Name: מדידה של תפקוד המוח Neuromagnetic ב טרום בית ספר לילדים עם מג בגודל מותאם אישית (וידאו) | JoVE Journal
Uploaded: 2010-02-19T17:10:00.000+00:00
Duration: 14 min 15 s
Description: למד מדידת פעילות מוחית בילדים בגילאי 3-6 באמצעות מערכת MEG מותאמת אישית. שיטה זו מאפשרת חקר רכישת שפה ופיתוח קוגניטיבי ללא סיכון.

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 מחקר אוסטרלי ציוד הצמדה תשתיות המועצה מתקנים גרנט LEO668421 ובאוסטרליה המועצה למחקר הצמדה פרויקט גרנט LP0669471. המחברים בתודה להכיר את שיתוף הפעולה של Kanazawa המכון הטכנולוגי Yokogawa החשמל בהקמת KIT-Macquarie Research Laboratory המוח.

הנחיות אלו מתארים ציוד ונהלים למדידת תפקוד המוח הקוגניטיבי בגיל הרך באמצעות מגנטו (MEG). ראשית, עלינו לדון הנחיות כלליות בנושאים כי יש לקחת בחשבון בעת ​​ביצוע בדיקות ניסיוניות של התפקוד הקוגניטיבי אצל ילדים. שנית, אנו מתארים פרוטוקול שפותח כדי ליישר את הדרישות של איסוף נתונים MEG עם יכולות מוטיבציה והתנהגותיים של ארבעה בן ילדים. 1. שיקולים כלליים ללימוד ילדים צעירים עם מג החוקרים מג פני מספר אתגרים ייחודיים כשעובדים עם ילדים בריאים ער. ראשית, סביבת מעבדה מוחלט פונקציונלי צפוי להרתיע או להפחיד ילדים קטנים. שנית, הדרישות הבסיסיות של המחקר הניסיוני MEG כוללים הגבלות תנועה להשתתף באופן פעיל למשימה במשך תקופה ארוכה, התנאים מבוגרים רבים מוצאים מייגע ולא נוח. כאשר לומדים ילדים הוא הופך להיות הכרחי כדי להתאים את הפרוצדורות את היכולות והמגבלות של הילדים. בסעיף זה, אנו מתארים את השלבים הראשוניים מעורבים בהכנת הנושא להשתתף בפגישה רכישת נתונים. 1.1 היכרות / הדרכה מושב: עבור טרום בית ספר הילדים מפגש היכרות / הדרכה מתוכננת לקראת הפגישה הנתונים בפועל הרכישה. מפגש זה מאפשר לילד להכיר את הסביבה ואת החוקרים בקצב שלהם. אנחנו מציגים את הילד לבין ההורה החוקרים ולהכיר אותם עם הסביבה מעבדה השגרה. עד סוף מושב מבוא הורה וילד להבין את כל השלבים הכרוכים להשתתף ולהבין את מה שהם צריכים לצפות במהלך הקלטת נתונים. אם במהלך הביקור הראשון, הילד נראה ביישן או חרד, יש לנו תקופה של המשחקים עד שהם מרגישים יותר בנוח. לאחר מכן, נמשיך עם הקדמה של כל השלבים. 1.2 הסבר על הסביבה: כדי להסביר את הסביבה MEG לילד, אנחנו מעסיקים נושא זה מספק הצדקה ילד ידידותי עבור הסביבה. למשל, מערכת מג היא חללית מחכה לקחת את הילדים להרפתקה בחלל שבו כמה אירועים לא מוכרים עלולה להתרחש. במעבדה יש ​​גם מקושט מדבקות קיר וצעצועים (איור 1), ויש לו חדר משחקים ייעודי. כאשר מדברים עם הילד, אנו משתמשים בשפה שילדים יכולים להבין בקלות כגון "הקפאת 'במקום' התנועה צמצום 'ו' קסדת אסטרונאוט 'במקום' כובע סמן סליל". 1.3 להסביר את הנהלים הילד להורים: אנחנו מראים את הילד ואת ההורה הפעולות הננקטות לפני שהילד הולך בתוך חדר מוגן מגנטית (MSR). אחד הצעדים הראשונים הוא להתאים כובע five סמן סליל על ראשו של הנושא; סלילים אלה מציינים את המיקום של ראשו של נושא בתוך הקסדה MEG. בעזרתו של הילד, אנחנו לספרת את הצורה ראש בובה, ולאחר מכן אנו מזמינים את הילד לבין ההורה ללוות את הבובות אל MSR / חללית. פעם אחת בתוך MSR, אנחנו מקום ראש בובה בתוך הקסדה לצפות בסרט. לאחר מכן, אנו שואלים את הילד אם הם רוצים לראות את הסרט עם הבובה. אם הילד הוא נוח רגוע האב שלהם מרוצה הפרוטוקולים שלנו, אנחנו מזמינים אותם לשחק משחק בתוך החללית בפעם הבאה הם מבקרים במעבדה שלנו. 1.4 חוברות עבודה: יש לנו חוברות עבודה מבוסס על הנושא הרפתקה בחלל המציג את הילדים צעדים תנקוט במהלך הבדיקה. ילדים אלו מקבלים worksbooks לקחת הביתה ולעבוד באמצעות אותם עם הוריהם לקראת הביקור הבא. מטרת חוברות עבודה היא להדגיש את החשיבות של שלוש הדרישות העיקריות לבדיקה: א) ההימנעות של כל חומר ברזלי בתוך MSR, ב) את המיקום של סליל כובע סמן כדי להבטיח נתונים מדויקים שיתוף רישום ג) ו החשיבות של הנותרים עדיין במהלך דיגיטציה ורכישת נתונים. 