Name: היכרות עם תפקודים קוגניטיביים אצל תינוקות, ילדים and מבוגרים עם ספקטרוסקופית אינפרא אדום הקרוב (וידאו) | JoVE Journal
Uploaded: 2009-07-28T16:25:00.000+00:00
Duration: 12 min 40 s
Description: למדו שיטת איסוף נתונים וניתוח באמצעות ספקטרוסקופיית אינפרא אדום קרובה (fNIRS) לחקר התפתחות המוח אצל תינוקות, ילדים ומבוגרים. טכניקת הדמיה זו מאפשרת מדידה לא פולשנית של פעילות עצבית.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

עבודה זו נתמכה על ידי מענקים LAP (PI): המכונים הלאומיים לבריאות R21 HD50558, הוענק 2005-07; הלאומי Institutes of Health R01 HD045822, הוענק 2004-09, דנה קרן גרנט, הוענק 2004-06; קרן קנדה עבור חדשנות (&quot;CFI&quot; מענק), הוענק 2008-2012: המחקר אונטריו קרן גרנט, העניק 2008-2012.

חלק 1: לפני משתתף להגיע למעבדה <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ודא כי החדר ללא מאמרים זרים שעשויים להיות להסיח למשתתף. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הקמה עומס פרוטוקול הניסוי על מערכת Hitachi ETG-4000 fNIRS. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הקמה פרדיגמה ניסויית שלך. פרדיגמות ניסיוני ניתן לתכנת עם תוכנת מצגת שונים, לרבות, Psyscope Eprime, מצגת או ארגז כלים פסיכולוגיה מבוסס Matlab. כאן אנו משתמשים בארגז הכלים Matlab פסיכולוגיה מבוסס. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> תזמון הוא המפתח לניתוח נתונים, ובכך הפרדיגמה הניסוי חייב להיות מתוזמן היטב עם איסוף הנתונים. Hitachi fNIRS ETG-4000 יש מפעילה יכולות, המאפשר פרדיגמה ניסויית כדי לעורר את איסוף הנתונים או להיפך. מבחן מפעילה תוכנית מצגת מתוך fNIRS Hitachi ETG-4000. מפעילה ניתן לעשות זאת באמצעות במקביל, סדרות, או יציאות USB. כאן אנחנו מראים מפעילה דרך היציאה המקבילית. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לפני תחילת המחקר fNIRS חשוב לנהל רקע הקרנת משתתף. Petitto במעבדה, אנו עורכים הקרנת רקע בכך המשתתפים או הוריהם למלא לימוד המתאימים שאלונים סטנדרטיים 29. </li></ol> משתתף מגיעה <ol start="6" style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חשוב לקיים את הישיבה ולנהוג המשתתפים באופן מקצועי. המשתתף או ההורים של המשתתפים / האפוטרופוסים החוקיים חייב לחתום על טופס הסכמה לפני שהניסוי יתחיל. זה חיוני כדי להודות משתתף בפעם שלהם הניסויים האלה חשוב ומרגש. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> המשתתף יושב בנוחות קרוב לחדר fNIRS הבדיקה. משתתף התינוק יכול לשבת על הברכיים של ההורה. </li></ol> חלק 2: הצבת Optodes &amp; באמצעות מערכת 10-20 מרכיב נוסף של שיטת ניתוח המאפשרת פרשנות עקבית הנתונים הוא סטנדרטיזציה של פרוטוקול הקלטה fNIRS. זה כרוך optode מיקום, מיקום משתתף, מפעילה של תוכנות מצגת גירוי. גם מיקום מדויק נוירו אנטומיים של בדיקות ואישור של אזורים של עניין (ROIs) מושגות באמצעות מערכת 10-20 3,4,30. יתר על כן, stereotactic לוקליזציה של המערך בדיקה אושרה על הגולגולת של המשתתף שכיסה על ידי מעקב אחר מידע 3D ממערכת מהיר TRAK Polhemus על סריקה אנטומי שיתוף רישום MRI של המשתתף שנערך עם קפסולות ויטמין E להציב במקום כל בדיקה 3,4. מיקום אופטימלי משתתף מעורב הצבת המשתתפים בנוחות על כורסה נפתחת, עם סיבים אופטיים תלויות ברפיון ללא מגע עם הגוף או כיסא. