שיטות דימות מוחי שדה שימוש פונקציונלי ליד דימות מוחי ספקטרוסקופית אינפרא אדום (NIRS) לחקר התפתחות הילד גלובלית: כפריים אפריקה שמדרום לסהרה

סיכום

גישות הדמייה נייד (פונקציונלי ליד ספקטרוסקופית אינפרא אדום) לספק ההתקדמות בחקר המוח באזורים נגישים בעבר; . הנה, כפרי חוף השנהב. חדשנות בשיטות ופיתוח של פרוטוקולים דימות מוחי המתאים מבחינה תרבותית מאפשרת לימוד הרומן פיתוח של המוח תוצרי הלמידה של ילדים בסביבות עם עוני משמעותי, מצוקה.

תקציר

גישות הדמייה נייד מספקים בפיתוחים חדשים בחקר תפקוד המוח והתפתחות המוח עם אוכלוסיות נגישים בעבר במיקומים מרוחקים. הנייר הזה מציג את ההתפתחות של שדה הדמיה ליד ספקטרוסקופית אינפרא אדום (fNIRS) הפונקציונלית במחקר של הילד שפה, קריאה, התפתחות קוגניטיבית באווירה כפרית בכפר של חוף השנהב. חדשנות בשיטות ופיתוח של פרוטוקולים דימות מוחי המתאים מבחינה תרבותית מאפשרים מבט בפעם הראשונה לתוך תוצאות הלמידה של ילדים בסביבות understudied ופיתוח של המוח. מאמר זה מדגים פרוטוקולים להובלת ודן מקים מעבדה ניידת, שיקולים עבור שדה מול מעבדת הדמייה, והסכמה מתנות מדריך לפיתוח דימות מוחי הליכים ובניית משמעותי לטווח ארוך שיתופי פעולה עם שותפים מקומיים הממשלה ומדע. שיטות דימות מוחי נייד ניתן ללמוד על התפתחות הילד מורכבת בהקשרים שונים, כולל ההשפעה של עוני משמעותי מצוקה על התפתחות המוח. פרוטוקול המובאת כאן פותחה לשימוש בחוף השנהב, המקור העיקרי של העולם של קקאו, איפה דוחות של הילד העבודה במגזר קקאו והם נפוצים. ובכל זאת, מעט מאוד ידוע על ההשפעה של העסקת ילדים על התפתחות המוח והלמידה. שיטות דימות מוחי שדה יש את הפוטנציאל להניב תובנות חדשות בסוגיות דחופות, לבין ההתפתחות של ילדים ברחבי העולם.

מבוא

הדמיה fNIRS נייד מספק את היכולת ללמוד תפקוד המוח והתפתחות מחוץ למעבדה, בהגדרות נגישים בעבר או עם אוכלוסיות understudied. רוב הידע בתחום מדעי המוח הקוגניטיביים נובע הדמיה מחקרים שנערכו הגדרות מעבדה באוניברסיטה או בבית החולים, במדינות מערביות בעיקר. על ידי עיצוב, זה תורם בעיה רק לעתים רחוקות-מדוברת-של-מחקר: רוב מה ידוע על המוח מבוססת על מחקרים עם משתתפים שעבורם מעבדה הגדרות במדינות המערב (בעיקר) נגישים. כלומר, רוב להפרעת כרוך המשתתפים גרים בסמיכות סביר מעבדת הדמייה ואין להם את הזמן ואת המשאבים הדרושים להשתתף במחקר. כמקצוע, מדעי המוח הקוגניטיביים שואפת להבין את המוח ואת הגורמים המעצבים את התפתחותו — כולל השפעת החזקים של הילד איכות הסביבה והחיים שלהם המוקדם-חוויות^1,2,3. שיטות קידום יכולת של השדה ללמוד פיתוח במגוון פולר של החוויה האנושית באופן דרמטי יכול לקדם את ההבנה של הקשר המורכב בין התפתחות המוח חוויות החיים לעצב אותם.

