Conectividad funcional del cerebro humano basada en el flujo sanguíneo cerebral mediante espectroscopia óptica de correlación difusa

Este protocolo utiliza sondas ópticas variables para evaluar el flujo sanguíneo cerebral durante el estado de reposo. Una ventaja importante de esta técnica es su portabilidad. Haciéndolo adecuado para el monitoreo de la cama.

La sonda portátil permite obtener mediciones de conectividad funcional en estado de reposo en entornos naturales de los sujetos tanto para aplicaciones diagnósticas como terapéuticas. Este protocolo utiliza sondas ópticas portátiles para evaluar el flujo sanguíneo cerebral durante las mediciones de conectividad funcional del estado de reposo. Demostrando el procedimiento con Chien Poon estará Ben Rinehart, un estudiante de posgrado de mi laboratorio.

Al menos 10 minutos antes de comenzar el análisis, encienda el FD-fNIRS y dcS con una modulación de luz y voltaje detector. Utilice una cinta métrica para medir la distancia entre el nasion y la inión en la cabeza del sujeto. Usando el nasion como punto de partida, utilice un marcador de tinta para designar la ubicación que es el 10% de la distancia a la inión.

Coloque una tapa EEG 10/20 en la cabeza del sujeto de modo que el punto marcado esté entre Fp1 y Fp2. Marque el punto entre fp1 y F7 en la corteza izquierda y el punto entre Fp2 y F8 en la corteza derecha para hacer los límites entre la corteza prefrontal superior y la corteza prefrontal dorsolateral y entre la corteza prefrontal dorsolateral y la corteza prefrontal inferior para los hemisferios izquierdo y derecho, respectivamente. Con una sonda impresa en 3D, conecte las fibras multimodo a la fuente de luz láser de 785 nanómetros.

A continuación, coloque otra fibra monomodo un centímetro por debajo de las fibras multimodo en la ubicación Ds en ambos lados de la corteza y conecte cada una de las fibras de modo único a máquinas individuales de conteo de un solo fotón. Coloque las fibras monomodo a 2,75 centímetros de distancia de las fibras multimodo y coloque una fibra en los cortices prefrontales laterales dorsales izquierdo y derecho y una fibra en la corteza prefrontal inferior. Y coloque las fibras multimodo en los puntos recién marcados.

Para preparar el sistema FD-fNIRS para la calibración, apague las luces y abra el software de adquisición de datos de la interfaz gráfica de usuario. Haga clic en el botón de sesgo automático para ajustar la ganancia del detector para lograr una señal óptima con el sensor conectado y asegurado a un fantasma de calibración. Si la advertencia de sobretensión parpadea, baje la ganancia.

Una vez obtenida la señal máxima, desconecte una de las fibras de origen para que el detector pueda medir la fuga de luz de fondo. Y verifique que la corriente directa sea inferior a 20 recuentos por período de medición para la fibra de origen correspondiente. A continuación, verifique la lectura del nivel de señal adecuada en cada fuente y detector y haga clic en calibrar.

El sistema tomará medidas y aplicará factores de calibración para medir correctamente las propiedades ópticas del fantasma conocido. A continuación, registre los datos de calibración, lo que proporcionará un registro del rendimiento del sistema en un fantasma estándar. Para configurar el DCS, caliente las fuentes de luz láser del sistema y las máquinas de conteo de un solo fotón durante al menos 10 minutos.

En el software de adquisición del sistema de interfaz gráfica de usuario, verifique el contacto de cada fibra comprobando la interfaz gráfica de usuario para obtener al menos 5.000 recuentos por segundo y por debajo de 1.000.000 de recuentos por segundo. Para verificar que se obtengan suficientes niveles de recuento de fotones de cada detector, compruebe el nivel de recuento de fotones y las curvas de autocorrelación casi en tiempo real. Para verificar un contacto de fibra suficiente sin fugas de luz ambiental, compruebe la intercepción y de la curva de autocorrelación.

El valor óptimo es aproximadamente 1,5 sin el uso de polarizadores. Para verificar que la sonda y las mediciones no son propensas a los artefactos de movimiento apriete la banda elástica de modo que esté lo suficientemente apretada como para resistir el movimiento pero lo suficientemente suelta como para evitar cualquier molestia al sujeto. A continuación, compruebe las curvas de autocorrelación de modo que la curva de autocorrelación decaiga en una para tiempos de correlación más largos.

A continuación, confirme que el sujeto está sentado en una posición cómoda con los ojos cerrados. Coloque la sonda óptica del sistema FD-fNIRS en la frente adyacente a la sonda DCS y haga clic en Adquirir en el software de adquisición FD-fNIRS. Estos datos proporcionarán propiedades ópticas estáticas, parámetros de absorción y parámetros de dispersión que se utilizarán para la cuantificación del parámetro óptico dinámico.

Cuando todo el equipo esté listo, instruya al sujeto para minimizar cualquier movimiento durante la medición y apague las luces. Después de completar las mediciones FD-fNIRS, haga clic en Ejecutar en la interfaz de adquisición de datos de DCS y recopile datos durante un total de ocho minutos con un tiempo máximo de integración de dos segundos. En este análisis representativo, la conectividad funcional del estado de reposo en los cortices prefrontales se midió en nueve temas.

se observó una correlación más alta en la región intrarregional de los cortices izquierdo y derecho que se midió la región interregional de los cortices izquierdo y derecho. Además, el análisis de pruebas en T que comparó las conectividades funcionales entre el estado de reposo interrregional de ambos cortices reveló una diferencia significativa entre estos valores. Es importante comprobar que los parámetros dcS están dentro de los intervalos aceptables, ya que no realizar adecuadamente estos pasos puede dar lugar a la adquisición de datos inutilizables.

La espectroscopia de correlación difusa puede proporcionar una medición no invasiva del flujo sanguíneo. Convirtiéndolo en una herramienta útil para estudiar la conectividad funcional del cerebro en reposo o activo en las diversas estimulaciones. Las mediciones no invasivas del flujo sanguíneo son útiles para la evaluación de tratamientos y terapias para enfermedades neurológicas.

Al realizar este procedimiento, asegúrese de seguir siempre las pautas de seguridad láser adecuadas.