Sondas en el cerebro en el autismo y el uso de resonancia magnética funcional de imágenes por tensor de difusión

El objetivo general del siguiente experimento es examinar las conexiones entre las áreas del cerebro que son importantes para la cognición social en el autismo. Mediante el uso de imágenes de resonancia magnética funcional y tensor de difusión del cerebro tanto en niños como en adultos con autismo, esto se logra mediante el diseño de experimentos de RMF apropiados y luego reclutando participantes autistas. Los participantes deben estar adecuadamente preparados para el procedimiento para obtener imágenes cerebrales de calidad, funcionales y estructurales.

Los experimentos funcionales se presentan al participante en el escáner de resonancia magnética mientras realiza una tarea predefinida. Las imágenes de resonancia magnética adquiridas dan como resultado una cantidad relativamente grande de datos para cada experimento. Los datos de neuroimagen adquiridos se transfieren al servidor informático del laboratorio, luego se preprocesan y se someten a análisis estadísticos mediante la creación de modelos.

Además del análisis básico de la activación cerebral, se examina la conectividad funcional y anatómica en participantes con autismo y control. RMF. Se obtienen resultados que muestran una activación reducida y una conectividad funcional más débil durante la cognición social en sujetos autistas. Además, el análisis de datos DTI indica una integridad anormal de la materia blanca en el autismo.

Este método puede responder preguntas importantes sobre la organización y el funcionamiento del cerebro en los trastornos del espectro autista y, potencialmente, algún día. Esto puede llevar a la identificación de un marcador neurológico para el autismo. Las implicaciones de esta técnica se extienden hacia la terapia para el autismo porque la identificación de la conectividad alterada entre las regiones del cerebro podría conducir al desarrollo de nuevas terapias que reparen esas conexiones.

Entonces, aunque este método se puede usar para evaluar el cerebro autista, también se puede usar en otras técnicas, como observar otros trastornos del neurodesarrollo, así como cómo se desarrolla el cerebro típico, ya que es difícil introducir el escáner de resonancia magnética a los niños con autismo, ya que es un entorno ruidoso, al que son sensibles. Es un espacio compacto y potencialmente claustrofóbico, y ese es un entorno novedoso. La demostración visual de este método es fundamental para preparar a un niño con autismo.

Para la RMF, la exploración puede ser difícil y muchas personas con autismo suelen ser pensadoras visuales. Para demostrar este procedimiento estarán mis estudiantes de posgrado de mi laboratorio, Donna Murdo, Lauren Libro, Mark Pennick y Heather Wadsworth. Antes de inscribirse en el estudio, los posibles participantes y la familia, en el caso de los sujetos infantiles, deben ser informados sobre el estudio por teléfono.

Esto también debe incluir una evaluación para asegurar que el participante cumpla con los criterios de inclusión para el estudio. Si es elegible, el participante potencial debe ser reclutado para una resonancia magnética en un día y hora que sea adecuado para el participante, así como para los investigadores y el centro de imágenes. Envíe al sujeto una copia de la historia social sobre el procedimiento de resonancia magnética y una grabación en CD del ruido del escáner.

Estos deben revisarse con los padres en el caso de los niños para comprender mejor los procedimientos del estudio antes del día de la exploración y para que el sujeto se sienta más cómodo con el entorno de la resonancia magnética. Cuando el participante y su familia lleguen al centro de diagnóstico por imágenes, brúdeles y responda cualquier pregunta que puedan tener sobre el estudio y el procedimiento experimental. Luego, revise los documentos del IRB antes de obtener el consentimiento informado.

A continuación, lleve al participante a una habitación tranquila para realizar pruebas neuropsicológicas, incluido el coeficiente intelectual, la capacidad lingüística y la lateralidad. Luego, haga que el participante practique versiones cortas de los paradigmas de estudio en una computadora portátil para familiarizarse con los experimentos. Una vez que se hayan completado todas las pruebas y prácticas, lleve al participante a un escáner de resonancia magnética simulado y proporcione una experiencia simulada del procedimiento de exploración de resonancia magnética.

Otro paso preparatorio es decorar el escáner de resonancia magnética en el centro de imágenes con pegatinas fácilmente removibles e imágenes de animales y personajes de dibujos animados para que el entorno de escaneo sea más amigable para los niños. Cuando el participante regrese al centro de diagnóstico por imágenes, permita un breve descanso y luego pídale que complete un cuestionario de seguridad por resonancia magnética. Antes de ingresar a la sala de escaneo, coloque todas las pertenencias en un casillero y luego revise si hay metales en el cuerpo.

Una vez finalizada la evaluación, lleve al participante a la sala de exploración y pídale que se siente en la cama del escáner, proporcione tapones para los oídos y auriculares antes de que el sujeto se acueste en la cama del escáner. Luego, un tecnólogo de resonancia magnética debe colocar la bobina de cabeza multicanal sobre la cabeza del participante y ajustar el espejo adjunto para que se puedan ver las imágenes que se muestran en la pantalla de la computadora. A continuación, cubra al participante con una manta y proporcione cajas de respuesta para que la mano izquierda y derecha las utilicen durante las tareas de FMRI.

Coloque también la bola de compresión de emergencia al alcance de la mano para que el sujeto pueda indicar si quiere salir del escáner. Finalmente, el tecnólogo de resonancia magnética hará avanzar la cama del escáner en la bola del escáner y se asegurará de que el sujeto se sienta cómodo antes de comenzar las exploraciones. El tecnólogo comienza primero la sesión de escaneo adquiriendo localizadores para asegurarse de que la cabeza del participante esté colocada correctamente.