מאמר זה מציג עבור שדה דימות מוחי, אשר פותחה לשימוש כפריים אפריקה שמדרום לסהרה, במיוחד בדרום חוף השנהב פרוטוקול. מטרת תוכנית מחקר זו שדה דימות מוחי היה להבין פיתוח הקריאה של הילדים בסביבה עם סיכון גבוה של אנאלפביתיות. אחוזי אוריינות הנוער (15-24 שנים) של חוף השנהב הוא 53%, למרות המחירים הרשמה של בית הספר היסודי 93%⁴. חוף השנהב היא המקור העיקרי של העולם של קקאו, ויש המשוערת 1.3 מיליון פועלים הילד הסקטור החקלאי קקאו⁵. ובכל זאת, מעט מאוד ידוע על ההשפעה של העסקת ילדים על מוח פיתוח ולמידה, במיוחד ללמוד לקרוא. החלת את הכלים העדכניים ביותר של מדעי המוח הקוגניטיביים, קרי, שיטות דימות מוחי נייד, יכולות להניב תובנות לתוך תוצאות הלמידה של הילדים. לדוגמה, שדה דימות מוחי עם fNIRS תוכל לאפשר זיהוי תקופות התפתחותיות שבמהלכו ממוקד תוכניות חינוכיות או התערבויות אולי יש השפעות מקסימלי על תוצאות הלמידה של הילדים.

דימות מוחי fNIRS הוא מתאים היטב עבור עבודת שדה. בדומה דימות תהודה מגנטי תפקודי (fMRI), fNIRS מודד של המוח בגרימת תגובה⁶. עם זאת, fNIRS משתמש סדרה של אור פולטות optodes, גלאי אור יותר מאשר יצירת שדות אלקטרו-מגנטיים. אין הגבלות על מתכת או ליד אזור הבדיקה, אין סיכוך חשמלי הוא הכרחי, כמו במקרה של אלקטרואנצפלוגרם (EEG). יתרון מפתח של fNIRS הוא שלה ניידות (קרי, מערכות מסוימות ייתכן ייכנסו למזוודה) וקלות השימוש. fNIRS הוא גם קל לשימוש עם ילדים; הילד הוא יושב בנוחות בכסא במהלך הניסוי, מערכת fNIRS סובלנית תנועה בהשוואה fMRI. לעומת ה-fMRI, fNIRS מספק גם אמצעים נפרדים של דם לא מחומצן (HbR), המוגלובין מחומצן (HbO) במהלך ההקלטה, בהשוואה ל fMRI אשר מניב אמצעי רמת צפיפות (מודגש) של חמצן דם משולב. fNIRS יש רזולוציה טמפורלית מעולה ל fMRI: דגימה המחירים יכול להשתנות בין ~ 7-15 הרץ. fNIRS יש רזולוציה מרחבית טובה: fNIRS' עומק הקלטה של קליפת המוח האנושי הוא פחות מה-fMRI, מדידת כ 3-4 ס מ עומק, אשר הוא מתאים היטב לומד פונקציות בקליפת המוח, במיוחד אצל תינוקות וילדים בעלי גולגלות דק יותר מאשר מבוגרים^3,7,8,9,10.

פרוטוקול דימות מוחי שדה זה מתאר שיקולים עבור נסיעה עם והגדרת מעבדת הדמייה נייד בהקשרים נמוך-משאב. הפרוטוקול מדגיש גם אופי שיתופי פעולה משמעותית, לטווח ארוך עם שותפים מקומיים המדע ועל דרכים שבו בגישה זו מגישה לבנות מדע המקומי קיבולת חיונית. פרוטוקול דימות מוחי עבור איסוף וניתוח נתונים המוח fNIRS סוללה של שפה, קריאה ומשימות קוגניטיבית, הוא הפגין כולל המלצות עבור יצירת נהלים מתאימים תרבותית מדעת מחקרי הדמיה. בעוד פרוטוקול זה מיועד לחקר התפתחות קוגניטיבית עם ילדים בגילאי בית הספר היסודי ב חוף השנהב כפריים, הפרוטוקול הוא מאוד רלוונטי למחקר דימות מוחי בכל שדה בסביבות מאתגרות, נמוך-משאב, יכול להיות מותאם רומן הקשרים.

פרוטוקול

כל השיטות המתוארות כאן אושרו על ידי המוסדיים סקירה לוח (IRB) של אוניברסיטת דלאוור.

