzuzeigen. Diese sind in der Datenanalyse verwendet werden, um Perioden der Baseline und Aktivierung der Blutfluss zu bestimmen. </li><li> Wir verwenden eine Multi-Dop-System, die Ultraschall-Aufnahme ermöglicht vom linken und rechten Seite gleichzeitig. Am besten ist es die Multi-Dop-System aufgebaut und bereit zu gehen, bevor die Teilnehmer ankommt. Sicherstellen, dass die Sonden an den Multi-Dop-System sind vor dem Einschalten angeschlossen. Prüfen Sie, ob der Reiz Computer angeschlossen ist, über die parallele Schnittstelle, um die Multi-Dop-Computer und Impulse von einem auf den anderen zu sehen sind. Sicherstellen, dass die Hochpassfilter bis 300 Hz ist für beide Seiten festlegen und überprüfen Sie die Tiefe der Beschallungswinkel (45-55 mm) und die Leistung des Signals. Das System hat Grenzen für die verschiedenen Parameter einstellen, um sicherzustellen, dass nur sichere Werte verwendet werden können. </li><li> Ein Teilnehmer-Code sollte in den Multi-Dop-Dateien aufgezeichnet werden, um für die Bedingung, eine Gruppe oder demografische Daten Matching. </li><li> Das System sollte dann angehalten, während der Vorbereitung der Sonden werden. Jeder Ultraschall-Sonde ist mit Gel, das ein Kontakt zwischen der Sonde und der Haut bietet abgedeckt. Verwenden Sie eine großzügige Menge des Gels zu erhalten die besten Kontakt möglich. </li><li> Nun ist es Zeit, um die Sitzung zu starten. Prüfen Sie, ob das Kind auf die Toilette vor dem Start gehen muss! Wir zeigen das Headset mit Stofftiere, und stellen Sie sicher, dass das Kind über das, was passieren wird und was sie werden gebeten, nicht versteht. Es ist besonders wichtig, dass sie die Notwendigkeit zu halten nach der Aktivierung Zeitraum still zu verstehen, so dass das Signal auf den Ausgangswert zurück. Kinder sollten bequem sitzen wie eine vollständige Aufgabe zwischen 20 und 30 Minuten dauern kann und eine Menge grober Körperbewegungen können mit dem Doppler-Signal stören. </li><li> Der schwierigste Teil des Verfahrens ist die Positionierung der Gel-beschichteten Sonden. Neue Benutzer sollten sich bewusst sein, dass sie die Praxis braucht, um Experte zu werden in diesem Teil des Prozesses. Es ist eine nützliche Computer-Simulation von Rune Aaslid, dass mit der Ausbildung helfen können ( <a href="http://www.transcranial.com/">http://www.transcranial.com/</a> ), aber der beste Weg zu lernen, ist durch das Praktizieren von Freunden und Kollegen. Haben Sie etwa 10 Personen beurteilt, werden Sie anfangen zu finden es viel einfacher. Eine gute Sache über die Arbeit mit Kindern ist, dass es in der Regel einfacher, ein Signal von einem Kind als ein Erwachsener zu finden, weil sie dünnere Schädel haben. </li><li> Jede Sonde wird auf die zeitliche Fenster des Schädels auf jeder Seite des Kopfes platziert. Dies ist die dünnste Teil des Knochens in den Kopf und bietet die beste Gegend, durch welche ein Signal aus der Mitte Hirnarterien gewonnen werden können. Diese Fenster können nur vor jedem Ohr zu finden. Bei der Arbeit mit Kindern kann es helfen, die Rüstzeit, wenn Sie zwei Experimentatoren, einer Einstellung der einzelnen Sonde. Die meisten Kinder sind glücklich, eine DVD in diesem Teil des Verfahrens, zu sehen, aber es ist wichtig, das Verhalten des Kindes zu überwachen und sicherzustellen, dass sie bequem und entspannt. Beenden Sie die Sitzung, wenn das Kind dies beantragt oder wenn es irgendwelche Zeichen der