Haute résolution magnétique fonctionnelle Méthodes d'imagerie par résonance mésencéphale humain

L’objectif global de cette procédure est de mesurer les signaux FMRI à haute résolution dans le mésencéphale et le tronc cérébral humains. Pour ce faire, il faut d’abord présenter le stimulus visuel approprié au sujet de recherche. Puis un ensemble optimal d’IRMF.

Des procédures et des paramètres sont utilisés pour recueillir des données, qui sont analysées à l’aide d’une combinaison de techniques d’analyse standard et de surface. La dernière étape consiste à superposer les données sur une représentation de surface 3D pour la visualisation. En fin de compte, l’IRMF à haute résolution est utilisée pour montrer une représentation topographique de l’angle polaire à la stimulation visuelle dans le col supérieur humain.

Le principal avantage de cette technique par rapport aux méthodes existantes pour les structures sous-corticales est que nous sommes en mesure d’obtenir une résolution élevée tout en surmontant le faible rapport signal/bruit associé à l’IRMF à haute résolution. Nous sommes en mesure de le faire en utilisant des techniques spécialisées d’analyse et d’acquisition d’images. Bien que cette méthode ait été conçue spécifiquement pour imager la fonction de la colonne supérieure humaine, elle peut également être appliquée à d’autres régions sous-corticales telles que le noyau ululaire latéral, la colus inférieure ou le noyau sous-thalamique.

Pour obtenir un angle polaire, la carte atopique de la rétine dans le Colus supérieur a d’abord mis en place un paradigme fonctionnel en utilisant un coin de points mobiles à 90 degrés comme stimulus. Le stimulus est divisé en deux par trois secteurs virtuels avec des points dans l’un des secteurs choisis au hasard dans chaque essai pour se déplacer plus lentement ou plus vite que tous les autres points. Voici un exemple d’essai avec les points du secteur central gauche se déplaçant plus rapidement que les points des autres secteurs.

Après chaque essai, le coin tourne autour de la fixation par incréments de 30 degrés de sorte que le stimulus termine un cycle complet avec une période de 24 secondes. Chaque exécution consiste en neuf rotations et demie du stimulus et les sessions expérimentales doivent inclure 16 à 18 exécutions avant le balayage. Demandez à chaque sujet de pratiquer la tâche visuelle pour chaque essai de deux secondes.

Demandez au sujet de se cacher et d’effectuer une tâche de discrimination de vitesse tout en maintenant la fixation. À l’aide d’une pression sur un bouton, le sujet doit indiquer si les points dans l’un des secteurs se déplacent plus rapidement ou plus lentement que les autres secteurs avant le balayage de l’IRM Les procédures de sécurité standard doivent être suivies. Placez le sujet sur la table du scanner et placez la bobine RF sur la tête.

Ensuite, assurez-vous de fixer la tête du sujet avec des coussinets en mousse pour minimiser les mouvements de la tête. Expliquez que l’IRMf est particulièrement sensible aux artefacts de mouvement, en particulier aux résolutions spatiales élevées utilisées dans cette étude. Placez également un clavier compatible IRM dans une main et donnez des instructions concernant le bouton sur lequel appuyer pendant la tâche.

Le stimulus est projeté sur un écran d’affichage visualisé à l’aide d’un miroir monté sur la bobine. La colus supérieure humaine est une structure petite mais distincte d’environ neuf millimètres de diamètre située sur la surface dorsale du mésencéphale et plusieurs séries d’imagerie de localisation sont nécessaires pour sa localisation précise. Faites fonctionner les localisateurs le long des plans sagittal, axial et coronal.

Utilisez maintenant ces images d’alignement de piste pour prescrire avec précision la colus supérieure avec huit à 10 tranches contiguës. Obtenez ensuite des images structurelles pondérées T un haute résolution à l’aide d’une séquence SPGR tridimensionnelle. Ces images seront utilisées pour aligner les données de l’IRMF sur un volume de référence structurel à haute résolution qui devrait être obtenu lors d’une session distincte.

Ensuite, il est configuré pour l’imagerie fonctionnelle à l’aide d’une acquisition de trajectoire en spirale à trois coups pour obtenir une taille de pixel simple de 1,2 millimètre. Réglez le temps d’écho à 40 millisecondes, ce qui est plus long que celui généralement utilisé dans le cortex, ce qui correspond à une valeur mesurée plus longue de T deux étoiles. TR à une seconde pour qu’un volume soit acquis toutes les trois secondes.