1. מעבדה ניידת תחבורה וההתקנה

1. נסיעה עם ציוד fNIRS
   1. להעביר ציוד fNIRS.
      הערה: ציוד fNIRS יכול להיות מועבר כמו חפצים בדק על חברת תעופה בינלאומית גדולה, אבל זה הכרחי כדי לוודא עם חברת התעופה נתון. ציוד הגבלות עשויה להשתנות לפי ארץ המוצא או היעד. לחלופין, ניתן לשלוח ציוד fNIRS.
   2. מכיר את ההליכים לייבוא או נסיעה עם ציוד fNIRS במדינת היעד, אם רלוונטי, להשיג תיעוד אישור ייבוא המתאים.
   3. היכונו לפיקוח.
      הערה: הרשויות (למשל, ניהול אבטחת תחבורה) שמורה הזכות לבדוק בדק-מטען. FNIRS שברירי סיבים אופטיים עלולים להינזק במהלך בדיקות. לארגן מסמכים מתאימים ללוות את כל הציוד.
2. ציוד למעבדות חיוניים בשדה
   1. היכונו תנאי אקלים בשטח.
      הערה: תנאי טמפרטורה ולחות בשטח יכול להשתנות באופן משמעותי מהגדרת מעבדה, עשוי להשפיע על ציוד פונקציה אריכות-חיים, כמו גם נוחות המשתתף במהלך ניסויים. אלקטרוניקה הפועלים בתנאי לחות גבוהה, בדרך כלל מעל 60%, רגישים יותר בפני קורוזיה ככל לחות יתר יכול להתפשר על חלקים להגיב עם רכיבי מתכת. רמות הלחות במעבדה מקורה (למשל, בתוך בניין האוניברסיטה) הם בדרך כלל בין 30-50%. הלחות ב חוף השנהב בדרום ניתן 80-95%. להגדיר את יחידת מיזוג אוויר נייד עם הדרישות בהספק נמוך.
   2. להבטיח אספקת חשמל מספקת. מאז אספקת חשמל עשויים להיות לא זמינים הכפרי, או ייתכן יפעלו רק לסירוגין או עם wattage לא מספיקות, גנרטורים שמש נייד לשימוש לשלטון קטנים ובינוניים בגודל אלקטרוניקה. הפוך לזמין גנרטור דיזל ככוח הגיבוי. להעסיק חשמלאי מקומי שמכיר אספקת חשמל אתגרים בהקשרים כפריים.
   3. להכין מבנה מעבדה מתאימים עם התקנה מינימלית זמן כגון אוהל גדול מותאם אישית עם גג אטום, כוונתי וקירות.
      הערה: מתקנים (למשל, כיתה בבית הספר המקומי) סביר להניח יהיה זמין, או לספק waterproof ושקט בדיקות שטח.
3. הקמת מעבדה ניידת (איור 1)
   1. להרכיב המעבדה הניידת (למשל, אוהל מותאמים אישית). להבטיח כי המעבדה הוא גדול מספיק כדי להכיל ישיבה עבור המשתתף מאחרי שולחן ישיבה שני ניסויים, גירוי מצגת מחשב, המחשב אוסף נתונים fNIRS, יחידות נייד fNIRS, דיגיטייזר תלת מימדי (3D) של נייד המזגן.

איור 1. שרטוטים. תיאור סכמטי של ההתקנה מעבדה (A). (B) הכנת המשתתף איסוף נתונים. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

2. צוותי המחקר מקומיים ושותפים מדע

1. להשקיע במערך של שיתופי פעולה מדעיים ומספקים הזדמנויות במסגרת מחקר לחוקרים המקומיים.
2. להקים שותפות עם מוסדות מדעיים מקומיים לצורך inclusivity. צובר זיהוי עמיתים ברמה המקומית חשוב לתקשר מחקר בסופו של דבר למצוא באזור.
3. התייעץ עם רשויות מקומיות הרלוונטיים לפני כל מחקר פעילויות כדי לקבל אישור ורישיון לפעול. היכרות עם נהלי ביקורת אתית במדינת היעד, ולעשות אירוח המתאים אם אין נוהל סקירה מדעית רשמית במקום.
   הערה: לדוגמה, קשר ישיר עם ואישור של נציגי משרד החינוך הגבוה, מחקר (או הממשלה דומות בגוף) יכול להיעשות במקום הליך ביקורת אתית.