2. פרוטוקול למדידת אותות MEG מן טרום ילדים בגילאי בית הספר 2.1 ציוד המשמש במהלך רכישת נתונים משימה ניסויית דה מרקר סליל כובע: על מנת ליישר נתונים MEG עם מידע מבניים של הנבדק (ראש כגון MRI או צורה דיגיטציה), קבוצה של חמישה סלילים ממוקמים כובע שחייה שהילד לובש בתוך הקסדה MEG. סלילים אלה לשמש נקודות התייחסות ועמדות שלהם בהשוואה לפני ואחרי המשימה כדי למדוד עד כמה הראש של הנושא עבר במהלך הרכישה. Digitizer: לפני רכישת נתונים, את המיקום של חמישה סלילים סמן והצורה ראש הנושא הוא דיגיטציה באמצעות F Polhemusastrak ® digitizer (קולצ'סטר, VT). Digitizer מורכב digitizer עט, שלושה מקלטים, משדר ויחידת ההצעה מעקב. תהליך זה מודד את מיקום הסלילים. מאוחר יותר במקומות אלה מתאימים נגד מידע על המיקום מתקבל על ידי MEG כדי ליישר את הנתונים המגנטיים רכשה וצורה הראש. מערכת מג ילד: רכישת הנתונים נעשית באמצעות כל הראש, ילד MEG המערכת (KIT, Kanazawa, יפן) [2]. הנתונים רכשה ברציפות בקצב דגימה של 1000Hz, עם הלהקה לעבור סינון מקוון בין הרץ 0.03 ו 200Hz. סליל עמדות מרקר מתקבלים לפני ואחרי ההקלטות כדי למדוד את תנועת הראש. נתונים נדחות אם תנועת ראש גדול 5 מ"מ. מג מערכת היקפי: גירויים ניסויית נשלטים מול מחשב אישי באמצעות מצגת ® (מערכות neurobehavioral, אולבני, CA). תשומות חזותית מועברות על ידי מקרן שיושב מחוץ MSR ו משתקף על המסך MSR. גירוי שמיעתי מועברות על ידי דגם Etymotic Research ER-30 אוזניות להכניס מצויד בגודל התינוק האוזניות קצף (Etymotic Research Inc, Elk Grove Village, IL). הילד פיקוח מתמיד על ידי מצלמה במעגל סגור הנסיין מתקשר עם הילד באמצעות מיקרופון. 2.2 נתונים רכישה: הקלטה הפעלות נתונים כרוך בשלבים הבאים: שלב I: לפני הגעתו של הילד חשוב לקבל את כל המחשבים, תוכנה וציוד מוכן להתחיל את הניסוי ברגע שהילד מגיע. כהמלצה כללית, שני חוקרים מנוסים צריכים להיות נוכחים בעת הילד וההורה הם במעבדה. נקה התקשורת בין הורה חוקר, והילד הם קריטיים להצלחת הניסוי. שלב II: לאחר שהילד מגיע <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> טפסי הסכמה חתומים ו הנסיינים לבדוק אם להורים יש שאלות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הנסיין בודק אם הילד זוכר את כל השלבים הציג במהלך הפגישה הראשונה או החוברות ואת כל reintroduces שאינם נזכר. חשיבותה של הקפאת או צמצום התנועה במהלך הרכישה דיגיטציה ונתונים הוא הדגיש. זו ניתן להדגים באמצעות בובה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאחר מכן, הנסיין בודק אם הילד הוא נושא כל חומר ברזלי (בגדים עם טלאים נצנצים, תכשיטים, צעצועים נשכח בתוך כיסים, סיכות שיער וכו '). אם הם נושאים פריט לבוש המכיל חומר ברזלי, אנו מספקים אותם עם בגדים MEG בטוח. אם ההורה רוצה ללוות את הילד במהלך הניסוי, אנו מבטיחים כי הם גם להסיר חומר ברזלי שלהם. </li></ol> שלב III: קבלת הילד מוכן לבצע את המשימה בתוך MSR <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הנסיין מתאים את הכובע שמחזיק את 5 סלילים הסמן. