Análisis cualitativos y comparativos de datos de actividad cortical de un experimento funcional de espectroscopia de infrarrojo cercano aplicando el diseño de bloques

Resumen

Se describe el análisis de onda continua funcional de espectroscopia de infrarrojo cercano experimento utilizando un diseño de bloques con una tarea sensoriomotora. Para aumentar la fiabilidad del análisis de los datos, se utilizó el mapeo paramétrico estadístico basado en modelos lineales generales cualitativos y los modelos mixtos jerárquicos comparativos para multicanales.

Resumen

Los estudios de neuroimagen juegan un papel fundamental en la evaluación de las condiciones neurológicas pre- vs post-intervención, como en la rehabilitación y el tratamiento quirúrgico. Entre las muchas tecnologías de neuroimagen utilizadas para medir la actividad cerebral, la espectroscopia funcional de infrarrojo cercano (fNIRS) permite la evaluación de actividades corticales dinámicas midiendo los niveles de hemoglobina locales similares a las imágenes de resonancia magnética funcional (fMRI). También, debido a la menor restricción física en fNIRS, las variantes múltiples de tareas sensoriomotoras pueden ser evaluadas. Muchos laboratorios han desarrollado varios métodos para el análisis de datos fNIRS; sin embargo, a pesar de que los principios generales son los mismos, no existe un método universalmente estandarizado. Aquí, presentamos los métodos analíticos cualitativos y comparativos de los datos obtenidos de un experimento fNIRS multicanal utilizando un diseño de bloques. Para el análisis cualitativo, se utilizó un software para NIRS como un enfoque de masa-univariante basado en el modelo lineal generalizado. El análisis NIRS-SPM muestra resultados cualitativos para cada sesión visualizando el área activada durante la tarea. Además, el digitalizador tridimensional no invasivo se puede utilizar para estimar las ubicaciones de los canales fNIRS en relación con el cerebro. Para corroborar los hallazgos del NIRS-SPM, la amplitud de los cambios en los niveles de hemoglobina inducidos por la tarea sensoriomotora puede ser analizada estadísticamente comparando los datos obtenidos de dos sesiones diferentes (antes y después de la intervención) del mismo sujeto de estudio utilizando un modelo mixto jerárquico multicanal. Nuestros métodos se pueden utilizar para medir el análisis pre- contra post-intervención en una variedad de desordenes neurológicos tales como desordenes de movimiento, enfermedades cerebrovasculares, y desordenes neuropsiquiátricos.

Introducción

Neurorehabilitation desempeña un papel importante en la recuperación funcional que sigue disturbio sensoriomotor. Para aclarar los mecanismos de la recuperación funcional neuroplasticidad-asociada, las varias tecnologías neuroimaging se han utilizado, tales como proyección de imagen de resonancia magnética funcional (fMRI), tomografía por emisión de positrones (ANIMAL DOMÉSTICO), electroencefalografía (EEG), y espectroscopia funcional del infrarrojo cercano (fNIRS). Las diferentes modalidades de imagen tienen diferentes ventajas y desventajas. Aunque el fMRI es el dispositivo más típico, se ve afectado por los campos magnéticos, tiene un alto costo, alta restricción f....

Protocolo

Este estudio fue aprobado por la junta de revisión institucional (IRB) de la Universidad de Fukuoka, Japón (IRB No. 2017M017). Antes de la participación, todos los pacientes proporcionaron su consentimiento informado por escrito.

1. Preparación del experimento fNIRS

NOTA: Se utilizó un sistema NIRS multicanal basado en láser de onda continua para este experimento. Las longitudes de onda de la luz infrarroja cercana eran 780 nm, 805 nm y 830 nm, y la velocidad de muestreo se estableció en 7,8 Hz. El tiempo y la resolución espacial (distancias entre el emisor de luz y la sonda detectora) fueron de 0,13 s y 3,0 cm, re....

Resultados

Aquí, presentamos la rehabilitación asistida por robot en la que nuestro grupo está trabajando actualmente: los efectos de la biorretroalimentación sobre el déficit motor de las extremidades superiores en pacientes con accidente cerebrovascular agudo. Incluimos a 10 pacientes que consienten del movimiento (edad media: 66,8 ± 12,0 años; dos mujeres y ocho hombres) que fueron admitidos a nuestro hospital. En la etapa subaguda del movimiento, más de 2 semanas después del inicio, evaluamos la.......

Discusión

En nuestros métodos analíticos grupales para fNIRS, además de realizar un método analítico de imagen mediante mapeos estadísticos tcualitativos, comparamos pre- vs post-intervención (ejercicio asistido por robot) utilizando el análisis comparativo multicanal. Para el análisis cualitativo, se utilizó el software NIRS-SPM como un enfoque univariante de masa basado en el modelo lineal generalizado. El análisis NIRS-SPM muestra los resultados cualitativos de cada sesión visualizando el área activada durante la tarea.......

Materiales

Lista de materiales utilizados en este artículo

Nombre	Empresa	Número de catálogo	Comentarios
Software digitalizador 3D	Software TOPCON-NS-1000		versión 1.50
Sistema NIRS	Shimadzu-FOIRE-3000
Robot	CYBERDYNE-Miembro		Auxiliar Híbrido de Tipo Monoarticular (HAL-SJ)