Neuroimaging Feldmethoden mit funktionalen in der Nähe von Infrarot-Spektroskopie (NIRS) Neuroimaging, globale Kindesentwicklung zu studieren: ländliche Subsahara-Afrika

Das übergeordnete Ziel dieses Field Neuro Imaging Protocol ist es, die Gehirnentwicklung von Kindern sowie die kognitiven und Lernergebnisse mit Hilfe der tragbaren funktionellen Nahinfrarotspektroskopie, bekannt als FNIRS, in abgelegenen, wenig erforschten, ressourcenarmen Umgebungen wie verarmten ländlichen Gemeinden in Subsahara-Afrika zu untersuchen. Diese Methode kann uns helfen, wichtige Fragen zur Gehirnentwicklung in Hochrisikoumgebungen zu beantworten. Zum Beispiel, wie sich das Netzwerk des Gehirns zum Lesen in Gemeinschaften mit hohem Analphabetenrisiko entwickelt.

Diese Methode befasst sich auch mit wichtigen theoretischen Fragen der globalen kindlichen Entwicklung, die sich darauf beziehen, wie sich sowohl die biologische Entwicklung als auch vielfältige, oft negative Erfahrungen auf das Gehirn auswirken. Und kann neue Informationen über entwicklungsbedingte, sensible Perioden enthüllen. Investieren Sie zunächst in die Bildung von Kooperationen und bieten Sie lokalen Forschern im Rahmen der Forschung Möglichkeiten.

Aufbau von Partnerschaften mit lokalen, wissenschaftlichen Einrichtungen zum Zwecke der Inklusion, da die Anerkennung durch Gleichgesinnte auf lokaler Ebene wichtig ist, um Forschungsergebnisse in der Region zu kommunizieren. Bereiten Sie sich auf regnerische Klimabedingungen vor Ort, da die Temperatur- und Feuchtigkeitsbedingungen je nach Laborumgebung erheblich variieren können, was sich auf die Funktion und Langlebigkeit der Geräte sowie den Komfort der Teilnehmer auswirken kann. Lais Freitas, Gastwissenschaftler in meinem Labor von der Bundesuniversität San Pallo, und Violet Kozloff, unsere Laborleiterin, werden das Verfahren vorführen.

Beginnen Sie mit einem Einwilligungsverfahren in einer lokalen oder bevorzugten Sprache des Teilnehmers, die kulturell angemessen ist und sicherstellt, dass die Teilnehmer, ihre Familien und Gemeinschaften über die Forschung und ihre Entscheidung, an der Studie teilzunehmen, informiert werden. Begleiten Sie dann die Teilnehmer in den Testraum und lassen Sie sie auf einem Stuhl sitzen. Erklären Sie dem Teilnehmer, dass eine Kopfmessung durchgeführt wird.

Messen Sie mit einem Standardmaßband die Abstände zwischen dem Nasion und dem Inion um den Kopf, das Nasion und das Inion über der Oberseite des Kopfes, durch die Mittellinienmitte oder CC, und den Abstand zwischen dem linken und dem rechten Ohrtragus über der Oberseite des Kopfes durch CC. Setzen Sie als nächstes die fNIRS-Optodenhalterkappe auf den Kopf des Teilnehmers. Ausrichtung der Kappe auf das International 10-20-System für die Kopfhaut. Befestigen Sie die Kappe mit dem Riemen. Sobald die Kappe positioniert ist, weisen Sie den Teilnehmer an, still zu sitzen, während eine 3D-Digitalisierer-Messung der wichtigsten 10-20 Kopfhautpositionen des Systems und jedes Optodenplatzhalters durchgeführt wird.

Ordnen Sie dann die 3D-Digitalisierer-Ausrüstung an, indem Sie einen Sensor auf dem Kopf des Teilnehmers platzieren und sicher befestigen und den zweiten Sensor direkt hinter dem Kopf des Teilnehmers auf dem Tisch platzieren. Bewegen Sie den 3D-Digitalisierer an jede Sondenposition und über die wichtigsten 10-20 Systempositionen. Nachdem die Daten des 3D-Digitalisierers gesammelt wurden, weisen Sie den Teilnehmer an, bequem vor dem Stimulus-Präsentationscomputer zu sitzen.

Wählen Sie mit der in fNIRS integrierten Software die Sondenanordnung aus, die dem Design des Experiments entspricht. Stellen Sie sicher, dass es so platziert ist, dass es die Sprachbereiche der linken Hemisphäre und ihre Homologe der rechten Hemisphäre sowie den Frontallappen maximal überlagert. Stellen Sie sicher, dass sowohl die Emitter- als auch die Detektorsonde gemäß der Sondenanordnungskarte nummeriert sind.