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הנסיין digitizes את המיקום של סלילי סמן וצורה ראשו של הילד. כדי לשמור על הראש בתנוחה קבועה, אנו משתמשים סד לצוואר אשר כבר מצויד עם שלושה מקלטים. חשוב לחזק את הרעיון של מזעור תנועה או "הקפאת" באופן קבוע על מנת לקבל צורה ראש טוב. הילד עשוי להיות מתוגמל מדבקה עבור עושה עבודה טובה על "הקפאה". </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הילד מוזמן להיכנס MSR. אוזניות מוכנסים והילד ממוקם בתוך הקסדה MEG דיואר במצב שכיבה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ברגע שהילד שוכב בנוחות עם ראשיהם בתוך הקסדה מג, סלילי את הסמן מחוברים ליחידת הכוח שלהם ואת הדלת MSR סגור. אחת הנסיין נשאר (וגם הורה, אם רוצים) בחדר במהלך הפגישה כולה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> עבור בידור במהלך ההתקנה בין אבני איסוף נתונים, סרט או קריקטורה יכול להיות מוקרנת על המסך MSR גב ההקרנה. </li></ol> שלב IV: הפעלת הניסוי <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ברגע שהדלת סגורה MSR, דיונונים עוסקים ורכישת נתונים מתחיל. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ככל שהילד רואה סרט, coregistration טרום הבדיקה מתבצעת על מנת לוודא כי אותות MEG ניתן coregistered לעצב את הראש דיגיטציה. Pretest זה מורכב תואמות את עמדת סלילי סמן שהושגו במהלך דיגיטציה עם העמדה המוצגת על ידי מערכת MEG. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאחר מראה הבדיקה הראשונה כי ראשו של הילד ממוקם כהלכה בתוך הקסדה, החוקר יכול להתחיל את הניסוי: (א) בסרט מושתק (ב) החוקר שואל את הילד אם הם מוכנים "לשחק את המשחק"; (ג) פעם המשחק מתחיל, הנסיין מספק באופן קבוע את הילד עם משוב. לדוגמה, ילד עשוי להתבקש להאזין לסדרה של משפטים, לחזור על מילה יעד כמו "גבינה", ברגע שהם שומעים את זה. מילים אלו היעד המוטבעים משנה של לתפוס תלתals כי בדיקה המשיך קשב למשימה, אך לא נכללים ניתוחים הסופי. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאחר המשימה הושלמה, מדידה אחר סליל סמן מבוצעת כדי לפקח על עמדת ראש התנועה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאחר דיונונים מנותקים, MSR הדלת נפתחת והילד מוזמן המשחקים שבו הם יכולים לבחור פרס על העבודה הטובה שלהם. </li></ol> 3. נציג תוצאות נציג מחקר במעבדה שלנו להשתמש בפרוטוקול זה כדי ללמוד את ההתפתחות של הלוגיקה בשפה ילד. עשרים ושישה ילדים בגילאי 3-4 שנים (גיל ממוצע של 4 שנים ו -5 חודשים) השתתפו בפגישה אחת לפחות הרכישה. שבעה עשר ילדים אלה חזרו לישיבה בדיקות השני חמש עלה לישיבה בדיקות השלישי. תנועת הראש הממוצע היה פחות מ 3.7 מ"מ (סטיית תקן 3.1 מ"מ), גם בתוך סף 5mm. תנועות יותר 5mm שחלו 4.5% של הפגישות, עם וריאציה הנעים בין 5.5 מ"מ עד 15 מ"מ (Mean = 8.6mm, SD = 2.5 מ"מ). <img src="/files/ftp_upload/1693/1693fig1.jpg" alt="איור 1" data-altupdatedat="1787634011000" data-alt="איור 1"> באיור 1. הקסדה MSR ומג כבר מקושט מדבקות צעצועים רכים. <img src="/files/ftp_upload/1693/1693fig2.jpg" alt="איור 2" data-altupdatedat="1787634011000" data-alt="איור 2"> איור 2. ארבעה בן ילדה מבוגרים בגודל MEG (משמאל). שים לב ריפוד בחלק העליון של ראשה כדי למזער את התנועה ואת המרחק בין הראש לקסדה. תמונה ימנית מראה אותה נערה ב MEG הילד.