A continuación, se obtiene un escaneo estructural de alta resolución, que se utilizará para el corregistro y la normalización. En análisis posteriores para mantener al sujeto entretenido, el investigador puede presentar un clip de película al participante durante este escaneo. A continuación, configure los parámetros de imagen adecuados para el escáner y la secuencia de pulsos utilizada.

El investigador debe ayudar al tecnólogo a prescribir los cortes para la obtención de imágenes funcionales. Aquí, se prescriben 17 cortes de cinco milímetros en el plano axial oblicuo para permitir la máxima cobertura de todo el cerebro. Ahora hable a través del micrófono para hacerle saber al sujeto que el experimento está a punto de comenzar y dar instrucciones para la tarea que se ejecutará.

Abra también la tarea experimental en el equipo, que debe sincronizarse para iniciarse con un desencadenador del escáner. El participante debe presionar un botón para iniciar el experimento y el escaneo cuando esté listo para comenzar las tareas experimentales, incluidos los estímulos visuales estáticos y dinámicos, así como los estímulos auditivos, se pueden ver aquí mostrados y programados a través del software ePrime. Asegúrese de monitorear las respuestas del participante a medida que se registran y se muestran en la pantalla de la computadora.

Después del primer experimento, hable con el participante y proporcione comentarios sobre el rendimiento de la tarea y el movimiento de la cabeza y prepárelo para el próximo experimento que se ejecutará. Cuando se completan todos los experimentos de RMF, el investigador debe indicarle al sujeto que simplemente se quede quieto durante unos 12 minutos, ya que cuando se obtiene una exploración DTI, se puede mostrar un segmento de una película aquí para entretenerse. Una vez que se haya completado todo el escaneo, saque al participante del escáner y permítale recuperar cualquier pertenencia que pueda haber sido colocada en el casillero.

Luego, llévelo a una habitación tranquila para una breve sesión informativa. Durante la sesión informativa, pregunte al participante sobre su rendimiento en el escáner, comentarios sobre el nivel de dificultad de las tareas, así como cualquier problema o inquietud que pueda haber surgido. Además, asegúrese de agradecer al sujeto por su participación en el estudio.

Por su parte, el MR. El tecnólogo debe cargar todos los datos adquiridos de resonancia magnética y DTI en una red informática protegida por HIPAA. Posteriormente, el investigador puede iniciar sesión en esta red con una contraseña para acceder y transferir los datos a un servidor de investigación. Antes del análisis, los datos adquiridos deben anonimizarse eliminando cualquier información identificable, como el nombre y la fecha de nacimiento, del encabezado de la imagen.

A continuación, convierta los datos a un formato de imagen ingenioso para comenzar el procesamiento funcional. Tanto el pre como el post-procesamiento de los datos se pueden realizar a través de software como el mapeo estadístico paramétrico o SPM ocho. La conectividad funcional para una tarea determinada debe medirse dibujando primero las regiones de interés y extrayendo el curso del tiempo de la señal FMRI de cada ROI para cada participante.

A continuación, correlacione la señal de un ROI a otro. La conectividad anatómica también se puede examinar utilizando los datos DTI adquiridos y el software FSL. El análisis preliminar con este tipo de software examina la difusión del agua en el cerebro y la utiliza como índice de la integridad de la materia blanca.

El análisis adicional puede incluir tractografía de la sustancia blanca en la que se infieren los detalles sobre la orientación y la estructura del tracto. Aquí, se pueden ver mapas funcionales representativos con una mayor activación, como se ve en una tarea típica del lenguaje, como la comprensión de oraciones. Las activaciones aparecen en la circunvolución frontal inferior izquierda y en el surco temporal superior superior izquierdo, se puede observar un aumento de la activación bilateral del surco temporal superior posterior durante la atribución de estados mentales.

Para otros, estos mapas se corrigen FWE con un valor de umbral P inferior a 0,05. Aquí vemos datos de una tarea de cognición social en participantes con autismo que reducen significativamente la conectividad funcional, lo que indica que se demuestra la sincronización de la activación cerebral entre las regiones frontal y temporal. Finalmente, esta figura muestra los resultados de la tractografía DTI que muestran un haz de fibras de sustancia blanca que procede desde el lóbulo temporal hasta la unión parietal temporal.

El punto de partida inicial para la tractografía fue un ROI identificado por estadísticas espaciales basadas en seguimiento como con un valor de AF significativamente menor en adultos jóvenes con autismo en comparación con los participantes de control típicos de la misma edad. Las neuroimágenes pediátricas pueden ser muy difíciles, especialmente con niños con autismo, pero con suficiente práctica y preparación, estas técnicas de exploración se pueden llevar a cabo con éxito. Al intentar realizar resonancias magnéticas con cualquier participante, pero particularmente con niños, es importante asegurarse de que la experiencia del laboratorio sea agradable y positiva.

Los datos adquiridos siguiendo este procedimiento se pueden utilizar para responder preguntas relacionadas con la neurociencia. Además, con las hipótesis y análisis adecuados, se puede utilizar esta información para aprender no sólo sobre el cerebro, sino también sobre la relación entre el cerebro y el comportamiento. No olvide que el proceso de exploración por resonancia magnética es extremadamente sensible al movimiento.

Además, se deben tomar precauciones para eliminar todo el metal de los bolsillos de los participantes y de su cuerpo antes de realizar el procedimiento. Después de ver este video, debería tener una buena comprensión de cómo usar con éxito la neuroimagen para estudiar a los niños en general y a los niños con trastornos del desarrollo como el autismo.