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> המדידות ראש הבאים נלקחים עם סרט מדידה ואת הכתב בגיליון נתונים המשתתפים: <ul style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> Nasion כדי Inion סביב </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> Nasion כדי Inions מעל </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאוזן מעל </li></ul></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> קלטת כירורגי יכול לשמש כדי לסמן מיקומים יעד ספציפי. בניסוי זה נציין FP, T3/T4, F8/F7 </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מערכים Optode מונחות על ראשו של המשתתפים עם optodes ספציפי עגנה 10-20 נקודות לפי הוראות לענין הניסוי. </li></ol> חלק 4: בדיקת מערך Optode <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מבוא ETG ממשק GUI-4000 Hitachi בדיקה ובדיקה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בדיקת האות: optodes לאחר ממוקמות על הקרקפת של המשתתפים, איכות האות נבדק. אם optode אין איתות ברור, חוקרים בעדינות להסיר שיער מחיבור של optode ואת הקרקפת. בהזדמנות optodes ייתכן שיהיה צורך ניגב עם ספוגית אלכוהול. </li></ol> חלק 5: להפעיל את הניסוי. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לפחות שני הנסיינים חייבים להיות תמיד נוכח בחדר, אחד התבוננות Hitachi fNIRS ETG-4000 בזמן אמת הקריא והשני התבוננות משתתף. לאחר מצלמת וידאו התמקדו משתתף מומלץ מאוד עבור פוסט הוק תצפיות. היתרון של Hitachi fNIRS ETG-4000 היא אות וידאו fNIRS הם synched ושיתוף רשום. יומן המכיל את כל המידע הרלוונטי וקבצים שנוצר נשמר. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> יש ומבוססת שיטות של בניית פרדיגמות hemodynamic ניסיוני, כלומר בלוק עיצוב אירועים הקשורים עיצובים. לקבלת תיאור מלא יותר עיין במאמר סקירה האחרונות 31. </li></ol> חלק 6: ניתוח לאחר שכל הנתונים נאספו, המשתתף הוא הודה בפעם שלהם והנכונות להשתתף עוזב את המעבדה. כמו ניתוח לא נעשה על Hitachi fNIRS ETG-4000, כמו, במקום, הנתונים מיוצאים מחשב ניתוח. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> המרה מ μV אל ריכוזי המוגלובין. כמו ערכים הנחתה הגלם נאספים הנחתה של עוצמת הלייזר (כפי שנמדד μV), ערכים אלו חייבים להיות מומרים valu המוגלובין מחומצן ו deoxygenatedes. זה נעשה באמצעות שינוי באר למברט המשוואה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> היישום של שינויים באר למברט מתנהל בשני שלבים. תחת ההנחה כי פיזור הוא קבוע לאורך הדרך, תחילה הנחתה עבור כל אורך גל (ΔA λ (t)) מחושב על ידי השוואת צפיפות אופטית של עוצמת האור במהלך המשימה (משימה אני) לקו הבסיס מחושב של האות ( אני ההתחלה). הערכים ΔA על הגל כל נקודת זמן שנדגמו (t) כדי לפתור את שונה באר למברט המשוואה. <table border="0" style=";text-align:right;direction:rtl"><tbody><tr><td> משוואה 1 <img style="float:left;" src="/files/ftp_upload/1268/eq1.jpg" alt="המשוואה 1" /></td><td> משוואה 2 <img style="float:left;" src="/files/ftp_upload/1268/eq2.jpg" alt="המשוואה 2" /></td></tr></tbody></table></li></ol> λ ∈ deoxy 1, λ ∈ oxy 1, 2 λ ∈ deoxy ו 2 λ ∈ oxy הם קבועים עבור מקדמי הכחדה כי למדוד את שבריר של אור איבד קליטה לכל יחידת מרחק הריכוז ברקמה. Deoxy כתוצאה C ו-C הם ערכים oxy ריכוזי המוגלובין מחומצן ו deoxygenated עבור כל t. חלק 7: תוצאות נציג תגובה אופיינית תוצאות hemodynamic מאפיינים מובחנים מספר. בתגובה oxy-המוגלובין, יש תחילה לטבול אופייני. טבילה זו מתרחשת כאשר אזור של נוירונים מפעיל ו מכלה את החמצן זמין. כפי מגביר את זרימת הדם, נושאת המוגלובין מחומצן, התגובה oxy-המוגלובין עולה במהירות מעל רמות הבסיס הראשוני לרמה של מצב יציב. כאשר האזור הוא כבר לא מופעל, oxy-המוגלובין דועך תגובה על 12-15 שניות הבאה לאט טיפות חזרה לרמות הבסיס. יש מדי פעם אזריק המתרחשת לפני התגובה hemodynamic לחזור לרמות הבסיס הראשוני. תוצאות גרועות הם בדרך כלל בצורה של optodes לא יושב כמו שצריך על הקרקפת או תנועה מוגזמת. אלו סוגים של רעש - נקרא, &quot;Flatling&quot; - ניכרים האות כמו הערכים microvolt להרוות ומספר ערוצים שונים, להעביר גם oxy ו deoxy התגובה באופן מתואם. הפגנה: טלטול סיבים אופטיים. ניתוחים סטטיסטיים: oxy לחלץ deoxy-המוגלובין ערכים עבור כל ערוץ, עבור כל משתתף עבור כל משימה לאחר מכן ניתן להגיש ניתוח סטטיסטי קונבנציונאלי, לרבות t-בדיקות, ANOVAs, מתאמים וכו &#39;