Verzweiflung. </li><li> Die Position der Sonden wird dann so eingestellt, um die mittlere Hirnarterie insonate. Es kann einige Minuten dauern, bevor ein zufriedenstellendes Signal gefunden. Dieses Signal hat einen charakteristischen Sound sowie visuelle Muster, das aus dem Multi-Dop-Computer überwacht werden sollen. </li><li> Der charakteristische Sound ist eine niedrige Rauschen Rauschen der Rate der Teilnehmer höher schlagen. Der charakteristische visuelle Muster ist ein starker Anstieg von einem exponentiellen Abfall fallen, die auch wiederholt mit der Rate des Herzschlags gefolgt. Sie können abholen Aktivität von anderen Blutgefäßen, je nach die Tiefe der Beschallungswinkel und Richtung der Sonde. Eine Tiefe von etwa 45 bis 50 mm in der Regel gut funktioniert bei Kindern. Sobald ein starkes Signal gefunden worden ist, reduzieren Sie die Leistung so weit wie möglich unter Beibehaltung ein gutes Signal. Die Verstärkung kann auch erhöht werden, um ein schwaches Signal zu verstärken. </li><li> Sobald die Signale für jeden mittleren Hirnarterie zufriedenstellend ausfallen, sind die auditiven Darstellungen des Multi-Dop-Signal nach unten gedreht werden, und die Prozedur kann beginnen. Der Versuchsleiter erklärt dem Kind, dass sie gehen, um einen Videoclip ruhig zusehen. Wenn sie sehen, das Fragezeichen auf dem Computer kommen, die sie benötigen, zu sagen, der Experimentator so viel wie sie können, was passiert ist in dem Video. Als sie das Bild des Jungen los "shhh" sehen, müssen sie aufhören zu reden und sofort still sitzen, um für das nächste Video warten, um zu starten (siehe Abbildung 2 und. Avi Beispiele). </li><li> Recording Geräte werden dann gestartet, dh, ein Voice Recorder für auditive Antworten; zusammen mit dem Multi-Dop-System der Aufnahme und der Computer die Steuerung Stimulus-Präsentation. </li><li> Der Versuchsleiter hat die Aufgabe dann für das Kind und Doppler-Signal zu überwachen a) stellen Sie sicher, das Kind ist bequem und die Teilnahme an der Aufgabe und b) sicherstellen, dass ein entsprechendes Signal erhalten bleibt. Die Doppler-Signal ist weit weniger empfindlich auf Bewegung als eine fMRI-Signal, aber es kann immer noch durch grobe Körperbewegungen gestört werden, oder wenn die Sonde bewegt. Wenn das Signal zu stark gestört, sollte die Anzeige Computer angehalten und die Sonden entsprechend zurückgesetzt. Manchmal kann es notwendig sein, mehr Gel anzuwenden, um wieder eine zufriedenstellende Signalverstärkung. Wir finden, dass das Testen von Kindern am besten funktioniert, wenn man Experimentator ist dafür verantwortlich, dass das Kind bei der Sache und aufnehmen, was sie sagen, und die anderen Monitore der Doppler-Signal. </li><li> Wenn die experimentellen Verfahren abgeschlossen ist, kann der Multi-Dop Aufnahme gestoppt und die Proben entnommen. Es ist nützlich, einige Gewebe zur Verfügung haben, um überschüssiges Gel zu entfernen. </li><li> Die Rohdaten-Dateien verarbeitet werden, um die linke und rechte Doppler-Signale zu vergleichen. Wir haben unsere eigene Matlab-Software auf die Methoden, mit Deppe 7 entwickelt entwickelt. Diese Verarbeitung beinhaltet Downsampling der Daten und Korrektur von Schwankungen aufgrund von Herz höher schlagen. Einzelne Studien werden aus der Analyse ausgeschlossen, wenn der linke oder rechte Aktivierung ist außerhalb eines bestimmten Bereichs, häufig 70 bis 130% des Ausgangswertes Blutflussgeschwindigkeit. Die