<ol><li>Hämäläinen, M., Hari, R., Ilmoniemi, R. J., Knuutila, J., Lounasmaa, O. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Magnetoencephalography-+theory%2C+instrumentation%2C+and+applications+to+noninvasive+studies+of+the+working+human+brain%5BTitle%5D)+AND+%22Rev.+Mod.+Physics%22%5BJournal%5D)">Magnetoencephalography- theory, instrumentation, and applications to noninvasive studies of the working human brain.</a> Rev. Mod. Physics. 65 (2), 413-497 (1993).</li>
<li>Johnson, B. W., Crain, S., Thornton, R., Tesan, G., Reid, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Measurement+of+brain+function+in+pre-school+children+using+a+custom+sized+whole-head+MEG+sensor+array%5BTitle%5D)+AND+%22Clin.+Neurophysiol%22%5BJournal%5D)">Measurement of brain function in pre-school children using a custom sized whole-head MEG sensor array.</a> Clin. Neurophysiol. , (2009).</li>
<li>Kado, H., Higuchi, M., Shimogawara, M., Haruta, Y., Adachi, Y., Kawai, J., Ogata, H., Uehara, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Magnetoencephalogram+system+developed+at+KIT%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+Trans.+Appl.+Supercond%22%5BJournal%5D)">Magnetoencephalogram system developed at KIT.</a> IEEE Trans. Appl. Supercond. 9, 4057-4062 (1999).</li>
<li>Uehara, G., Adachi, Y., Kawai, J., Shimogawara, M., Higuchi, M., Haruta, Y., Ogata, H., Kado, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Multi-Channel+SQUID+Systems+for+Biomagnetic+Measurement%5BTitle%5D)+AND+%22IEICE+Trans.+Electr%22%5BJournal%5D)">Multi-Channel SQUID Systems for Biomagnetic Measurement.</a> IEICE Trans. Electr. E86-C, 43-54 (2003).</li>
</ol>

פרוטוקול זה נועד כדי להקל על מדידות של תפקוד המוח הקוגניטיבי בריא ער בן 4 ילדים. אנו משתמשים במערכת אישית בגודל MEG שנועד להתאים את ראשיהם של טרום בית ספר הילדים בני. עם מערכת זו, ילד ידידותי לסביבה מעבדה, פרוטוקול להתאים את היכולות ואת המניעים של ילדים, אנו מסוגלים למדוד את תפקוד המוח הקוגניטיביים בטווח הגיל שבו יש כיום מעט מאוד נתונים. מערכת KIT-Macquarie הוא המנהג הראשון במלואו ראש מערכת בגודל לשימוש עם טרום ילדים בגילאי בית ספר. ישנם שלושה יתרונות עיקריים של קסדה דיואר אישית ללימוד ילדים. ראשית, רדיוס קטן של תצורת חיישן מביא את SQUID חיישנים לתחום של אותות neuromagnetic של ראשים של ילדים. שנית, הקסדה קטן מאפשר החדרת מלא של הראש של הילד לתוך דיואר. הכניסה שליטת נמנעת אפשרות מבוגר קסדות דיואר בגלל הכתר קטן אל כתף מרחק אצל ילדים (ראה איור. 2). שני גורמים אלה הם יסוד הקלטת פעילות המוח באמצעות MEG