<ol><li>Quaresima, V. J. Biomed. Opt. 10, 11012-11012 (2005).</li>
<li>Watanabe, E. Neurosci. Lett. 256, 49-52 (1998).</li>
<li>Kovelman, I. NeuroImage. 39, 1457-1471 (2008).</li>
<li>Kovelman, I. Brain and Language. , (2008).</li>
<li>Bortfeld, H. Developmental Neuropsychology. 34, 52-65 (2009).</li>
<li>Petitto, L. A. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aPetitto%2C+LA+%22The+Cambridge+Companion+to+Chomsky%22">The Cambridge Companion to Chomsky</a>. , Cambridge University Press. England. (2005).</li>
<li>Berens, M. S. Society for Research in Child Development, , (2009).</li>
<li>White, K. S. Cognitive Neuroscience Society Annual Meeting, , (2008).</li>
<li>Dubins, M. Cognitive Neuroscience Conference, , (2009).</li>
<li>Dubins, M. H. Society for Research in Child Development. , (2009).</li>
<li>Dubins, M. H. NeuroImage. , (2009).</li>
<li>Ehlis, A. C. J. Biol. Psychol. 69, 315-331 (2005).</li>
<li>Petitto, L. A. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aPetitto%2C+LA+%22The+Educated+Brain%22">The Educated Brain</a>. Fischer, K., Battro, A. , Cambridge University Press. England. (2008).</li>
<li>Pena, M. Proc Natl. Acad. Sci. U. S. A.. 100, 11702-11705 (2003).</li>
<li>Baird, A. A. NeuroImage. 16, 1120-1125 (2002).</li>
<li>Taga, G. Proc. Nat.l Acad. Sci. U. S. A. 100, 10722-10727 (2003).</li>
<li>Wilcox, T. Dev. Science. 11, 361-370 (2008).</li>
<li>Otsuka, Y. NeuroImage. 34, 399-406 (2007).</li>
<li>Watanabe, H. NeuroImage. 43, 346-357 (2008).</li>
<li>Kameyama, M. NeuroImage. 29, 172-184 (2006).</li>
<li>Arai, H. Brain. Cogn.. 61, 189-194 (2006).</li>
<li>Grignon, S. Cognitive and Behavioral Neurology. 21, 41-45 (2008).</li>
<li>Boas, D. A. Neuroimage. 23, S275-S288 (2004).</li>
<li>Aslin, R. N., Mehler, J. J. of Biomed. Opt.. , 1-3 (2005).</li>
<li>Plichta, M. M. NeuroImage. 35, 625-634 (2007).</li>
<li>Schroeter, M. L. NeuroImage. 21, 283-290 (2004).</li>
<li>Jobsis, F. F. Science. 198, 1264-1267 (1977).</li>
<li>Villringer, A., Chance, B. Trends Neurosci. 20, 435-442 (1997).</li>
<li>Kovelman, I. Bilingualism: Language & Cognition. 11, 203-223 (2008).</li>
<li>Jasper, H. Electroenceph. Clin. Neurophysiol. 10, 370-371 (1958).</li>
<li>Amaro, E. Brain Cogn. 60, 220-232 (2006).</li>
</ol>

למחברים אין הצהרות לגבי ניגודי עניינים.

במחקר זה הראינו את השימוש, הרומן הלא פולשנית fNIRS טכנולוגיית דימות מוח כדי לחקור את תפקוד המוח האנושי ביחס קוגניציה התפיסה האנושית. הדמיה fNIRS המוח עשוי לייצג את העתיד של הדמיה לא פולשנית המוח, בעיקר עם אוכלוסיות התינוק והילד, כי אולי יום אחד יהיו זמינים באופן נרחב במעבדות מחקר, משרדי רופאים, במערכות הספר ומאפשר לרופאים ליישם ממצאים מדעיים בסיסיים על המוח הקלינית שלהם.

