Estudiar la función cerebral en niños utilizando Magnetoencefalografía

Los datos MEG pediátricos a menudo se complican por los artefactos de movimiento de la cabeza. Este novedoso protocolo ofrece una demostración completa de cómo reducimos el movimiento de la cabeza mientras recopilamos datos MEG de niños pequeños. La implementación de los procedimientos acogedores para los niños descritos en nuestro protocolo es importante para mejorar la calidad de los datos, minimizar los estudios longitudinales de cadena de tasa de desgaste de los participantes y garantizar que las familias tengan una experiencia positiva de participación en la investigación.

Este protocolo se puede aplicar al evaluar a niños pequeños con otros sistemas de neuroimagen, como fMRI o PET, donde reducir el movimiento de la cabeza durante el escaneo también es fundamental para la calidad de los datos. Para comenzar este procedimiento, proporcione a las familias recursos para aprender acerca de la magnetoencefalografía, o MEG, antes de visitar el laboratorio MEG, como un guión gráfico que detalla los pasos involucrados en completar el experimento MEG y una hoja de información MEG para padres o cuidadores. Posteriormente, lleve al niño en un recorrido por la habitación blindada magnéticamente, o MSR, que alberga el sistema pediátrico MEG, que está decorado en el arte de la pared relacionada con el espacio para reforzar el tema de la misión espacial.

Pida al niño que practique recostado con la cabeza en la puerta del casco. Luego, dígale al niño que se acueste lo más quieto posible para que la nave espacial se mantenga en curso y pueda llegar a su destino final. Para la digitalización, dirija al niño a sentarse en una trona y que lo coloque con una gorra de natación de poliéster que contenga cinco bobinas de marcador, que envían datos a una unidad de seguimiento de movimiento continuo.

Adapte las tapas de ajuste sueltas doblando los lados. Coloque un transmisor y tres receptores alrededor del cuello del niño. Pida al niño que demuestre su mejor pose de estatua y ofrezca refuerzos positivos frecuentes mientras permanece quieto.

Esto sirve para minimizar el movimiento de la cabeza durante la digitalización que puede comprometer la precisión del posterior coregistration entre la cabeza del niño y los sensores MEG. Utilice un digitalizador de pluma para registrar la posición de tres puntos fiduciarios y las cinco bobinas de marcador, así como la forma de la superficie de la cabeza. Estos datos se utilizan para determinar posteriormente la posición de la cabeza del niño en relación con los sensores MEG.

Al final del procedimiento, retire la tapa, el transmisor y tres receptores del cuello del niño. A continuación, lleve al niño a la habitación que alberga el simulador MEG, una réplica de tamaño completo del sistema MEG. El simulador MEG está decorado con pegatinas de temática espacial y está equipado con una puerta de casco simulado, una cama, una caja de botones y, para pantallas visuales, una pantalla situada encima de la puerta simulada.

Describa brevemente los procedimientos de escaneo MEG a través de la narrativa de una misión espacial de práctica. Si el niño parece nervioso, primero demuestre los procedimientos experimentales con un juguete. Coloque al niño con un casco de astronauta, una gorra de natación de poliéster que tiene un detector de movimiento unido en la parte delantera.

Invite al niño a acostarse en el simulador y ver un video de su elección. Cada vez que el movimiento de la cabeza del niño supere un umbral predeterminado, el sistema de seguimiento de movimiento pausará automáticamente el vídeo y esperará a que el experimentador reinicie manualmente el vídeo y restaure la línea de base del movimiento. Cuando el niño complete esta parte del entrenamiento del simulador, proporcionándoles entrenamiento sobre la tarea experimental utilizando un conjunto separado de estímulos únicos.

Al final del entrenamiento de tareas, ofrézca al niño un certificado de entrenamiento de astronauta. Cuando el niño llegue, confirme que no lleva ningún material magnético en su ropa o cuerpo, ya que los materiales magnéticos pueden distorsionar la señal MEG. A continuación, repita el procedimiento de digitalización descrito en la sesión de familiarización de MEG anteriormente.

Posteriormente, lleve al niño al MSR. Se requieren dos investigadores para este procedimiento, uno para acompañar al niño dentro del MSR como investigador asistente, y el otro para ejecutar la adquisición de datos MEG fuera del MSR como el investigador principal. La configuración de MSR suele tardar cinco minutos.

Dentro del MSR, pídale al niño que coloque su cabeza en la puerta del casco. Compruebe que la cabeza del niño esté alineada centralmente, de modo que la corona de la cabeza esté lo más cerca posible de la parte posterior de la puerta del casco sin tocarla. Asegúrese de que el niño esté cómodo, relajado y permanezca lo más quieto posible para la grabación MEG.

Mientras configura el equipo, mantenga al niño entretenido reproduciendo un video de su elección en la pantalla sobre la puerta. Fuera del MSR, realice una medición de la bobina del marcador de línea base previa al experimento para registrar la posición inicial de la cabeza con respecto a la puerta del casco. A continuación, realice una aplicación del núcleo entre la cabeza del niño y la matriz del sensor utilizando tanto la medición inicial de la bobina del marcador como los datos de la forma del cabezal de digitalización.

Estas mediciones preparatorias permiten la inspección visual de la posición de la cabeza dentro de la puerta para garantizar que la cabeza del niño esté correctamente posicionada. Si no se cumplen estas condiciones, vuelva a colocar la cabeza del niño y lleve a cabo otra aplicación básica antes de iniciar la adquisición de datos. Una vez satisfecho con la posición de la cabeza con respecto a la puerta del casco, iniciar la grabación MEG y la tarea experimental.

Registre los movimientos continuos de la cabeza con un sistema de software MEG pediátrico llamado movimiento de cabeza en tiempo real. Al final del experimento, ofrezca al niño una bolsa de regalo para su participación y retribuya a la familia por sus gastos de tiempo y viaje. En este experimento, se recogieron datos de un niño de tres años que escuchó pasivamente los tonos auditivos durante 15 minutos.

Los datos se desinsonciaron, luego se filtraron más allá, se corrigieron la línea de base y se promediaron. Las formas de onda magnéticas de media cuadrada de raíz, o RMS, se calcularon a partir de todos los sensores y los movimientos de cabeza en el escáner promediados fueron de 44,3 milímetros. Como se ha demostrado, el movimiento de la cabeza en tiempo real compensó los artefactos relacionados con el movimiento, lo que resulta en mapas de contorno de isocampo más focales.

Formas de onda magnéticas RMS muy distorsionadas y reconstrucción de fuentes más significativas en los lóbulos auditivos bilaterales. A lo largo del procedimiento de prueba, es importante establecer una relación con el niño, mantener la sesión divertida y atractiva, y responder a cualquier signo de ansiedad o inquietud en el niño. Al capacitar a los niños para mantener la cabeza quieta durante las grabaciones pediátricas de MEG, hemos mejorado la calidad de nuestros datos MEG.

Ahora se pueden aplicar técnicas de análisis avanzadas a estos datos. El MEG pediátrico no sólo abre una ventana para lo que está sucediendo eléctricamente en el cerebro, sino que también nos permite mapear ciertas funciones cognitivas en el cerebro en desarrollo.