Aktivierung in diesen Studien wird wahrscheinlich durch problematische Aufsetzen der Sonde beeinflusst werden. Abbildung 3 zeigt die Aktivierung bezogen auf Signale für ein gutes Signal-Sonde, während Abbildung 4 zeigt einen Fall, wo das Signal in regelmäßigen Abständen verloren geht. </li><li> Im Vergleich zum Ausgangswert Blutflussgeschwindigkeit, ist die Aktivierung in den rechten Kanal vom linken abgezogen, um den Unterschied Aktivierung (siehe Abbildung 5) zu berechnen. Die Lateralisierung Index ist definiert als der Durchschnitt der Differenz Aktivierung für 1 Sekunde beiden Seiten die maximale Differenz innerhalb einer vordefinierten Periode der Zinsen berechnet. Dieser Zeitraum von Interesse ist von 7 bis 17 Sekunden nach dem Start der 'sprechen' Befehl, durch den Marker aus der Anzeige Computer mit dem Multi-Dop-Datei gesendet angezeigt. Da der Unterschied Aktivierung ist die linke minus rechte Kanäle spiegeln positive Lateralisierung Indizes links Lateralisierung und negative reflektieren rechts. </li></ol> 2. Repräsentative Ergebnisse <img src="/files/ftp_upload/2161/2161fig1.jpg" alt="Abbildung 1" data-altupdatedat="1787634011000" data-alt="Abbildung 1"> Abbildung 1:. Außenfläche der Hemisphäre, welche Bereiche von Hirnarterien versorgt Pink ist Region mittleren Hirnarterie versorgt. (Aus: <a href="http://en.wikipedia.org/wiki/File:Gray517.png">http://en.wikipedia.org/wiki/File:Gray517.png</a> ) <img src="/files/ftp_upload/2161/2161fig2.jpg" alt="Abbildung 2" data-altupdatedat="1787634011000" data-alt="Abbildung 2"> Abbildung 2:. Schematische Darstellung des experimentellen Studie mit 12 Sekunden Baseline Video, 10 Sekunden Reaktionszeit Intervall und 16 Sekunden Ruhephase Zeitraum von Interesse für die Lateralität Berechnung wird ebenfalls dargestellt. <img src="/files/ftp_upload/2161/2161fig3.jpg" alt="Abbildung 3" data-altupdatedat="1787634011000" data-alt="Abbildung 3"> Abbildung 3. Saubere Daten Aufzeichnung von Roh-Doppler Geschwindigkeit (cm / sec) für die Linke (blau) und rechts (rot) Dopplerkanälen 130 bis 150 Sekunden, während einer einzigen experimentellen Sitzung. Jedes sichtbare Impuls entspricht einem Herzschlag. Event-Marker zeigt Beginn des Stimulus in grün dargestellt. <img src="/files/ftp_upload/2161/2161fig4.jpg" alt="Abbildung 4" data-altupdatedat="1787634011000" data-alt="Abbildung 4"> Abbildung 4. Disrupted Datenaufzeichnung von Roh-Doppler Geschwindigkeit (cm / sec) für die Linke (blau) und rechts (rot) Dopplerkanälen 400 bis 450 Sekunden, während einer einzigen experimentellen Sitzung. Ereignismarker Angabe Beginn des Stimulus in grün dargestellt. Deutliche Hinweise auf Dropout sichtbar ist für beide Kanäle. ftp_upload/2161/2161fig5.jpg "alt =" Bild 5 "/&gt; Abbildung 5. Left (blau) und rechts (rot) Kanal (Panel A) und links minus rechts Unterschied (Panel B) Doppler Velocity (cm / sec), gemittelt über alle akzeptable Studien für eine Gruppe von Teilnehmern. Teilnehmer cued wurden auf "Diskussion" bei 12 Sekunden und die Zeit von Interesse für die Lateralität Berechnung ist auch in grün dargestellt. Die grauen Fehlerbalken um den Unterschied Geschwindigkeit in Panel B stellen den Standardfehler des Mittelwerts. Avi Beispiele: Die Video-Sequenzen, die "Freezefoot" Geschichte zu erzählen heruntergeladen werden kann: <a href="http://psyweb.psy.ox.ac.uk/oscci/Miscellaneous.htm">http://psyweb.psy.ox.ac.uk/oscci/Miscellaneous.htm</a>

