Studium der Funktion des Gehirns bei Kindern mit Magnetoenzephalographie

Pädiatrische MEG-Daten werden oft durch Kopfbewegungsartefakte erschwert. Dieses neuartige Protokoll bietet eine umfassende Demonstration, wie wir die Kopfbewegung reduzieren und gleichzeitig MEG-Daten von Kleinkindern sammeln. Die Umsetzung der in unserem Protokoll beschriebenen kinderfreundlichen Verfahren ist wichtig, um die Datenqualität zu verbessern, die Teilnehmer-Attritionsrate-Längs-Längszahnsitudienzuverfahren zu minimieren und sicherzustellen, dass Familien eine positive Erfahrung mit Forschungsbeteiligung haben.

Dieses Protokoll kann bei der Beurteilung von Kleinkindern mit anderen Neuroimaging-Systemen wie fMRI oder PET angewendet werden, wobei die Reduzierung der Kopfbewegung während des Scannens ebenfalls entscheidend für die Datenqualität ist. Um mit diesem Verfahren zu beginnen, stellen Sie Familien Ressourcen zur Verfügung, um sich über Magnetoenzephalographie (MEG) zu informieren, bevor Sie das MEG-Labor besuchen, z. B. ein Storyboard, in dem die Schritte zum Abschluss des MEG-Experiments beschrieben werden, und ein MEG-Informationsblatt für Eltern oder Betreuer. Nehmen Sie anschließend das Kind mit auf einen Rundgang durch den magnetisch abgeschirmten Raum (MSR), in dem das pädiatrische MEG-System untergebracht ist, das in raumbezogener Wandkunst verziert ist, um das Thema der Weltraummission zu verstärken.

Bitten Sie das Kind, mit dem Kopf in der Helmtür zurückliegend zu üben. Dann sagen Sie dem Kind, so still wie möglich zu liegen, damit das Raumschiff auf Kurs bleibt und sein endgültiges Ziel erreichen kann. Weisen Sie das Kind für die Digitalisierung an, auf einem Hochstuhl zu sitzen und es mit einer Polyester-Schwimmkappe mit fünf Markerspulen zu befestigen, die Daten an eine kontinuierliche Bewegungsverfolgungseinheit senden.

Passen Sie lose Verschraubungskappen an, indem Sie die Seiten nach oben falten. Legen Sie einen Sender und drei Empfänger um den Hals des Kindes. Bitten Sie das Kind, seine beste Statuenpose zu zeigen und häufig positive Verstärkung anzubieten, solange es noch bleibt.

Dies dient dazu, die Kopfbewegung während der Digitalisierung zu minimieren, was die Genauigkeit der nachfolgenden Koregistrierung zwischen dem Kopf des Kindes und den MEG-Sensoren beeinträchtigen kann. Verwenden Sie einen Stift-Digitalisierer, um die Position von drei Treuhandpunkten und den fünf Markerspulen sowie die Form der Kopfoberfläche aufzuzeichnen. Diese Daten werden verwendet, um später die Position des Kopfes des Kindes in Bezug auf die MEG-Sensoren zu bestimmen.

Entfernen Sie am Ende des Vorgangs die Kappe, den Sender und drei Empfänger aus dem Hals des Kindes. Als nächstes bringen Sie das Kind in den Raum, in dem der MEG-Simulator untergebracht ist, eine nachgebaute Nachbildung des MEG-Systems. Der MEG-Simulator ist mit Raumaufklebern verziert und mit einer Helmtür, einem Bett, einer Knopfbox und, für visuelle Displays, einem Bildschirm über der Mock-Tür ausgestattet.

Beschreiben Sie kurz die MEG-Scan-Verfahren durch die Erzählung einer Praxis-Weltraummission. Wenn das Kind nervös erscheint, zeigen Sie zuerst die experimentellen Verfahren mit einem Spielzeug. Passen Sie das Kind mit einem Astronautenhelm, einer Polyester-Schwimmkappe, die einen Bewegungsmelder an der Vorderseite befestigt hat.

Bitten Sie das Kind, im Simulator zu liegen und sich ein Video seiner Wahl anzusehen. Wenn die Kopfbewegung des Kindes einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet, hält das Motion Tracking-System das Video automatisch an und wartet, bis der Experimentator das Video manuell neu startet und die Bewegungsbasiswiederherstellung wiederherstellt. Wenn das Kind diesen Teil des Simulatortrainings abschließt, können Sie es mit einem separaten Satz einzigartiger Reize an der experimentellen Aufgabe trainieren.