3. הסכמה מדעת ובהסכמה הילד

1. לפתח הליך הסכמה זה מתאים מבחינה תרבותית, ומבטיח כי המשתתפים, שלהם משפחות וקהילות הם הודיעו על ההחלטה שלהם להשתתף במחקר ומחקר.
2. סקור שהתישבו והיסטוריה בפיתוח פרוטוקול טיפוסי וכוללים חברי הקבוצה שאיתו מחקר צריך להתבצע.
   1. הקפד להשיג הסכמה ברורה של leader(s) המקומי (למשל, הכפר הראשי, זקני הקהילה, וכו ') לפני שתמשיך עם המחקר.
      הערה: זה עשוי לבוא לידי ביטוי על ידי תפילה של אב קדמון או כל אמצעי אחר טיפוסי לקהילה. לאחר הסכמת ראש הכפר, מנהגים תרבותיים עשויים לכלול במזיגה של יין על גבי כדור הארץ ולבקש הקדמונים כדי לאשר וברך פעילויות המחקר.
3. ברמה רשמית יותר, לבקש ההסכמה של קבוצות הורה ומחנך אשר אחראים על ביצוע החלטות בדבר ההשתתפות לילדים בפעילויות בית הספר שאושרו. לדוגמה, קבוצת הורים ('Comité דה Gestion d'Ecoles - COGES' ב חוף השנהב) הוא עניין מרכזיים במערכת החינוך הראשי לאומי המורכב חברים מונה על ידי ההורים של התלמיד כדי להגן על האינטרסים שלהם בקבלת החלטות וב כל היבטים אחרים הקשורים לחינוך ילדיהם.
4. לאשר כל פעילות המחקר על ידי הרשויות המקומיות, לדוגמה, חוף השנהב משרד החינוך או משרד להשכלה ומחקר. המדינה כי הפרויקט ייקח במקום שאין הליך רשמי לאישור מוסרי דרך IRB. בדוק תקנות כדי להבטיח כי הפרוטוקולים הנכונה להשגת אישור מוסרי למחקר עוקבים.
   הערה: בזמן אישור, חוף השנהב לא היה IRB רשמית לסקור את התהליך. במקום זאת, המשיך צוות המחקר על-ידי הכנת תיעוד דומה יישום IRB להגיש במשרד החינוך. מספר פגישות היו מסודרים עם משרד החינוך, משרד החינוך הגבוה, ותכנן גורמי מחקר שבו צוות המחקר הציג המחקר המוצע כל פקידי, ולאחריו דיון, שאלה, מפגשי תשובות. אישור מוסרי הושג ישירות מתוך משרד החינוך בצורה של מסמך חתום הענקת הרשאה לערוך מחקר עם ילדים בבתי ספר ספציפי. מחקר זה קיבל אישור אתית IRB אוניברסיטת דלאוור.
5. להסביר את מטרת המחקר במילים פשוטות לילדים המשתתפים בהליך סילוק ילד. הקהילה המקומית ייתכן מאוד מעריכים הציות של הילד, שבו במקרה ילד עשוי assent להשתתף או להמשיך להשתתף במחקר למרות לחטאים לעשות זאת בגלל הציפיות התרבותיות. ודא כי ההליך סילוק מתקשר היטב השתתפות מרצון במחקר.
6. ברור להגדיר כמה המחקר ייהנו המשתתפים ואת אם הם יקבלו פיצוי על השתתפותם במחקר. להבטיח שהפיצוי הולם הן מבחינה תרבותית והן אצל המשתתפים.
7. התנהגות כל הסכמה ובהסכמה הליכים בשפה המקומית או מועדף של המשתתף על ידי חבר מיומן של צוות המחקר שהוא גם חבר של השפה, קבוצה תרבותית.