<ol><li>Bishop, D. V. M. Handedness and developmental disorder. , Blackwell Scientific, J.B. Lippincott. Philadelphia. (1990).</li>
<li>Pelletier, I., Sauerwein, H., Lepore, F., Saint-Amour, D., Lassonde, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Non-invasive+alternatives+to+the+Wada+test+in+the+presurgical+evaluation+of+language+and+memory+functions+in+epilepsy+patients%5BTitle%5D)+AND+%22Epileptic+Disorders%22%5BJournal%5D)">Non-invasive alternatives to the Wada test in the presurgical evaluation of language and memory functions in epilepsy patients.</a> Epileptic Disorders. 9, 111-126 (2007).</li>
<li>Deppe, M., Ringelstein, E. B., Knecht, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+investigation+of+functional+brain+lateralization+by+transcranial+Doppler+sonography%5BTitle%5D)+AND+%22NeuroImage%22%5BJournal%5D)">The investigation of functional brain lateralization by transcranial Doppler sonography.</a> NeuroImage. 21, 1124-1146 (2004).</li>
<li>Knecht, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Noninvasive+determination+of+language+lateralization+by+functional+transcranial+Doppler+sonography+%3A+A+comparison+with+the+Wada+test%5BTitle%5D)+AND+%22Stroke%22%5BJournal%5D)">Noninvasive determination of language lateralization by functional transcranial Doppler sonography : A comparison with the Wada test.</a> Stroke. 29, 82-86 (1998).</li>
<li>Lohmann, H., Drager, B., Muller-Ehrenberg, S., Deppe, M., Knecht, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Language+lateralization+in+young+children+assessed+by+functional+transcranial+Doppler+sonography%5BTitle%5D)+AND+%22Neuroimage%22%5BJournal%5D)">Language lateralization in young children assessed by functional transcranial Doppler sonography.</a> Neuroimage. 24, 780-790 (2005).</li>
<li>Bishop, D. V. M., Watt, H., Papadatou-Pastou, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((An+efficient+and+reliable+method+for+measuring+cerebral+lateralization+during+speech+with+functional+transcranial+Doppler+ultrasound%5BTitle%5D)+AND+%22Neuropsychologia%22%5BJournal%5D)">An efficient and reliable method for measuring cerebral lateralization during speech with functional transcranial Doppler ultrasound.</a> Neuropsychologia. 47, 587-590 (2009).</li>
<li>Deppe, M., Knecht, S., Henningsen, H., Ringelstein, E. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((AVERAGE%3A+a+Windows+program+for+automated+analysis+of+event+related+cerebral+blood+flow%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neuroscience+Methods%22%5BJournal%5D)">AVERAGE: a Windows program for automated analysis of event related cerebral blood flow.</a> Journal of Neuroscience Methods. 75, 147-154 (1997).</li>
<li>Whitehouse, A. J. O., Bishop, D. V. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cerebral+dominance+for+language+function+in+adults+with+specific+language+impairment+or+autism%5BTitle%5D)+AND+%22Brain%22%5BJournal%5D)">Cerebral dominance for language function in adults with specific language impairment or autism.</a> Brain. 131, 3193-3200 (2008).</li>
<li>Illingworth, S., Bishop, D. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Atypical+cerebral+lateralisation+in+adults+with+compensated+developmental+dyslexia+demonstrated+using+functional+transcranial+Doppler+ultrasound%5BTitle%5D)+AND+%22Brain+and+Language%22%5BJournal%5D)">Atypical cerebral lateralisation in adults with compensated developmental dyslexia demonstrated using functional transcranial Doppler ultrasound.</a> Brain and Language. 111, 61-65 (2009).</li>
<li>Whitehouse, A. J. O., Bishop, D. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Hemispheric+division+of+function+is+the+result+of+independent+probabilistic+biases%5BTitle%5D)+AND+%22Neuropsychologia%22%5BJournal%5D)">Hemispheric division of function is the result of independent probabilistic biases.</a> Neuropsychologia. 47, 1938-1943 (2009).</li>
<li>Whitehouse, A. J. O., Badcock, N., Groen, M. A., Bishop, D. V. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Reliability+of+a+novel+paradigm+for+determining+hemispheric+lateralization+of+visuospatial+function%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+the+International+Neuropsychological+Society%22%5BJournal%5D)">Reliability of a novel paradigm for determining hemispheric lateralization of visuospatial function.</a> Journal of the International Neuropsychological Society. 15, 1028-1032 (2009).</li>
</ol>