<table><tbody><tr><td>ETG-4000</td><td>Hitachi</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Matlab</td><td>Mathworks</td><td></td><td>Psychology toolbox</td></tr></tbody></table>

היכרות עם תפקודים קוגניטיביים אצל תינוקות, ילדים &amp; מבוגרים עם ספקטרוסקופית אינפרא אדום הקרוב

Exploring Cognitive Functions in Babies, Children &amp; Adults with Near Infrared Spectroscopy

פיצוץ של פונקציונלי הקרוב אינפרא אדום ספקטרוסקופיה (fNIRS) מחקרים חוקרת ההפעלה קליפת המוח ביחס לתהליכים קוגניטיביים גבוהים, כגון 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 שפה, זיכרון 11, ותשומת לב 12 היא מתנהלת מבוגרים מעורבים ברחבי העולם, ילדים ותינוקות 3,4,13,14,15,16,17,18,19 עם קוגניציה אופייניות ולא אופייניות 20,21,22. האתגר העכשווי של שימוש fNIRS עבור המוח הקוגניטיביים היא להשיג ניתוח שיטתי של נתונים כאלה כי הם לפירוש אוניברסלית 23,24,25,26, ובכך עשוי לקדם שאלות מדעיות חשובות בנוגע לארגון פונקציונלי מערכות עצביות הבסיסית קוגניציה גבוהות יותר אנושי. טכנולוגיות הדמייה קיימים יש רזולוציה בזמן או בחלל או פחות חזקים. Related אירוע הפוטנציאל מגנטו Encephalography (ERP ו MEG) יש פתרון זמני מצוין, בעוד טומוגרפיית פליטת פוזיטרונים ו תהודה מגנטי תפקודי (PET ו fMRI) יש רזולוציה מרחבית טובה יותר. שימוש בלתי מייננת אורכי הגל של האור בטווח קרוב אינפרא אדום (700-1000 ננומטר), שם oxy-המוגלובין נספג מועדף על ידי 680 ננומטר deoxy-המוגלובין נספג מועדף על ידי 830 ננומטר (למשל, אכן, את אורכי הגל מאוד נכבד Hitachi fNIRS ETG-400 מערכת מאויר כאן), fNIRS הוא גם מתאים מחקרים של הכרה גבוהה כי יש לו גם פתרון זמני טוב (~ 5s) ללא שימוש קרינה ברזולוציה מרחבית טובה (~ 4 ס&quot;מ עומק), וכן לא לדרוש מהמשתתפים להיות במבנה סגור 27,28. המשתתפים בפעילות קליפת המוח ניתן להעריך תוך כדי ישיבה נוחה על כיסא רגיל (מבוגרים, ילדים), או אפילו לשבת על הברכיים של אמא (תינוקות). יש לציין, NIRS הוא נייד ייחודי (בגודל של מחשב שולחני), שקט כמעט, יכולים לסבול תנועה המשתתפים עדין. זה בולט במיוחד למחקר העצבי של השפה האנושית, אשר דווקא הוא בתור אחד מרכיבי המפתח שלה את התנועה של הפה של הפקת דיבור או בידי בשפת הסימנים. הדרך שבה את התגובה hemodynamic הוא מקומי על ידי מערך של גלאי לייזר emitters. Emitters פולטים אור בעוצמה ידועה בלתי מייננת תוך גלאי לזהות את הסכום מוחזר מפני השטח של קליפת המוח. ביחד קרוב optodes, כך גדל ברזולוציה מרחבית, בעוד מזו optodes, את יותר עומק החדירה. עבור HITACHI fNIRS ETG-4000 מערכת אופטימלית חדירה / ההחלטה מערך optode מוגדר 2cm. המטרה שלנו היא להוכיח השיטה שלנו של רכישת וניתוח נתונים fNIRS לסייע לתקנן את השדה ולאפשר שונים fNIRS מעבדות ברחבי העולם יש רקע משותף.

כאן אנו מתארים איסוף נתונים וניתוח נתונים עבור שיטה תפקודית ליד ספקטרוסקופית אינפרא אדום (fNIRS), הדמיה חדשנית ולא פולשנית המוח מערכת המשמשים המוח הקוגניטיביים, בעיקר לומד המוח התפתחות הילד. שיטה זו מספקת תקן אוניברסלי של רכישת נתונים וניתוח חיוני בפרשנות הנתונים הגילוי המדעי.

פיצוץ של מחקרים בסיפקטרוסקופיה בבצורה קרובה באינפרא-אדום תפקודי (fNIRS) הבוחנים הפעלה קליטלית (cortical activation) בקשר לתהליכים קוגניטיביים גבוהים, כגון...