4. fNIRS הקרקפת מיקום ומדידה

1. איסוף מידות הראש
   1. לכוון את המשתתף לשבת על כיסא, להסביר את התהליך צפוי במהלך המדידה ראש.
   2. באמצעות סרט מדידה סטנדרטית, למדוד את המרחקים בין: (1) nasion, inion סביב הראש, (2) nasion, inion מעל הראש לעבור את קו האמצע המרכזי (Cz)¹¹, (3) המרחק בין tragus אוזן ימין ועל שמאל מעל הראש דרך Cz.
2. השמה של fNIRS קאפ, optodes על הראש של המשתתף ^{3 , 8 , 9 , 12}
   1. המקום fNIRS optode מחזיק כובע על הראש של המשתתף, יישור המכסה של המערכת הבינלאומית 10-20 הקרקפת מיקומים¹¹. ודא כי המיקום שווי זהה עבור כל המשתתפים. ליישר נקודות על המכסה (למשל, מחזיק המכשיר) עם עמדות הקרקפת.
      הערה: לדוגמה, מרכז החלק הקדמי של הכובע על הראש למיקום frontopolar (FP). עמדה זו מקביל 10% nasion-inion מעל הגבי למיקום nasion העליון למרחקים.
   2. לאבטח את הכובע עם רצועת ולהבטיח שהמשתתף נוח.
3. דיגיטייזר תלת-ממד המדידה
   1. לאחר הכיפה בעמדה, להורות את המשתתף לשבת עדיין במצב להשגת מידה דיגיטייזר תלת-ממד של המפתח 10-20 מערכת הקרקפת עמדות¹¹ וכל בעל המקום optode.
   2. לארגן את הציוד דיגיטייזר תלת-ממד. מקום אחד חיישן על המשתתף של ראש ב Cz, מודבקת בצורה מאובטחת (קרי, באמצעות אלסטית או שיער אביזר), ומניחים את החיישן בלוק השנייה מאחורי המשתתף. תן למשתתף לשבת על כיסא עם הגב לטבלה. מקם את החיישן השני על השולחן בדיוק מאחורי הראש של המשתתף. להבטיח כי גם חיישן תנועה במהלך קבלת המדידה דיגיטייזר תלת-ממד.
   3. פתח את התוכנה סיעור מוחות¹³ על המחשב אוסף נתונים. ודא כי המערכת דיגיטייזר תלת-ממד הוא תקשורת עם התוכנה סיעור מוחות דרך יציאת ה-COM המתאים.
   4. להעביר בחרט דיגיטייזר תלת-ממד למיקום כל בדיקה ומעבר המפתח 10-20 עמדות המערכת (nasion, inion, אוזן שמאל, אוזן ימין, Cz). בכל מקום, להשיג את הצב נתונים באמצעות הפונקציה סיעור מוחות על המחשב אוסף נתונים.
4. הצבת optodes פולטות אור וגלאים על הקרקפת
   1. לאחר איסוף הנתונים דיגיטייזר תלת-ממד, לכוון את המשתתף לשבת בנוחות מול המחשב מצגת הגירוי.
   2. באמצעות התוכנה המובנית fNIRS, בחר את סידור המכשיר שמתאים לעיצוב הניסוי. ניתן להניח fNIRS הגששים כדי לכסות את הראש כולו (קרי, מלא כיסוי ראש), או לחלופין, ניתן להציב מערך מעל אזורים כללי של עניין. לדוגמה, פרוטוקול זה משמש מערך בדיקה 10 x 3 (30 הגששים מסודרות ב-3 שורות של 10 הגששים). סידור זה המכשיר הונח כדי כיסוי מקסימאלי האונה השמאלית שפה אזורים homologues האונה הימנית שלהם, כמו גם האונה הפרונטלית (איור 2).
   3. ודא ממוספר כל בדיקה (פולט, גלאי) מערכת המספור תואם מפת הסדר בדיקה.
   4. באמצעות המפה optode ב fNIRS התוכנה מובנה כמדריך, מקום כל optode optode המתאים פתיחה על המכסה. המפה optode מציין את מיקומו של כל optode במערך (למשל, 10 x 3).
   5. להעביר שיער מהדרך כדי להבטיח מגע ישיר בין קצה optode הקרקפת של המשתתף.
   6. לאחר כל optodes הם בעמדה, בדוק אם איכות אות באמצעות התוכנה המובנית של מערכת fNIRS.
   7. התאם הגששים בודדים לפי הצורך עד מספקת איכות אות מושגת. לאחר בדיקות איכות האות של כל optodes עברו, להמשיך עם משימות ניסויים.