Neben der Untersuchung der normalen Entwicklung haben wir mit fTCD zur Sprache Lateralisierung bei Erwachsenen und Kindern mit Entwicklungsstörungen der Sprache und Alphabetisierung 8, 9 zu studieren. Wir sind auch daran interessiert, die Entwicklung von Methoden der Verwendung von für die Beurteilung der Lateralisierung der visuell-räumliche Fähigkeiten 10, 11 fTCD.

A correction was made to <a href="http://www.jove.com/video/2161">Assessment of Cerebral Lateralization in Children using Functional Transcranial Doppler Ultrasound (fTCD)</a>. There was a misstated time interval for the point of interest.

Erratum: Assessment of Cerebral Lateralization in Children using Functional Transcranial Doppler Ultrasound (fTCD)

<table><tbody><tr><td>Mehrfach-Dop-T mit Aufrüstung auf 2-Kanal-MultiFlow-Überwachung</td><td>Compumedics</td><td>5610 EN</td><td>wird demnächst durch digitale Version ersetzt</td></tr><tr><td>Kopfhörerset</td><td>Spencer Technologies, 701&amp;#8211;16th Avenue, Seattle,WA 98122</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

beurteilung der zerebralen lateralisation bei kindern mit hilfe der funktionellen transkraniellen doppler-sonographie (ftcd)

Assessment of Cerebral Lateralization in Children using Functional Transcranial Doppler Ultrasound (fTCD)

Es gibt viele unbeantwortete Fragen über zerebrale Lateralisierung. Insbesondere bleibt unklar, welche Aspekte der Sprache und nonverbale Fähigkeiten lateralisiert sind, ob es irgendwelche Nachteile, die mit atypischen Muster der zerebralen Lateralisation verbunden sind, und ob zerebrale Lateralisierung entwickelt mit dem Alter. In der Vergangenheit waren Forscher in diesen Fragen interessiert, die Händigkeit als Indikator für die zerebrale Lateralisierung benutzen, aber dies ist unbefriedigend, weil die Händigkeit ist nur ein schwacher und indirekter Indikator für Lateralität der kognitiven Funktionen 1. Andere Methoden, wie fMRI, sind teuer für eine groß angelegte Studien, und nicht immer möglich mit den Kindern 2. Hier beschreiben wir die Verwendung von funktionellen transkraniellen Doppler-Sonographie (fTCD) als kostengünstige, nicht-invasive und sichere Methode zur Beurteilung der zerebralen Lateralisation. Das Verfahren beinhaltet die Messung des Blutflusses in der A. cerebri media über eine Ultraschallsonde direkt vor dem Ohr. Unsere Arbeit baut auf der Arbeit von Rune Aaslid, der TCD 1982 in Zusammenarbeit eingeführt, und Stefan Knecht, Michael Deppe und ihre Kollegen an der Universität Münster, der die Verwendung von gleichzeitigen Messungen der linken und der rechten mittleren Hirnarterie Blutfluss Pionierarbeit geleistet, und entwickelte ein Verfahren zur Korrektur des Herzschlages Aktivität. Dies machte es möglich, eine deutliche Zunahme der linksseitigen Blutflusses während Sprache Generation zu sehen, mit Lateralisierung Einigung auch mit, dass unter Verwendung anderer Methoden 3. Die A. cerebri media hat ein sehr breites Gefäßregion (siehe Abbildung 1) und die Methode nicht bieten nützliche Informationen über die Lokalisierung innerhalb einer Hemisphäre. Unsere Erfahrung zeigt, ist es besonders empfindlich auf Aufgaben, die explizit oder implizit Sprachproduktion beteiligt. Der &quot;Goldstandard&quot; Aufgabe ist es, ein Wort Generation Aufgabe (zB denken an so viele Wörter wie Sie die mit dem Buchstaben &#39;B&#39; beginnen können) 4, aber das ist nicht geeignet für kleine Kinder und andere mit geringen Lese-und Schreibfähigkeiten. Im Vergleich mit anderen bildgebenden Methoden ist fTCD relativ unbeeindruckt von Bewegungsartefakten zu sprechen, und so sind wir in der Lage, ein zuverlässiges Ergebnis von Aufgaben, die beschreiben, Bilder beinhalten laut 5,6 erhalten. Dementsprechend haben wir eine kinderfreundliche Aufgabe, die uns bei Video-Clips, die eine Geschichte erzählen, und dann beschreiben, was gesehen wurde beinhaltet entwickelt.

Funktionelle transkranielle Doppler-Sonographie (fTCD) ist eine einfache und nicht-invasive Ultraschall-Technik, die verwendet werden, um die Lateralisierung der kognitiven Funktionen, insbesondere Sprache beurteilen kann, und ist geeignet für den Einsatz mit Kindern.

Beurteilung der zerebralen Lateralisation bei Kindern mit Hilfe der funktionellen transkraniellen Doppler-Sonographie (fTCD)

Es gibt viele unbeantwortete Fragen zur zerebralen Lateralisierung. Insbesondere bleibt unklar, welche Aspekte der sprachlichen und nonverbalen Fähigkeiten ...

