Analyses qualitatives et comparatives des données d’activité corticale à partir d’une expérience de spectroscopie fonctionnelle dans le proche infrarouge appliquant la conception de blocs

Résumé

Nous décrivons l’analyse de l’expérience fonctionnelle continue-onduleuse de spectroscopie proche infrarouge utilisant une conception de bloc avec une tâche sensorimotrice. Pour accroître la fiabilité de l’analyse des données, nous avons utilisé la cartographie statistique paramétrique qualitative générale basée sur un modèle linéaire et les modèles mixtes hiérarchiques comparatifs pour les canaux multiples.

Résumé

Les études de neuroimagerie jouent un rôle central dans l’évaluation des affections neurologiques pré-interventionnelles par rapport aux affections post-interventionnelles, comme la réadaptation et le traitement chirurgical. Parmi les nombreuses technologies de neuroimagerie utilisées pour mesurer l’activité cérébrale, la spectroscopie fonctionnelle dans le proche infrarouge (fNIRS) permet d’évaluer les activités corticales dynamiques en mesurant les niveaux locaux d’hémoglobine similaires à l’imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf). En outre, en raison d’une restriction physique moindre dans fNIRS, plusieurs variantes de tâches sensorimotrices peuvent être évaluées. De nombreux laboratoires ont mis au point plusieurs méthodes d’analyse des données du FNIRS; cependant, malgré le fait que les principes généraux sont les mêmes, il n’existe pas de méthode universellement normalisée. Ici, nous présentons les méthodes analytiques qualitatives et comparatives des données obtenues à partir d’une expérience fNIRS multicanal à l’aide d’un plan de bloc. Pour l’analyse qualitative, nous avons utilisé un logiciel pour le NIRS comme approche univariée de masse basée sur le modèle linéaire généralisé. L’analyse NIRS-SPM montre des résultats qualitatifs pour chaque session en visualisant la zone activée pendant la tâche. En outre, le numériseur tridimensionnel non invasif peut être utilisé pour estimer les emplacements des canaux fNIRS par rapport au cerveau. Pour corroborer les résultats du NIRS-SPM, l’amplitude des changements dans les niveaux d’hémoglobine induits par la tâche sensorimotrice peut être statistiquement analysée en comparant les données obtenues à partir de deux sessions différentes (avant et après l’intervention) du même sujet d’étude à l’aide d’un modèle mixte hiérarchique multicanal. Nos méthodes peuvent être utilisées pour mesurer l’analyse pré- vs post-intervention dans une variété de troubles neurologiques tels que les troubles du mouvement, les maladies cérébrovasculaires et les troubles neuropsychiatriques.

Introduction

Neurorehabilitation joue un rôle important dans le rétablissement fonctionnel suivant la perturbation sensorimotrice. Pour clarifier les mécanismes de la récupération fonctionnelle associée à la neuroplasticité, diverses technologies de neuroimagerie ont été utilisées, telles que l’imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf), la tomographie par émission de positons (TEP), l’électroencéphalographie (EEG) et la spectroscopie fonctionnelle dans le proche infrarouge (IRNirs). Différentes modalités d’imagerie présentent différents avantages et inconvénients. Bien que l’IRMf soit l’appareil le plus typique, il est affecté par les champs magnétiques, a un coût éle....

Protocole

Cette étude a été approuvée par le comité d’examen institutionnel (CISR) de l’Université de Fukuoka, au Japon (CISR no 2017M017). Avant la participation, tous les patients ont donné leur consentement éclairé par écrit.

1. Préparation de l’expérience fNIRS

REMARQUE : Un système NIRS à ondes continues multicanal à ondes continues a été utilisé pour cette expérience. Les longueurs d’onde de la lumière proche infrarouge étaient de 780 nm, 805 nm et 830 nm, et le taux d’échantillonnage a été fixé à 7,8 Hz. Le temps et la résolution spatiale (distances entre l’émetteur de lumière et la sonde du détecteur) étaient de 0,13....

Résultats

Nous présentons ici la rééducation assistée par robot sur laquelle notre groupe travaille actuellement : les effets du biofeedback sur le déficit moteur des membres supérieurs chez les patients ayant subi un AVC aigu. Nous avons inclus 10 patients consentants de course (âge moyen : 66,8 ± 12,0 ans ; deux femmes et huit hommes) qui ont été admis à notre hôpital. À l’étape subaiguë de course, plus de 2 semaines après le début, nous avons évalué l’activité corticale moteur-connexe de ces pat.......

Discussion

Dans nos méthodes analytiques de groupe pour le fNIRS, en plus d’effectuer une méthode d’analyse d’imagerie par des mappages qualitatifs de statistiques t,nous avons comparé pré- et post-intervention (exercice assisté par robot) en utilisant l’analyse multicanal comparative. Pour l’analyse qualitative, nous avons utilisé le logiciel NIRS-SPM comme une approche univariée de masse basée sur le modèle linéaire généralisé. L’analyse NIRS-SPM montre les résultats qualitatifs de chaque session en visualisant la zone a.......

Matériaux

Liste des matériaux utilisés dans cet article

Nom	Entreprise	Numéro de catalogue	Commentaires
Logiciel de numérisation 3D			logiciel ver.1.50
Système NIRS	Shimadzu-FOIRE-3000
Robot	CYBERDYNE-Single-joint		type Hybrid Assitive Limb (HAL-SJ)

TOPCON-NS-1000