5. משימות ניסויים

1. עיצוב כל פעילות דימות מוחי עם מספר מתאים של מבחנים ותנאים בקנה אחד עם מטרות המחקר. להבין כי משימות דימות מוחי משתנה בהתאם מטרות המחקר. לדוגמה, שלוש פעילויות שהיו בשימוש פרוטוקול זה: (1) שפה וקריאה פעילות, (2) פסק דין חריזה פעילות ו- (3) פעילות גמישות קוגניטיבית של עיבוד.
   הערה: ההליך (ותוצאות נציג) של הפעילות השיפוט חריזה מודגשים.
2. במקום ביטול רעש אוזניות על הראש של המשתתף, להיות קשובה לא להתערב עם מיקום בדיקה fNIRS. ודא כי האוזניות לספק גירויים שמיעתיים דיבור למשתתף, כמו גם לחסום רעש סביבתי.
   הערה: בדיקות מעבדה מתקיים בדרך כלל בחדר הקלוש קול. בדיקות מעבדה השדה אינו מספק את אותה מידת הרעש פקד ולאחר ביטול רעש אוזניות יכול להבטיח תנאי הבחינה שקט עבור כל המשתתפים.
3. להורות המשתתף מול צג המחשב, שמלמדות על הצלב במרכז המסך, וכדי להישאר עדיין במהלך הניסוי. להציג את כל הפעילויות ניסיוני על מסך המחשב.
4. חריזה השיפוט פעילות
   1. להורות המשתתף כדי לשמוע זוגות המילים הציג aurally דרך אוזניות. שואל את המשתתף כדי לציין אם המילה זוגות פירסמו או לא (למשל, 'חתול'-'כובע' או 'חתול'-' יומן') עם כפתור הקש במקלדת.
   2. בדוגמה זו, להשתמש באירוע הקשורים בעיצוב. תן למשתתפים להשלים 12 שאינם מהשילוב של 12 ניסויים החריזה המופרדות על-ידי jittered המרווחים הבין-גירוי של בין 8 ו-17 s.
      הערה: צריך ליצור משימות באופן מתאים המשתתף. במחקר המוזכרים כאן, החוקרים היו חוקרים שפה, קוגניטיבית, והתפתחות הקריאה אצל ילדים שהיו קוראים חלשים מאוד. הקריאה דימות מוחי הפעילות שפותחה עם המילים המתאים לילד עם כישורי אוריינות מינימלי. כמו כן, ילדים נבחרו על הפרדיגמה דימות מוחי מבוסס על ציוניהם על הערכה קריאה.
5. עמעמו אורות ולהתחיל הקלטה המשתתף במצלמת וידאו מובנה.
6. מתחילים fNIRS נתונים הקלטה על המחשב הפקודה ' fNIRS ', ומתחילים משימות במחשב מצגת הגירוי.
7. צג הביצועים המשתתף לאורך כל הפעילויות. לספק הפסקות בין משימות ורץ.
8. ודא כי מפעילה מהמחשב מצגת גירויים ניסיוני מתקבלת על-ידי המחשב הפקודה fNIRS.
9. בקצה של כל הפעילויות, לעצור את איסוף הנתונים וידאו ו- fNIRS.

6. פוסט נסיוני פעילות מדידות

1. הסר את כל optode הכיפה מחזיק optode.
2. מבלי להפריע את המיקום של optode בעל הכובע על הראש של המשתתף, לכוון את המשתתף לשבת בעמדה כדי להשיג מידה דיגיטייזר תלת-ממד השנייה.
3. חזור על המדידה דיגיטייזר תלת-ממד כמו fNIRS הקרקפת השמה וכן מדידה סעיף 4 כדי לוודא כי כל הפרעות למיקום בדיקה הקרקפת במהלך הניסוי יכול יזוהו על-ידי השוואה בין העמדה שני הקבצים.
4. הסר את הכובע מחזיק optode הראש של המשתתף.
5. בסוף הניסוי, ולספק למשתתפים עם מתנה קטנה (למשל, ספרים ומכשירי כתיבה), הודעות על אישור של צוות המחקר בשל השתתפותם.

7. תכנית על הפצת נתונים

1. שתף את ממצאי המחקר עם חברי הקהילה והרשויות המקומיות הרלוונטיים לתרגום בסופו של דבר שלהם לתוך מדיניות טיפול בנושא הסחר ובדוקים.
   הערה: המשתתפים ממשות ישירות מן הניסוי.
2. צור תוכניות עבור ביקורי מעקב הקהילות המשתתפות. הכנת דוחות וכלים מחנכים מקומיים יכולים להשתמש בו. לדוגמה, כל הערכות שנוצרו בשפות המקומיות צריך להיות לרשות אנשי בית הספר באזור. להכין את חברי צוות המחקר דוברי השפה המקומית להיפגש עם מנהיגי הקהילה לתקשר ממצאי המחקר.
3. לעשות תוכניות כדי לפרסם את ממצאי המחקר בכתבי עת אקדמיים אזוריים, בשפה של האזור, אם הדבר ישים. לדוגמה, ממצאי המחקר צריך להשתחרר בצרפתית, אם המחקר נערך במדינות הפרנקופונית.
4. לתכנן להיפגש עם ולספק דיווחים על ממצאי המחקר הענף הממשלה העניק אישור תוכנית המחקר.