Das übergeordnete Ziel dieses Verfahrens besteht darin, die funktionelle Lateralisierung der Sprache im Gehirn mithilfe einer kinderfreundlichen Methode zu bestimmen. Dies wird erreicht, indem zunächst Ultraschallsonden am Kopf angebracht werden, um die Durchblutungsgeschwindigkeit in der Arteria cerebri media jeder Gehirnhemisphäre zu überwachen. Der zweite Schritt des Verfahrens besteht darin, die Durchblutung zu überwachen, während die Versuchsperson eine sprachliche Aufgabe ausführt.Der dritte Schritt des Verfahrens besteht darin, das durchschnittliche Doppler-Signal aus den linken und rechten Hemisphären über einen Zeitraum von Interesse zu extrahieren, in dem die Sprachaufgabe durchgeführt wurde. Der letzte Schritt des Verfahrens besteht darin, den Unterschied zwischen den Aktivierungen links und rechts zu untersuchen, um einen Seitenindex (Lateralisierungsindex) zu berechnen. Positive Werte deuten auf eine linke, negative Werte auf eine rechte Lateralisation hin.Letztendlich können Ergebnisse erzielt werden, die dazu verwendet werden können, die Hemisphärenspezialisierung des Gehirns bei Kindern unterschiedlichen Alters oder bei Gruppen mit und ohne Entwicklungsstörungen zu vergleichen. Der Hauptvorteil dieser Technik gegenüber bestehenden Methoden, wie der funktionellen Magnetresonanztomographie, besteht darin, dass die Versuchsperson nicht stillhalten muss, und die Methode ist vergleichsweise kostengünstig und tragbar. Die Durchführung der Prozedur werden Georgina Holt und Nick Badcock demonstrieren, eine wissenschaftliche Hilfskraft und ein Postdoktorand aus meinem Labor.Dieses Video demonstriert die Anwendung der funktionellen transkraniellen Doppler-Ultraschalluntersuchung (FTCD) zur Beurteilung der Sprachlateralisierung bei Kindern. Das System besteht aus einem Multi-DOPP mit Ultraschallsonden, die an einer Kopfhalterung befestigt sind, einem Stimulationscomputer, der verwendet wird, um dem Probanden Videos vorzuführen, sowie einem Tonaufnahmegerät für akustische Antworten. Richten Sie das Multi-DOPP ein, bevor der Teilnehmer eintrifft. Überprüfen Sie alle Anschlüsse gemäß der beiliegenden Beschreibung und des Produkthandbuchs, und stellen Sie sicher, dass die Grenzwerte so eingestellt sind, dass angemessene Ultraschallintensitäten verwendet werden.Bevor eine Sitzung beginnt, ist es wichtig zu prüfen, ob das Kind eine Toilette benutigen muss, und das Kind bequem zu platzieren, da die Sitzungen zwischen 20 und 30 Minuten dauern und grobmotorische Bewegungen das Doppler-Signal stören können. Demonstrieren Sie den Doppler-Kopfhörer dem Teilnehmer mithilfe eines Spielzeugtieres. Stellen Sie sicher, dass das Kind bereit ist, den Kopfhörer aufzusetzen, und positionieren Sie ihn bequem und fest.Schalten Sie das Multi-Do-System auf Pause, während Sie die Ultraschallsonden vorbereiten. Bedecken Sie jede Sonde großzügig mit Ultraschallgel, um während der DVD-Betrachtung durch das Kind den bestmöglichen Kontakt zwischen Sonde und Haut zu gewährleisten. Platziere die mit Gel bedeckten Sonden am Schläfenfenster des Schädels auf jeder Seite des Kopfes.Vor dem Ohr, dort, wo der Knochen am dünnsten ist. Beginnen Sie mit dem Multi-Dopp und justieren Sie die Position der Sonden, um die Arteria cerebri media anzusprechen. Ein zufriedenstellendes Signal weist einen charakteristischen Klang und ein typisches visuelles Muster auf.Dies ist ein Beispiel für ein visuelles Muster einer falsch positionierten Sonde. Beachten Sie, dass kein Ton vorhanden ist. Dies ist das charakteristische Merkmal.Schwaches, schwappendes Geräusch des Herzschlags des Probanden von einer korrekt positionierten Sonde. Reduzieren Sie die Leistung so weit wie möglich und erhöhen Sie gegebenenfalls die