Platzieren Sie jede Optode mit der Optodenkarte und der integrierten fNIRS-Software in der jeweiligen Öffnung. Bewegen Sie alle Haare, um den Kontakt zwischen der Spitze der Optode und der Kopfhaut sicherzustellen. Nachdem alle Optoden in Position sind, überprüfen Sie die Signalqualität mit der in der Software integrierten fNIRS-System.

Passen Sie einzelne Sonden nach Bedarf an, bis eine ausreichende Signalqualität erreicht ist. Setzen Sie zunächst Kopfhörer mit Geräuschunterdrückung auf den Kopf des Teilnehmers und achten Sie darauf, die Platzierung der fNIRS-Sonde nicht zu beeinträchtigen. Stellen Sie sicher, dass die Kopfhörer auditive Sprachreize abgeben, sofern dies für den Teilnehmer relevant ist, und blockieren Sie Umgebungsgeräusche.

Weisen Sie den Teilnehmer an, sich auf das Kreuz in der Mitte des Bildschirms zu fixieren. Bitten Sie sie, während des Experiments still zu bleiben, während die experimentellen Aufgaben angezeigt werden. Dimmen Sie das Licht und beginnen Sie mit der Aufnahme des Teilnehmers mit der eingebauten Videokamera.

Starten Sie die fNIRS-Datenaufzeichnung auf dem fNIRS-Befehlscomputer und beginnen Sie mit den Aufgaben auf dem Stimuluspräsentationscomputer. Überwachen Sie die Leistung der Teilnehmer bei allen Aufgaben und stellen Sie Pausen zwischen Aufgaben und Ausführungen bereit. Stellen Sie sicher, dass die Triggerung vom experimentellen Stimuluspräsentationscomputer vom fNIRS-Befehlscomputer empfangen wird.

Beenden Sie schließlich am Ende aller Aufgaben das Sammeln von Video- und fNIRS-Daten. Entfernen Sie nach Abschluss des Experiments jede Optode aus der Kappe des Optodenhalters. Ohne die Position der Optodenhalterkappe auf dem Kopf des Teilnehmers zu stören, weisen Sie den Teilnehmer an, in einer Position zu sitzen, um eine zweite 3D-Digitalisierermessung zu erhalten.

Wiederholen Sie die Messung des 3D-Digitalisierers, um sicherzustellen, dass Störungen der Positionen der Kopfhautsonde während des Experiments erkannt werden können, indem Sie die beiden Positionsdateien vergleichen. Nachdem die Wiederholungsmessung abgeschlossen ist, entfernen Sie schließlich die Kappe des Optodenhalters vom Kopf des Teilnehmers. Die 3D-Positionsdaten und die Daten des Versuchsdesigns wurden mit fNIRS-Zeitreihendaten kombiniert, um sie zu analysieren, um experimentbezogene, signifikante neuronale Aktivierungsmuster auf einer Standard-Gehirnvorlage abzubilden.

Dieser Proband zeigte eine stärkere Aktivierung im Gyrus temporalis der linken Hemisphäre während der Reimversuche im Vergleich zur Ruhephase. Des Weiteren zeigt sich eine stärkere Aktivierung für Reimversuche ohne Reimverse in der linken Hemisphäre. Zum Beispiel zeigte Subjekt 1 eine stärkere Aktivierung im linken unteren frontalen Gyrus und Subjekt 2 zeigte eine stärkere Aktivierung im linken Gyrus temporalis superior.

Im Anschluss an dieses Verfahren können weitere Methoden wie die Diagnostik kognitiver und verbaler Fähigkeiten durchgeführt werden, um zusätzliche Fragen zum Zusammenhang zwischen Gehirnaktivität und kindlichen Fähigkeiten zu beantworten. Nachdem Sie sich dieses Video angesehen haben, sollten Sie ein gutes Verständnis für wichtige Überlegungen in der Feld-Neurobildgebung haben, wie z. B. lokale Partnerschaften mit Gemeinden und Forschern, sowie ein technisches Verständnis dafür, wie Sie die fNIRS-Kappe positionieren, die Optoden platzieren und Daten mit diesem System sammeln. Vergessen Sie nicht, dass die Arbeit an abgelegenen Orten gefährlich sein kann, mit dem Risiko von Krankheiten, Kriminalität und politischer Instabilität.

Und Vorsichtsmaßnahmen wie Medikamente, Impfungen und die Überwachung von Reisehinweisen sollten bei der Durchführung dieses Verfahrens immer getroffen werden.