8. לגיבוי נתונים

1. ודא כי הנתונים המיוצאים וכי לגבות כוננים קשיחים ניידים מרובים, כמו גישה לאינטרנט עבור אחסון נתונים מקוון הוא לא צפוי להיות זמין. להעביר את הנתונים לאחסון נתונים מקוון כמו מספקת קישוריות לאינטרנט הינה זמינה.

9. ניתוח נתונים

הערה: מספר חבילות של ניתוח נתונים קיימים עבור fNIRS¹⁴. מיפוי פרמטרית סטטיסטי עבור ספקטרוסקופיית אינפרא אדום (NIRS-SPM)¹⁵ Homer2¹⁶ (בשימוש נרחב), fNIRS ארגז הכלים ^17,18 (חדשים ורכישת הפופולריות) משמשות לניתוח נתונים fNIRS. פרוטוקול זה סוקר שיטות ניתוח הנתונים באמצעות NIRS SPM, אבל זה שיקול הדעת של החוקר כדי לבחור בשיטה המועדפת של ניתוח.

1. ניתוח נתונים מן המערכת fNIRS באמצעות NIRS-SPM, גירסה 4^15,19. זה toolbox עבור SPM8 הסוויטה דימות מוחי (http://www.fil.ion.ucl.ac.uk/spm) מנתחת נתונים NIRS בגישה ניתוח כללי מודל ליניארי המבוסס ומאפשר היצירה של הפעלת מפות עם סופר-רזולוציה לוקליזציה.
2. המרת נתונים כדי HbR ו- HbO
   1. השתמש המשוואה למברט ששונתה (עם NIRS-SPM) כדי להמיר ערכי צפיפות אופטית ריכוז שינויים בתגובה HbR ו- HbO.
3. נתונים preprocessing
   1. השתמש באחת מהאפשרויות מרובים שאינם קיימים עבור preprocessing fNIRS נתונים.
      הערה: הופרט. et al. ¹⁷ להציע שיטות מחמירות מאוד עבור מקורות שונים של רעש¹⁶. אלה כוללות הפחתת המבוסס על eigenvector של חפצים תנועה, טכניקות סינון bandpass מבוססי eigenvector הפחתת השונות המשותפת המרחבי להפרעות פיזיולוגיות נתונים (למשל, נשימה, לחץ דם, קצב הלב). הם חולקים גם פרשנות יסודית על מקורות רעש fNIRS מחקר והשלכות לשם ניתוח סטטיסטי. החוקר fNIRS חייבים לחקור יישומים preprocessing המתאימות ביותר עבור מחקר נתון. להלן, גישה ניתוח על פי Worsely, Friston²⁰ , ג'אנג. et al. ¹⁹ מוצג.
   2. לפרק שינויים בריכוזים HbR ו- HbO שימוש באלגוריתם detrending אורך תיאור דיסקרטית-מינימום (MDL) כדי להסיר את מגמות עולמיות כתוצאה מ הנשימה, לחץ הדם וריאציה, vasomotion או חפצים התנועה משתתפת ועד לשפר את יחס אות לרעש¹⁹.
   3. החל מסנן נמוך לעבור עם הצורה של הפונקציה בגרימת תגובה נתונים ולהשתמש Worsely ו- Friston²⁰ precoloring שיטה להסיר מתאמים טמפורלית.
4. הדור מודל וניתוח סטטיסטי
   1. ליצור מודלים של HbR המכיל ניסיוני regressors convolved עם הפונקציה בגרימת תגובה המתאימה עם הזמן נגזרים²¹ו- HbO.
      הערה: הפונקציה בגרימת תגובה יכול לקבל השתנות גדולה יותר באיזורים קורטיקליים גבוהה יותר ועל -פני המשתתפים. ניתן לאכלס סוגים אלה של השתנות במודלים ניתוח על ידי הרחבת את HRF לכלול נגזרים טמפורלית. להשתמש נגזרת טמפורלית להבדלים דגם בזמן שיא בגרימת תגובה²¹.
   2. שימוש NIRS-SPM ליצירת הדגמים עבור HbO, HbR עם מנוגדות קוטביות כך מודל משמעותי מתאים HbO מציין ריכוז מוגבר ועבור HbR ירד ריכוז^5,18.
   3. להגדיר השפעול הרלוונטיים t-מבחן או F-מבחן ניגודים כדי לבדוק את ההשפעה של אחד (או כמה) regressors (מוענקת המטריקס עיצוב) על אפנון של הנתונים בסדרה של שעה fNIRS.
5. להמחיש את התוצאות
   1. בצע רישום המרחבי של ערוצי NIRS למרחב מונטריאול נוירולוגיות המכון (הזעירה) באמצעות נתוני דיגיטייזר תלת-ממד.
   2. השתמש fNIRS רשומים הנתונים כדי ליצור הפעלה מפות של HbO, HbR המוגלובין הכולל (THb) מבוסס על המודל הליניארי כללי של השמש צינור נוסחת תיקון^22,23.
   3. לטעון מפות הפעלה על גבי תבנית המוח המתאימה. לדוגמה, לאחרונה הסקינס רפואת המוח אטלס מספק תבנית סטנדרטית עבור ילדים בגילאי 6-12 שנים של גיל²⁴.