Verstärkung, wobei ein gutes Signal beibehalten wird. Sobald die Signale beider Arteriae cerebri media zufriedenstellend sind, drehen Sie die akustische Ausgabe des Multis herunter, um dem Kind das dreistufige Verfahren anhand von Standbildern zu erklären.In Ordnung, und nachdem wir uns ein wenig Video angesehen haben, werden Sie ein Symbol wie dieses sehen. Wissen Sie, was das ist? Fragezeichen?Ja. Wenn Sie das Fragezeichen sehen, möchte ich, dass Sie mir erzählen, was im Video passiert ist. Sie können mir also so viel wie möglich darüber sagen, was die Pinguine gemacht haben, womit sie gespielt haben, was sie gegessen haben – alles, was Sie möchten. Und wenn Sie fertig sind, mir zu erzählen, was im Video geschehen ist, werden Sie ein Bild von einem Jungen sehen, der „Pst“ macht. Und wenn Sie das sehen, möchte ich, dass Sie ganz ruhig und still sind, aufhören zu sprechen und mir nichts mehr erzählen. In Ordnung.Und warten Sie etwas ab, dann wird das Video wieder aktiviert. Starten Sie die Aufnahmegeräte und beginnen Sie. Die Testdurchführung funktioniert am besten, wenn ein Experimentator dafür verantwortlich ist, das Kind bei der Aufgabe zu halten und festzuhalten, was es sagt.Was ist in jenem passiert? Er hat den Hut seiner Freundin aufgesetzt und ist hinausgegangen. Sehr gut.Und welche Farbe hatte sein Hut und sein Schal? Großartig. Sehr gut. Gut gemacht.Ein zweiter Versuchsdurchführer sollte das Multidop überwachen, um sicherzustellen, dass ein geeignetes Signal aufrechterhalten wird. Wenn das Signal erheblich gestört wird, unterbrechen Sie den Anzeigerechner und justieren Sie die Sonden neu, wobei gegebenenfalls mehr Gel aufgetragen werden muss.Beobachten Sie das Verhalten des Kindes und stellen Sie sicher, dass es sich wohl und entspannt fühlt. Hier ist ein Beispiel für einen Durchlauf. Das Programm auf dem Stimulus-Computer gewährleistet eine präzise zeitliche Steuerung der Ereignisse und sendet einen Markierimpuls in die Doppler-Datendatei, um den Beginn der Sprachaktivierungsphase anzuzeigen.Für dieses Verfahren mit Kindern erfassen wir 30 Durchgänge. Wir empfehlen mindestens 20 Durchgänge für eine genaue Schätzung der Lateralisierung. Sobald das experimentelle Verfahren abgeschlossen ist, beenden Sie die Mehrfachaufnahme und entfernen Sie die Sonden.Verwenden Sie Tücher, um überschüssiges Gel vom Teilnehmer zu entfernen. Geben Sie dem Kind eine Belohnung, um sich für die Teilnahme zu bedanken. Hier ist eine saubere Datenaufzeichnung der rohen Blutflussgeschwindigkeit.Während eines experimentellen Durchlaufs entspricht jeder sichtbare Puls einem Herzschlag. Der Ereignismarker, der den Stimulusbeginn anzeigt, wird grün dargestellt. Hier sehen Sie die Datenaufzeichnung für einen Teil der experimentellen Sitzung, bei dem das Signal schlecht war und zeitweise ausfiel.Diese Abschnitte werden automatisch durch ein Artefakt-Ablehnungsverfahren aus der Aufzeichnung entfernt. Dieses Diagramm zeigt das durchschnittliche Signal über EPOCH für den linken Kanal und den rechten Kanal, gemittelt über alle akzeptablen Versuche. Für eine Gruppe von Teilnehmern ist die Sprachaktivierungsphase grün hervorgehoben.Dieses Panel zeigt die Differenz der Dopplergeschwindigkeit (links minus rechts). Der für die Seitigkeitsberechnung relevante Zeitraum ist ebenfalls grün dargestellt. Der grau schattierte Bereich um die Differenzgeschwindigkeit stellt den Standardfehler des Mittelwerts dar, wenn der Vorgang beherrscht ist.Diese Technik kann nach ihrer Entwicklung, wenn sie ordnungsgemäß durchgeführt wird, in etwa 30 Minuten angewendet werden. Diese Technik ebnete den Weg für Forscher der Entwicklungsneuropsychologie, um die zerebrale Lateralisierung bei Vorschulkindern zu untersuchen.