ספקטרוסקופיה תפקודית בנירתית (Functional near infrared spectroscopy או fNIRS) היא שיטה למדידת התגובה ההמודינמית הקשורה לפעילות עצבית במוח, באמצעות שימוש בזוגות של מקור לייזר וגלאש בנירתית (Optodes) הממוקמים על ראשו של המשתתף. כאשר נוירונים באזור מוחי מסוים מגבירים את פעילותם, צריכת החמצן שלהם עולה. דבר זה, בתורו, מעודד הגברה של זרימת הדם אל האזור המוחי הפעיל.מאחר שלדם מחומצן ולדם דה-חומצן תכונות בליעה אופטית שונות, האופטודים הממוקמים מחוץ לגולגולת יכולים לנטר שינויים עדינים אלו. שינויים אלו נמצאים במתאם עם הפעילות המוחית שבבסיסם, ותבנית ההסתברות של הפוטונים בין זוג המקור והגלאי מקבלת צורת בננה. ככל שזוגות המקור והגלאי ממוקמים קרוב יותר, הרזולוציה המרחבית תהיה טובה יותר, וככל שהם רחוקים יותר, עומק החדירה יהיה רב יותר.שלום, אני יולי קומאן ממעבדתם של ד"ר לורה ואן פטיטו ומארק לינסקי למדעי המוח הקוגניטיביים, דימות מוחי וגנטיקה של דו-לשוניות והתפתחות הילד במחלקה לפסיכולוגיה באוניברסיטת טורונטו. ושלום, אני ד"ר לורה אן פטיטו. היום, ד"ר לורה פטיטו, מארק לינסקי, מלודי בארנס ואני נדגים יחד את השיטה לרכישה וניתוח נתונים באמצעות ספקטרוסקופיה פונקציונלית באינפרא-אדום קרוב (fNIRS).אנו משתמשים בהליך זה במעבדתנו כדי לחקור את התפתחות השפה והמוח אצל תינוקות, ילדים ומבוגרים. אז בואו נתחיל. לפני הגעת המשתתף, הכינו את החדר שבו ייערך המחקר.הסיר חפצים מיותרים שעלולים להסיח את דעת המשתתף. כאשר החדר מוכן, הגדר והעמס את הפרוטוקול הניסויי במערכת F Ns Hitachi ETG 4, 000 בדומה ל-FMRI. מערכת F NS זו מעריכה תגובה המודינמית.כלומר, היא מעריכה את זרימת הדם לאזורי מוח המעורבים באופן פעיל במשימה הנוכחית. ישנם יתרונות רבים ל-fNIRS על פני fMRI. למשל, היא שקטה, ניידת ואינה דורשת שהייה בתוך צינור צר.חשוב לציין כי המערכת מאפשרת לנו לצפות בתינוקות ובפעוטות ערים ובמצב של התנהגות אקטיבית. הרזולוציה הטמפורלית של fNIRS דומה לזו של fMRI, אך קצב הדגימה גבוה בהרבה. מכשיר ה-Hitachi ETG דוגם ב-10 hertz.לפיכך, f nears היא אופטימלית למדידת פעילות מוחית באמצעות תגובה המודינמית. ניתן לתכנת פרדיגמות ניסיוניות באמצעות תוכנות הצגה שונות, אך במחקר זה נשתמש ב-ePrime. מכיוון שהתזמון הוא קריטי לניתוח הנתונים, על הפרדיגמה הניסיונית להיות מתזמנת באופן מדויק.במהלך איסוף הנתונים, למערכת ה-EF nurse Hitachi ETG 4, 000 ישנן יכולות טריגר (triggering), המאפשרות לפרדיגמה הניסוית להפעיל את איסוף הנתונים או להיפך. כאן נראה הפעלה באמצעות הפורט המקבילי (parallel port). ניתן לבצע טריגר גם באמצעות פורטים סריאליים או USB כדי לבחון את הפעלת תוכנת המצגת ממערכת ה-F Ners Hitachi ETG 4, 000.לאחר הבדיקה, ניתן להיערך להגעתו של המשתתף. לפני תחילת הניסוי, על המשתתף, הורה או אפוטרופוס חוקי לחתום על טופס הסכמה. לאחר מכן נערך מבחן להערכת שפה.