Lorsque vous êtes prêt, lancez l’analyse tout en exécutant le paradigme fonctionnel. Une fois l’imagerie fonctionnelle terminée, obtenez une autre série d’images structurelles à haute résolution dans une session distincte. Pour chaque sujet, obtenir un volume de référence à haute résolution à l’aide d’une séquence pondérée T un qui fournira un bon contraste tissulaire.

Cette séquence durera environ 28 minutes. Une fois l’imagerie terminée, utilisez une combinaison de techniques automatiques et manuelles fournies dans le logiciel ITK SNAP pour segmenter des parties du tronc cérébral et du thalamus dans le volume à haute résolution. L’interface tissulaire du liquide céphalo-rachidien du colliculus supérieur est interpolée à partir de la segmentation à l’aide de la tessellation de densité ISO, puis affinée pour produire une représentation de surface lisse et précise.

Cette surface fournit des sommets et des normales qui sont utilisés pour les calculs laminaires, ainsi qu’un moyen de visualiser des données fonctionnelles. L’analyse décrite utilise le progiciel Mr.Vista ainsi que des outils développés sur le framework Mr.Vista. Commencez par initialiser une session et choisissez l’option permettant de normaliser spatialement l’intensité des données moyennes afin de réduire les effets de bobine sur l’homogénéité et de supprimer la première moitié du cycle d’images.

Pour éviter les effets transitoires d’équilibre et d’hémodynamique de l’IRM. Ouvrez ensuite le logiciel Mr.Vista. Ensuite, effectuez des corrections de mouvement du sujet et de synchronisation des tranches.

Faites ensuite la moyenne des multiples runs enregistrés au cours de chaque session. Pour améliorer le SNR, alignez les données structurelles de la session FMRI sur le volume de référence. Chargez l’alignement et la segmentation dans Mr.Vista.

Transformez ensuite les données de séries chronologiques fonctionnelles en volume de référence segmenté. Les étapes suivantes utilisent des outils développés sur le framework Mr.Vista. Calculez une carte de distance en calculant la distance entre chaque voxel de tissu SC et son sommet le plus proche sur la surface SE.

Ces distances sont utilisées pour mesurer la position laminaire dans le volume de référence. Ensuite, effectuez un processus de segmentation laminaire pour permettre le calcul de la moyenne en profondeur des données de séries chronologiques afin d’améliorer le SNR. Pour chaque point de la surface SC, utilisez ces associations laminaires pour calculer la moyenne de la série chronologique sur une plage de profondeur spécifiée afin d’analyser la représentation topographique des données.

Effectuez une analyse de cohérence sur la série chronologique moyenne de profondeur en ajustant une sinusoïde à la fréquence de répétition du stimulus pour chaque voxel à partir de cet ajustement pour dériver des cartes de surface de réponse, d’amplitude, de cohérence et de phase. La phase de l’ajustement sinusoïdal mesurera la position du stimulus. Ici, nous voyons des données de phase superposées sur une surface 3D de la phase zéro SC correspond au méridien vertical supérieur.

Le stimulus tourne ensuite dans le sens des aiguilles d’une montre, de sorte qu’une tarte sur deux phases correspond au moment où le stimulus a pivoté vers le méridien horizontal dans le champ visuel droit. Après PI radian de phase, le stimulus traverse le champ visuel gauche et ainsi de suite. La réponse à la stimulation visuelle est représentée en contral laly dans le SC IE, le champ visuel gauche est représenté sur le SC droit et vice versa.

Les limites de toute l’étendue superficielle du SC sont marquées par des lignes pointillées rouges. Il y a une organisation topographique de l’activité. Le champ visuel supérieur droit est représenté médialement sur la colus gauche et le champ inférieur est représenté latéralement.

De même, le champ visuel supérieur gauche est représenté médialement à droite, le colliculus et inférieur est représenté latéralement. Après avoir regardé cette vidéo, vous devriez avoir une bonne compréhension de la façon d’effectuer une IRMf haute résolution dans le mésencéphale humain et le tronc cérébral en particulier, vous devriez être en mesure de comprendre comment présenter un stimulus visuel. Collectez des données FMRI haute résolution, effectuez des analyses standard et basées sur la surface, et enfin affichez les données sur une surface 3D pour obtenir des cartes thématiques Tino sur la surface d’un colliculus supérieur.