תוצאות

בדיקה הצב נתונים שהושגו על ידי ה-digitizer תלת-ממד (איור 2), ניתן לאבחן על תבנית המוח סטנדרטי. רישום ערוצי fNIRS הזעירה לחלל באמצעות הפונקציה רישום עצמאי של NIRS-SPM²⁵. הפונקציה רישום המרחבי יוצר הזעירה קואורדינטות, תוויות אנטומי ואזורי Brodmann מקסימאלית המיוצג על-ידי אחד מהערוצים.

בא...

דיון

מאמר זה הציג פרוטוקול דימות מוחי שדה מתאים נמוך-משאב בהקשרים במיקומים מרוחקים. מראש מפתח של פרוטוקול דימות מוחי זה שדה בפעם הראשונה את היכולת לחקור את תפקוד המוח, התפתחותה, היה ממלא מקום (או לעולם לא-לפני למד) הקשרים. השלבים הקריטיים של פרוטוקול זה כוללות נסיעה עם הקמת מעבדה ניידים מתאימים עבור אוסף נתוני איכות באקלים טרופי ללא חשמל או מתקנים זמינים. פרוטוקול זה מספק מדריך כללי ויוצרים שותפויות חזקות עם מקומי מדעית, חינוכית, מוסדות ממשלתיים, אנחנו להדגיש את העברת הידע הדדיים המתרחשת כאשר נוצרות שותפויות ארוכות טווח מוצלח...

חומרים

רשימת החומרים שנעשה בהם שימוש במאמר זה

שם	חברה	מספר קטלוג	הערות
חבילת יחידה ראשית של LIGHTNIRS 120V	Shimadzu	292-34000-42	רכיב של מערכת fNIRS
HOLDER ASSY, ALL- CAP	Shimadzu	594-07618-01	רכיב של מערכת fNIRS
כבל חיבור LIGHTNIRS	Shimadzu	567-10976-11	רכיב מערכת fNIRS
סט סיבים עבור LIGHTNIRS, 1 מטר (8 סטים)	Shimadzu	567-11350-01	מערכת fNIRS רכיב
מחשב נייד Dell Latitude	Shimadzu (מבית Dell)	220-97322-00	מחשב מאסטר להפעלת יישומי fNIRS
PATRIOT SEU (יחידת אלקטרוניקה מערכת)	POLHEMUS	1A0453-001	רכיב מערכת PATRIOT
ספק כוח	POLHEMUS	2C0809	רכיב מערכת פטריוט
כבל אספקת חשמל	POLHEMUS	17500B-BLK	PATRIOT רכיב מערכת
כבל מודם אפס RS-232	POLHEMUS	1C0288	רכיב מערכת PATRIOT
כבל USB	POLHEMUS	1C0289	רכיב מערכת PATRIOT
חיישן RX2 כבל 10 אינץ'	POLHEMUS	4A0492-20	רכיב מערכת
PATRIOT כבל TX2 מקור 10 אינץ'	POLHEMUS	4A0506-20	רכיב מערכת PATRIOT