Campo de neuroimaging métodos funcionales cerca espectroscopia infrarroja (NIRS) neuroimagen para estudiar el desarrollo Global del niño: zonas rurales de África subsahariana

El objetivo general de este Protocolo de Neuroimagen de Campo es estudiar el desarrollo del cerebro de los niños y los resultados cognitivos y de aprendizaje, utilizando espectroscopia de infrarrojo cercano funcional portátil, conocida como FNIRS, en entornos remotos poco estudiados y de bajos recursos, como comunidades rurales empobrecidas, en África subsahariana. Este método puede ayudarnos a responder preguntas clave sobre el desarrollo del cerebro en entornos de alto riesgo. Por ejemplo, cómo se desarrolla la red cerebral para la lectura en comunidades con alto riesgo de analfabetismo.

Este método también aborda cuestiones teóricas importantes en el desarrollo infantil global, con respecto a cómo tanto el desarrollo biológico como las experiencias diversas, y a menudo negativas, impactan el cerebro. Y puede revelar nueva información sobre los períodos sensibles del desarrollo. Para empezar, invertir en la formación de colaboraciones y brindar oportunidades, dentro del marco de la investigación, a los investigadores locales.

Establecer alianzas con instituciones científicas locales con el propósito de la inclusión, ya que el reconocimiento de los pares a nivel local es importante para comunicar los hallazgos de la investigación en la región. Prepárese para las condiciones climáticas lluviosas, en el campo, ya que las condiciones de temperatura y humedad pueden variar significativamente de los entornos de laboratorio, lo que puede afectar la función y longevidad del equipo, y la comodidad de los participantes. La demostración del procedimiento estará a cargo de Lais Freitas, investigadora visitante en mi laboratorio, de la Universidad Federal de San Pallo, y Violet Kozloff, nuestra directora de laboratorio.

Comenzar por someterse a un procedimiento de consentimiento, en un idioma local o preferido del participante, que sea culturalmente apropiado y garantice que los participantes, sus familias y comunidades estén informados sobre la investigación y su decisión de participar en el estudio. Luego, acompañe a los participantes a la sala de pruebas y pídales que se sienten en una silla. Explique al participante que se le tomará una medida de la cabeza.

Usando una cinta métrica estándar, mida las distancias entre el nasion y el inion alrededor de la cabeza, el nasion y el inion sobre la parte superior de la cabeza, a través de la línea media central, o CC, y la distancia entre el trago de la oreja izquierda y derecha, sobre la parte superior de la cabeza, a través de CC. A continuación, coloque la tapa del soporte de optótodo fNIRS en la cabeza de los participantes, alineando el gorro con el sistema International 10-20, para ubicaciones de cuero cabelludo. Asegure la tapa con la correa. Una vez que se coloca la gorra, indique al participante que se quede quieto, mientras se realiza una medición con digitalizador 3D de las posiciones clave del cuero cabelludo del sistema 10-20 y se toma cada marcador de posición de optodo.

A continuación, coloque el equipo digitalizador 3D, colocando un sensor en la cabeza del participante, a modo CC, y fijado de forma segura, y colocando el segundo sensor en la mesa directamente detrás de la cabeza del participante. Mueva el estilista del digitalizador 3D a cada ubicación de la sonda y a través de las 10-20 posiciones clave del sistema. Después de que se recopilen los datos del digitalizador 3D, indique al participante que se siente cómodamente, frente a la computadora de presentación de estímulos.

Con el software integrado de fNIRS, seleccione la disposición de la sonda que corresponda al diseño del experimento. Asegúrese de que esté colocado para superponer al máximo las áreas lingüísticas del hemisferio izquierdo y sus homólogos del hemisferio derecho, así como el lóbulo frontal. Asegúrese de que las sondas del emisor y del detector estén numeradas de acuerdo con el mapa de disposición de la sonda.

Utilizando el mapa de optódicos y el software incorporado fNIRS como guía, coloque cada optódico en su respectiva abertura. Mueva cualquier cabello para asegurar el contacto entre la punta del optótodo y el cuero cabelludo. Finalmente, después de que todos los optóditos estén en su posición, verifique la calidad de la señal utilizando el software integrado del sistema fNIRS.

Ajuste las sondas individuales, según sea necesario, hasta que se logre una calidad de señal suficiente. Comience colocando auriculares con cancelación de ruido en la cabeza del participante, teniendo cuidado de no interferir con la colocación de la sonda fNIRS. Asegúrese de que los auriculares emitan estímulos auditivos del habla, si corresponda al participante, así como de que bloqueen cualquier ruido ambiental.

Indique al participante que se fije en la cruz, en el centro de la pantalla. Pídales que permanezcan quietos durante el experimento, mientras se muestran las tareas experimentales. Atenúe las luces y comience a grabar al participante en la cámara de video incorporada.

Comience el registro de datos fNIRS, en la computadora de comandos fNIRS, y comience las tareas en la computadora de presentación de estímulos. Supervise el rendimiento de los participantes, a lo largo de todas las tareas, y proporcione descansos entre tareas y ejecuciones. Asegúrese de que el ordenador de comandos fNIRS reciba la activación del ordenador de presentación de estímulos experimentales.

Finalmente, al final de todas las tareas, deje de recopilar datos de video y fNIRS. Una vez finalizado el experimento, retire cada optodo de la tapa del soporte del optodo. Sin alterar la posición de la tapa del soporte de optótodo en la cabeza del participante, indique al participante que se siente en una posición para obtener una segunda medición del digitalizador 3D.

Repita la medición del digitalizador 3D para asegurarse de que se pueda detectar cualquier interrupción en las posiciones de la sonda del cuero cabelludo durante el experimento, comparando los dos archivos de posición. Finalmente, una vez completada la medición repetida, retire la tapa del soporte de optótodo de la cabeza del participante. Los datos de posición 3D y los datos del diseño experimental se combinaron con datos de series temporales fNIRS, para su análisis con el fin de mapear los patrones de activación neuronal significativos relacionados con el experimento en una plantilla cerebral estándar.

Este sujeto mostró una mayor activación en la circunvolución temporal superior del hemisferio izquierdo, durante las pruebas de rima en comparación con el reposo. Además, se muestra una mayor activación para los versos que no riman en el hemisferio izquierdo. Por ejemplo, el Sujeto 1 mostró una mayor activación en la circunvolución frontal inferior izquierda, y el Sujeto 2 mostró una mayor activación en la circunvolución temporal superior izquierda.

Siguiendo este procedimiento, se pueden realizar otros métodos, como evaluaciones de las habilidades cognitivas y verbales, para responder preguntas adicionales sobre la asociación entre la actividad cerebral y las habilidades de los niños. Después de ver este video, debe tener una buena comprensión de las consideraciones importantes en el campo de la neuroimagen, como las asociaciones locales con comunidades e investigadores, así como una comprensión técnica de cómo colocar el límite de fNIRS, colocar los optótodos y recopilar datos con este sistema. No olvide que trabajar en lugares remotos puede ser peligroso, con riesgos de enfermedad, delincuencia e inestabilidad política.

Y siempre se deben tomar precauciones como la medicación, las vacunas y los avisos de viaje de seguimiento al realizar este procedimiento.