Am Ende des Aufgabentrainings können Sie dem Kind ein Astronauten-Ausbildungszertifikat ausstellen. Wenn das Kind eintrifft, bestätigen Sie, dass es kein magnetisches Material auf seiner Kleidung oder ihrem Körper trägt, da magnetische Materialien das MEG-Signal verzerren können. Wiederholen Sie dann das Digitalisierungsverfahren, das zuvor in der MEG-Einarbeitungssitzung beschrieben wurde.

Bringen Sie das Kind anschließend zum MSR. Zwei Forscher sind für dieses Verfahren erforderlich, einer, um das Kind innerhalb der MSR als Hilfsforscher zu begleiten, und der andere, um MEG-Datenerfassung außerhalb der MSR als Hauptforscher auszuführen. Die MSR-Einrichtung dauert in der Regel fünf Minuten.

Bitten Sie das Kind im Inneren des MSR, den Kopf in die Helmtür zu legen. Prüfen Sie, ob der Kopf des Kindes zentral ausgerichtet ist, so dass die Kopfkrone so nah wie möglich an der Rückseite der Helmtür ist, ohne sie zu berühren. Stellen Sie sicher, dass das Kind bequem, entspannt und bleibt so ruhig wie möglich für die MEG-Aufnahme.

Während Sie die Ausrüstung einrichten, halten Sie das Kind unterhalten, indem Sie ein Video ihrer Wahl auf dem Bildschirm über der Tür abspielen. Führen Sie außerhalb des MSR eine Vorversuchs-Baseline-Markerspule-Messung durch, um die anfängliche Kopfposition in Bezug auf die Helmtür aufzuzeichnen. Führen Sie als Nächstes eine Koregistrierung zwischen dem Kopf des Kindes und dem Sensorarray mit Hilfe der anfänglichen Markerspulenmessung und der Digitalisierungskopfformdaten durch.

Diese vorbereitenden Messungen ermöglichen eine Sichtkontrolle der Kopfposition innerhalb der Tür, um sicherzustellen, dass der Kopf des Kindes richtig positioniert ist. Wenn diese Bedingungen nicht erfüllt sind, positionieren Sie den Kopf des Kindes neu und führen Sie eine weitere Mitregistrierung durch, bevor Sie mit der Datenerfassung beginnen. Sobald Sie mit der Kopfposition in Bezug auf die Helmtür zufrieden sind, starten Sie die MEG-Aufnahme und die experimentelle Aufgabe.

Zeichnen Sie laufende Kopfbewegungen mit einem pädiatrischen MEG-Softwaresystem auf, das als Echtzeit-Kopfbewegung bezeichnet wird. Am Ende des Experiments, bieten Sie dem Kind eine Geschenktüte für ihre Teilnahme und vergüten die Familie für ihre Zeit und Reisekosten. In diesem Experiment wurden Daten von einem dreijährigen Jungen gesammelt, der 15 Minuten lang passiv Audittöne hörte.

Die Daten wurden entlärmt, dann nachgefiltert, baseline korrigiert und gemittelt. Root-mean-square magnetic, oder RMS, Wellenformen wurden von allen Sensoren berechnet und die gemittelten In-Scanner-Kopfbewegungen betrug4,3 Millimeter. Wie gezeigt, kompensierte die Echtzeit-Kopfbewegung bewegungsbezogene Artefakte, was zu fokaleren Isofeldkonturkarten führte.

Viel verzerrte RMS-Magnetwellenformen und eine sinnvollere Quellrekonstruktion in den bilateralen Hörlappen. Während des gesamten Testverfahrens ist es wichtig, eine Beziehung mit dem Kind aufzubauen, die Sitzung spaßig und einnehmend zu halten und auf Anzeichen von Angst oder Unruhe im Kind zu reagieren. Durch die Schulung von Kindern, ihren Kopf während der pädiatrischen MEG-Aufnahmen still zu halten, haben wir die Qualität unserer MEG-Daten verbessert.

Auf diese Daten können nun erweiterte Analysetechniken angewendet werden. Die pädiatrische MEG öffnet nicht nur ein Fenster für das, was elektrisch im Gehirn passiert, sondern ermöglicht es uns auch, bestimmte kognitive Funktionen dem sich entwickelnden Gehirn zuzuordnen.