Connectivité fonctionnelle de l’état de repos basée sur le flux sanguin cérébral du cerveau humain à l’aide de la spectroscopie optique de corrélation diffuse

Ce protocole utilise des sondes optiques variables pour évaluer le flux sanguin du cerveau pendant l’état de repos. Un avantage important de cette technique est sa portabilité. Ce qui le rend bien adapté pour la surveillance du chevet.

La sonde portable permet d’obtenir des mesures de connectivité fonctionnelle à l’état de repos dans les environnements naturels des sujets pour des applications diagnostiques et thérapeutiques. Ce protocole utilise des sondes optiques portables pour évaluer le flux sanguin du cerveau pendant les mesures de connectivité fonctionnelle de l’état de repos. Ben Rinehart, un étudiant diplômé de mon laboratoire, fera la démonstration de la procédure avec Chien Poon.

Au moins 10 minutes avant le début de l’analyse, alimenter le FD-fNIRS et dcs avec une modulation de la lumière et la tension du détecteur. Utilisez une mesure de bande pour mesurer la distance entre le nasion et l’inion sur la tête du sujet. En utilisant le nasion comme point de départ, utilisez un marqueur d’encre pour désigner l’emplacement qui est de 10% de la distance à l’inion.

Placez un bouchon EEG 10/20 sur la tête du sujet de telle sorte que le point marqué se situe entre fp1 et fp2. Marquez le point entre fp1 et F7 sur le cortex gauche et le point entre fp2 et F8 sur le cortex droit pour faire les limites entre le cortex préfrontal supérieur et le cortex préfrontal dorsolateral et entre le cortex préfrontal dorsolatéral et le cortex préfrontal inférieur pour les hémisphères gauche et droit, respectivement. À l’aide d’une sonde imprimée en 3D, connectez les fibres multi-mode à la source de lumière laser de 785 nanomètres.

Placez ensuite une autre fibre mono-mode d’un centimètre au-dessous des fibres multi-mode à l’emplacement Ds des deux côtés du cortex et connectez chacune des fibres mono-mode aux machines individuelles de comptage mono-photons. Placez les fibres mono-mode à 2,75 centimètres des fibres multi-mode et placez une fibre sur les cortices préfrontaux latéraux dorsal gauche et droit et une fibre sur le cortex préfrontal inférieur. Et placez les fibres multi-mode sur les points nouvellement marqués.

Pour préparer le système FD-fNIRS à l’étalonnage, éteignez toutes les lumières et ouvrez le logiciel graphique d’acquisition de données d’interface utilisateur. Cliquez sur le bouton de biais automatique pour ajuster le gain du détecteur pour obtenir un signal optimal avec le capteur attaché et fixé à un fantôme d’étalonnage. Si l’avertissement de surtension clignote, abaissez le gain.

Une fois le signal maximal obtenu, déconnecter l’une des fibres sources afin que la fuite de lumière de fond puisse être mesurée par le détecteur. Et vérifiez que le courant direct est inférieur à 20 dénombrements par période de mesure pour la fibre source correspondante. Ensuite, vérifiez la lecture appropriée du niveau de signal sur chaque source et détecteur et cliquez sur calibrer.

Le système prendra des mesures et appliquera des facteurs d’étalonnage pour mesurer correctement les propriétés optiques du fantôme connu. Enregistrez ensuite les données d’étalonnage, qui fourniront un enregistrement des performances du système sur un fantôme standard. Pour configurer le DCS, réchauffez les sources de lumière laser du système et les machines de comptage mono-photons pendant au moins 10 minutes.

Dans le logiciel graphique d’acquisition du système d’interface utilisateur, vérifiez le contact de chaque fibre en vérifiant l’interface utilisateur graphique afin d’obtenir au moins 5000 dénombrements par seconde et moins de 1000 000 dénombrements par seconde. Pour vérifier les niveaux suffisants de nombre de photons obtenus à partir de chaque détecteur, vérifiez le niveau de dénombrement des photons et les courbes d’autocorrépendation en temps quasi réel. Pour vérifier un contact de fibre suffisant sans aucune fuite de lumière ambiante, vérifiez l’interception y de la courbe d’autocorrépendation.

La valeur optimale est d’environ 1,5 sans l’utilisation de polariseurs. Pour vérifier que la sonde et les mesures ne sont pas sujettes aux artefacts de mouvement serrer la bande élastique de sorte qu’il est assez serré pour résister au mouvement, mais assez lâche pour empêcher tout inconfort pour le sujet. Vérifiez ensuite les courbes d’autocorrépendance de telle sorte que la courbe d’autocorrépendance se décompose en une seule pour des temps de corrélation plus longs.

Ensuite, confirmez que le sujet est assis dans une position confortable, les yeux fermés. Placez la sonde optique du système FD-fNIRS sur le front adjacent à la sonde DCS et cliquez sur Acquérir dans le logiciel d’acquisition FD-fNIRS. Ces données fourniront des propriétés optiques statiques, des paramètres d’absorption et des paramètres de diffusion qui seront utilisés pour quantifier le paramètre optique dynamique.

Lorsque tout l’équipement est prêt, demandez au sujet de minimiser les mouvements pendant la mesure et d’éteindre les lumières. Après avoir terminé les mesures FD-fNIRS, cliquez sur Exécuter dans l’interface d’acquisition de données DCS et collecter des données pendant un total de huit minutes avec un temps d’intégration maximum de deux secondes. Dans cette analyse représentative, la connectivité fonctionnelle d’état de repos dans les cortices prefrontal a été mesurée dans neuf sujets.

une corrélation plus élevée a été observée dans la région intra-régionale des cortices gauche et droit que ce qui a été mesuré dans la région interrég régionale des cortices gauche et droit. En outre, l’analyse de T-test comparant les connectivités fonctionnelles inter et interrég régionales d’état de repos des deux cortices a indiqué une différence significative entre ces valeurs. Il est important de vérifier que les paramètres du DCS se trouvent dans les fourchettes acceptables, car le fait de ne pas effectuer adéquatement ces étapes peut entraîner l’acquisition de données inutilisables.

La spectroscopie de corrélation diffuse peut fournir une mesure non invasive du flux sanguin. Ce qui en fait un outil utile pour étudier la connectivité fonctionnelle du cerveau au repos ou actif sur les différentes stimulations. Les mesures non invasives du flux sanguin sont utiles pour l’évaluation des traitements et des thérapies pour les maladies neurologiques.

Lors de l’exécution de cette procédure, assurez-vous de toujours suivre les directives appropriées en matière de sécurité laser.