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Forschung

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Neurowissenschaften

Wir kombinierten Frequenz-Domain-Nahinfrarot-Spektroskopie Maßnahmen der zerebralen Oxygenierung des Hämoglobins mit diffuser Korrelations-Spektroskopie Maßnahmen des zerebralen Blutflusses Index einen Index der Sauerstoff-Stoffwechsel zu schätzen. Wir testeten den Nutzen dieser Maßnahme als Nachttisch Screening-Tool, um die Gesundheit und Entwicklung des Neugeborenen Gehirns zu beurteilen.

Non-invasive optische Messung des zerebralen Metabolismus und Hämodynamik bei Säuglingen

Quelle: Hage, B. D. et. al., Funktioneller transkranieller Doppler-Ultraschall zur Überwachung des zerebralen Blutflusses. J. Vis. Exp. (2021) Dieses Video zeigt die Verwendung von Doppler-Ultraschall als funktionelles Bildgebungswerkzeug zur Messung der zerebralen Blutflussgeschwindigkeit (CBFV) in Echtzeit. Es wird hervorgehoben, wie Frequenzverschiebungen in der mittleren Hirnarterie bei Aufgaben wie dem Anhalten des Atems Veränderungen der CBFV aufdecken, und bietet Einblicke in die...

Funktionelle Bildgebung des zerebralen Blutflusses mittels transkraniellem Doppler-Ultraschall

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Dieses Protokoll beschreibt die Quantifizierung volumetrischer zerebraler hämodynamischer Variationen im Mausgehirn mittels funktionellem Ultraschall (fUS). Verfahren für eine funktionelle 3D-Aktivierungskarte nach sensorischer Stimulation sowie funktionelle Konnektivität im Ruhezustand werden als illustrative Beispiele bei anästhesierten und wachen Mäusen bereitgestellt.

3D-Aktivierung des gesamten Gehirns und funktionelle Konnektivitätskartierung bei Mäusen mit transkranieller funktioneller Ultraschallbildgebung

Wir stellen eine Methode zur gleichzeitigen Erfassung von fMRT- und fNIRS-Signalen von denselben Probanden mit Ganzkopf-fNIRS-Abdeckung vor. Das Protokoll wurde mit drei jungen Erwachsenen getestet und kann für die Datenerhebung für Entwicklungsstudien und klinische Populationen angepasst werden.

Gleichzeitige Datenerfassung von fMRT- und fNIRS-Messungen unter Verwendung eines Ganzkopf-Optodenarrays und Kurzstreckenkanälen

Wir beschreiben ein Protokoll zur Beurteilung von Dosis-Wirkungs-Kurven für extrakranielle Stimulation in Bezug auf elektrische Feldmessungen des Gehirns und einen relevanten Biomarker-zerebralen Blutfluss. Da bei diesem Protokoll eine invasive Elektrode in das Gehirn eingeführt wird, ist eine Vollnarkose erforderlich, wobei die Spontanatmung der kontrollierten Atmung vorgezogen wird.

[Platzierung von extrakraniellen Stimulationselektroden und Messung des zerebralen Blutflusses und intrakranieller elektrischer Felder bei anästhesierten Mäusen

Transkranieller Ultraschall ist ein unverzichtbares Instrument zur Überwachung von Patienten mit verschiedenen neurologischen Erkrankungen. Obwohl es in beratenden Studien häufig protokollarisch verwendet wird, wurde das Gehirn in vielen Protokollen mit Point-of-Care-Ultraschall (PoCUS) übersehen. In dieser Studie wird ein PoCUS-Bilderfassungsprotokoll vorgeschlagen.

Point-of-Care Transkranieller farbcodierter Duplex-Ultraschall der Arteria cebraralis media

Lernen Sie die funktionelle transkranielle Doppler-Sonographie (fTCD) zur Beurteilung der zerebralen Lateralisation bei Kindern. Diese nicht-invasive Ultraschallmethode ermöglicht die Analyse der Sprachlateralisation im Gehirn.

Beurteilung der zerebralen Lateralisation bei Kindern mit Hilfe der funktionellen transkraniellen Doppler-Sonographie (fTCD)

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