לאחר חתימה על טופס ההסכמה, המשתתף יושב בקרבת מערכת הבדיקה של ה-F NS. מיקומו של המשתתף הוא קריטי לצורך סטנדרטיזציה של פרוטוקול ההקלטה של ה-F Ns. כדי לאפשר פרשנות עקבית של הנתונים, המיקום האופטימלי הוא ישיבה נוחה של המשתתף (מבוגר או ילד גדול) על כיסא.תינוקות וילדים צעירים יושבים בצורה המיטבית על ברכי האם. לאחר שהם התמקמו, ניתן להמשיך בבסשן להצבת האופטו. הצבה מדויקת של האופטו חשובה באותה מידה כמו מיקום המשתתף לצורך סטנדרטיזציה של פרוטוקול הקלטת ה-F Ns.כדי להשיג הן מיקום נוירו-אנטומי מדויק של הפרובים והן אישור של אזורי העניין, אנו משתמשים במערכת ה-International 10 20 למיקום אלקטרודות; נדגים את הפרוצדורה עבור מבוגר. אותה פרוצדורה חלה על כל הגילאים, תינוקות, ילדים ומבוגרים. כדי להתחיל, קחו את מדידות הראש הבאות באמצעות סרט מדידה ורשמו אותן בגיליון הנתונים של המשתתף.ראשית, מדדו ורשמו את המרחק מה-nain ל-Indian מסביב, ולאחר מכן מדדו ורשמו את המרחק מה-Nain ל-Indian מעל. לאחר מכן מדדו ורשמו את המרחק מאוזן לאוזן מעל; ניתן להשתמש בסרט הדבקה כירורגי כדי לסמן מיקומי מטרה ספציפיים. בניסוי זה, נסמן את המיקומים FP T3, T4, ו-F8 F7.לבסוף, מערכי האופטואלקטרוניקה ממוקמים על ראשו של המשתתף, כאשר אופטות ספציפיות מעוגנות בנקודות 10 20 כפי שנקבע על פי מטרות הניסוי, אשר מיוצגות כעת על ידי מיקום של סרט הדבקה כירורגי. ודאו שהסיבים האופטיים תלויים בחופשיות ללא מגע עם גוף המשתתף או עם הכיסא. בעבודה עם ילדים ותינוקות, אנו ממליצים להשמיע סרט מצויר ולהעמיד אדם נוסף שיבדר את הילד.במהלך הליך הצבת האלקטרודות, הקפידו לצלם תמונות דיגיטליות של מיקומי האלקטרודות לצורך אימות נוסף, כדי לאשר את המיקום הסטריאוטקטי של בסיס האלקטרודה על גולגולת המשתתף. מידע מעקב תלת-ממדי מתקבל באמצעות מערכת polyus fast track. מידע זה מותאם לאחר מכן על גבי סריקת MRI אנטומית של המשתתף, שבוצעו בה קביעות של קפסולות ויטמין E בכל אחד ממיקומי האלקטרודות. לאחר הצבת האלקטרודות על קרקפת המשתתף, נבדקת איכות האות.אם לא מתקבל אות ברור מהאופטודה, למשל, קווים שטוחים המעידים על כך שהאופטודות אינן מחוברות כראוי. הסר בעדינות שיער מאזור החיבור בין האופטודה לקרקפת. לעיתים, ייתכן שיהיה צורך לנקות את האופטודות בעזרת מטלית אלכוהול.לאחר בדיקה שכל האופטות מראות אותות ברורים, הניסוי מתחיל. לפחות שניים. על החוקרים להיות נוכחים תמיד במהלך הבדיקה.אחד, כדי לעקוב אחר קריאת הזמן האמיתי של מכשיר ה-Hitachi ETG 4,000 והשני כדי לעקוב אחר המשתתף; אנו ממליצים מאוד להשתמש במצלמת וידאו הממוקדת במשתתף לצורך תצפיות לאחר השיחה. אז בניסוי זה, אתם הולכים לשמוע צלילים ba da.לכן, בכל פעם שתשמע את ההברה da, אני אבקש ממך ללחוץ על הכפתור הזה בעזרת האצבע המורה. Ba BB da BB. אוקיי. אתה תסתכל על המסך ותראה שם מילים.חלקן יהיו מילים אמיתיות וחלקן יהיו מילים מומצאות, וכל שעליך לעשות הוא לקרוא את המילים שאתה רואה. בסדר? אוקיי. בסדר. כעת אני אתחיל כש-Zero רחוק גוון קר. מחקר ב-F סמוך יכול להשתמש בפרדיגמות ניסיוניות חזותיות או שמיעתיות.המערכת שקטה לחלוטין ולכן היא מתאימה באופן מושלם לניסויים שמיעתיים. על המשתתפים לשמור על ראש וטורסו ללא תנועה, דבר שאינו מונע מהם לתת תגובה מילולית או ידנית. לאחר איסוף כל הנתונים, מסירים את האופטות מהמשתתף.המשתתף או המשתתפת מודים להם על זמנם ועל נכונותם להשתתף ועוזבים את המעבדה. הנתונים שנאספו על ידי ה-Hitachi ETG 4, 000 מיוצאים למחשב אחר לצורך ניתוח נתונים. ה-Hitachi ETG 4, 000 מודד את הפיזור והבליעה של אור באינפרא-אדום קרוב, שעל בסיסם מחושבים השינויים בריכוז של המוגלובין מחומצן ובלתי מחומצן כאינדיקטורים לפעילות עצבית.לפיכך, יש להמיר את ערכי הניחות הגולמיים שנמדדו במיקרו-וולט לערכים של המוגלובין מחומצן ולא מחומצן. השתמשו במשוואת Beer-Lambert המורחבת; אנא עיינו בפרוטוקול הכתוב שלנו להסברים מפורטים על אופן השימוש במשוואות אלו. תגובה המודינמית טיפוסית מביאה למספר מאפיינים מובחנים בתגובת האוקסיהמוגלובין.ראשית, קיימת ירידה אופיינית. ירידה זו מתרחשת כאשר אזור של נוירונים מופעל ומדלל את החמצן הזמין; ככל שזרימת הדם עולה ונשאת איתה המוגלובין מחומצן, תגובת האוקסיהמוגלובין עולה במהירות מעל רמות הבסיס הראשוניות לרמה של מצב יציב. כאשר האזור אינו מופעל יותר, תגובת האוקסיהמוגלובין דועכת במהלך 12 עד 15 השניות הבאות ויורדת לאט חזרה לרמות הבסיס.מדי פעם מופיעה תגובת חסר (undershoot) לפני שהתגובה ההמודינמית חוזרת לרמות בסיס ראשוניות. לעומת זאת, תוצאות לא טיפוסיות או שגויות הן בדרך כלל תוצאה של חיישני ods שאינם מונחים כה properly על קרקפת הראש או של תנועה מוגברת. התגובות של oxy ו-deoxy נעות באופן מתואם.הדבר מודגם על ידי ניעור הסיבים האופטיים. הרגע הראינו לכם כיצד להשתמש בספקטרוסקופיה תפקודית של המוח (fNIRS) כדי לחקור התפתחות שפה אצל תינוקות, ילדים ומבוגרים. זוהי שיטה שפותחה כאן באוניברסיטת טורונטו על ידי ד"ר Lauren Petito וצוות המחקר שלה.בעת ביצוע פרוצדורה זו, חשוב לזכור ארבעה דברים. ראשית, ודאו שהחדר נקי ומסודר, כדי לא להסיח את דעתם של המשתתפים. שנית, ודאו שמערכת המחשב פועלת כראוי לפני הגעת המשתתף.שלישי, ודאו שהאלקטורודות ממוקמות נכון באמצעות מערכת ה-10-20. ורביעי, חקרו ארטיפקטים של אותות ונתחו את הנתונים שלכם בצורה נכונה. אם תשתמשו בה נכון, מערכת ה-EEG תאפשר לכם לפתוח את סודות המוח האנושי.אם יש לכם שאלות כלשהן, אנא אל תהססו ליצור איתי קשר. לורה אמ פטיטו מאוניברסיטת טורונטו. תודה שצפיתם ובהצלחה בניסויים שלכם.

exploring-cognitive-functions-babies-children-adults-with-near

Research

JoVE Journal

Biology

ביולוגיה

MazeSuite הוא ערכת הכלים השלמה להכין, להציג ולנתח ניסויים ניווט מרחבית. ספקטרוסקופיה פונקציונלית קרוב אינפרא אדום (fNIR) הוא המוח הדמיה אופטית טכניקה המאפשרת ניטור פולשני ונייד של שינויים חמצון הדם המוחיים. מאמר זה מסכם להשתמש הקולקטיבי של MazeSuite ו fNIR בתוך פרדיגמה עיבוד קוגניטיבי למידה.

שימוש MazeSuite והתפקודי ליד ספקטרוסקופית אינפרא אדום כדי ללמוד למידה מרחבית ניווט

אנחנו בשילוב אמצעי ספקטרוסקופיה תדר תחום קרוב אינפרא האדום של חמצון המוגלובין מוחות עם אמצעים מפוזרים מתאם ספקטרוסקופיה של מדד זרימת דם במוח כדי להעריך מדד חילוף חומרים של חמצן. בדקנו את התועלת של אמצעי זה ככלי מיון מיטה כדי להעריך את הבריאות והתפתחות המוח של התינוק.

מדידה אופטית לא פולשנית של מטבוליזם ופרמטרים המודינמיים במוח אצל תינוקות

מקור: Reindl, V., {{}}. ביצוע ניסויי היפר-סריקה עם ספקטרוסקופיה פונקציונלית של אינפרא אדום קרוב. J. Vis. Exp. (2019), } סרטון זה מדגים את השימוש בספקטרוסקופיה תפקודית כמעט-אינפרה-אדום (fNIRS) כדי למדוד פעילות מוחית במהלך אינטראקציות חברתיות. המשתתפים עוסקים במשימה מתואמת שמגבירה את הפעילות בקליפת המוח הקדם-מצחית, אזור קריטי להתנהגות חברתית, בזמן שהמערכת מזהה שינויים בספיגת האור עקב חמצון הדם. על ידי ניתוח הסנכרון של פעילות המוח בין המשתתפים, המחקר מעריך את הדינמיקה העצבית העומדת בבסיס...

ספקטרוסקופיה פונקציונלית כמעט-אינפרא אדום לתיעוד פעילות מוחית במהלך אינטראקציות חברתיות

ניטור פעילות מוחית במהלך משימות מוטוריות זקופות הוא בעל ערך רב כאשר חוקרים את המקור העצבי להפרעות תנועה. כאן, אנו מדגימים פרוטוקול המשלב ספקטרוסקופיה פונקציונלית קרוב לאינפרא אדום עם ניטור רציף של פעילות שרירים וקינמטית במהלך 4 סוגים של משימות מוטוריות.

קרוב פונקציונלי אינפרא אדום ספקטרוסקופיה של אזורים חושיים ומוטורי במוח עם סימולטני Kinematic וניטור EMG במהלך משימות מוטוריות

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.

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

בפרוטוקול הנוכחי מתאר כיצד לערוך ניסויים hyperscanning fNIRS וניתוח synchrony למוח. יתר על כן, נדון אתגרים ופתרונות אפשריים.

ניסויים Hyperscanning עם ספקטרוסקופיית אינפרא אדום הפונקציונליים

פרוטוקול זה נועד לסייע לרופאים למדוד חמצון רקמות אזוריות באתרי גוף שונים אצל תינוקות וילדים. ניתן להשתמש בו במצבים בהם חמצון רקמות עלול להיות בסכנה, במיוחד במהלך מעקף לב ריאה, בעת שימוש במכשירים שאינם pulsatile סיוע לב, וב יילודים חולים אנושות, תינוקות וילדים.

כיצד לנהל ספקטרוסקופיה כמעט אינפרא אדום יילודים חולים אנושות, תינוקות, וילדים

הפרוטוקול לעריכת ניסויי סריקת יתר של fNIRS על דיאדות למידה שיתופית בסביבת למידה נטורליסטית מתואר. יתר על כן, צינור לנתח סינכרוני בין המוח (IBS) של אותות המוגלובין מחומצן (Oxy-Hb) מוצג.

סנכרון בין מוחות בלמידה שיתופית פתוחה: מחקר על היפר-סריקה של fNIRS

אנו מציגים שיטה לאיסוף סימולטני של אותות fMRI ו-fNIRS מאותם נבדקים עם כיסוי fNIRS של כל הראש. הפרוטוקול נבדק עם שלושה צעירים וניתן להתאים אותו לאיסוף נתונים עבור מחקרים התפתחותיים ואוכלוסיות קליניות.

איסוף נתונים סימולטני של מדידות fMRI ו-fNIRS באמצעות מערך Optode של ראש שלם וערוצים למרחקים קצרים

Wavelet transform coherence (WTC) היא מתודולוגיה נפוצה להערכת הצימוד בין אותות המשמשת במחקרי היפר-סריקה פונקציונליים של ספקטרוסקופיה תת-אדומה קרובה (fNIRS). בעבודה זו מוצג ארגז כלים להערכת הכיווניות של אינטראקציית האות.

מסגרת חדשה להבנת קוהרנטיות בין-מוחית במחקרי היפר-סריקה תפקודית של ספקטרוסקופיה תת-אדומה קרובה (fNIRS)

למדו שיטת איסוף נתונים וניתוח באמצעות ספקטרוסקופיית אינפרא אדום קרובה (fNIRS) לחקר התפתחות המוח אצל תינוקות, ילדים ומבוגרים. טכניקת הדמיה זו מאפשרת מדידה לא פולשנית של פעילות עצבית.

היכרות עם תפקודים קוגניטיביים אצל תינוקות, ילדים & מבוגרים עם ספקטרוסקופית אינפרא אדום הקרוב

גלה סרטונים נוספים