כי אותות neuromagnetic להחליש במהירות עם המרחק. שלישית, הקסדה אישית הילד מסייע מיקום סימטרי של הראש מגביל את חופש התנועה של ראשו של הילד בתוך דיואר. תכונות אלה באופן משמעותי להקל ההתקנה, מיצוב, ומדידה של אותות MEG מילדים. הופעתו של המנהג בגודל ילד MEG המערכת מקדמה חשובה עבור המוח הקוגניטיביים. אלטרנטיבי טכניקות הדמייה תפקודית המעסיקות רדיואקטיביות או שדות מגנטיים חזקים לא יכול להיות מתאים לשימוש שגרתי עם ילדים צעירים. מאז MEG היא טכניקת מדידה פסיבית לחלוטין אין סיכון אפשרי לפתח רקמות. יש כיום מעט מאוד נתונים מ MEG בריא לילדים בגילאי הגן, כי קונבנציונאלי מבוגר מערכות MEG לא היטב המותאם לשימוש עם ילדים. ילד מערכות MEG יאפשר לנו ללמוד על תפקוד המוח בגיל שבו מבנה דרמטי של הפעילות המוחית מתרחשת, לספק תובנות חדשות על התפתחות נורמלית פתולוגי של תפקוד קוגניטיבי.

<table><tbody><tr><td>MEG לראש של ילד</td><td>מכון קנזאווה לטכנולוגיה (Kanazawa) ותאגיד Yokogawa Electric (Tokyo)</td><td>דגם PQ1064R-N2m</td><td></td></tr><tr><td>חדר מוגן מגנטית</td><td>Fujihara Co. Ltd.</td><td></td><td></td></tr><tr><td>דיגיטייזר</td><td>Polhemus (Colchester, VT)</td><td>Fastrack</td><td></td></tr><tr><td>תוכנה לבקרת ניסויים</td><td>Neurobehavioral Systems</td><td>Presentation</td><td></td></tr><tr><td>אוזניות</td><td>Etymotic Research Inc.</td><td>ER-30</td><td></td></tr></tbody></table>

מדידה של תפקוד המוח neuromagnetic ב טרום בית ספר לילדים עם מג בגודל מותאם אישית

Measurement Of Neuromagnetic Brain Function In Pre-school Children With Custom Sized MEG

מגנטו היא טכניקה המאתר שדות מגנטיים הקשורות בפעילות קליפת המוח [1]. הפעילות אלקטרו במוח יוצרת שדות חשמליים - כי ניתן להקליט באמצעות electroencephalography (EEG) - ואת השדות המגנטיים שלהם במקביל - זוהה על ידי MEG. אותות MEG מזוהים על ידי חיישנים מיוחדים המכונה מוליכי התקנים קוונטיים הפרעה (דיונונים). חיישנים מוליכי דורשים קירור עם הליום נוזלי ב -270 ° C. הם כלולים בתוך הקסדה vacumm-מבודד שנקרא דיואר, אשר מלאה בנוזל. דיונונים ממוקמים בעמדות קבועות בתוך הקסדה דיואר בתוך נוזל קירור הליום, ראש של הנושא ממוקם בתוך הקסדה דיואר למדידות MEG. הקסדה חייבת להיות בגודל של דיואר כדי לספק אילוצים מנוגדים. ברור, זה חייב להיות גדול מספיק כדי להתאים את רוב או את כל ראשי באוכלוסייה כי ייחקר. עם זאת, הקסדה חייבת להיות גם קטן מספיק כדי לשמור על רוב חיישנים SQUID בטווח של שדות מוחי זעיר שהם למדוד. כל קונבנציונלי בראש מערכות MEG נועדו להכיל יותר מ 90% של ראשי מבוגר. מערכות מבוגר עם זאת לא מתאים למדידת תפקוד המוח של טרום בית ספר chidren שראשיהם יש כמה ס&quot;מ רדיוס קטן יותר מאשר מבוגרים. KIT-Macquarie המוח מעבדת המחקר באוניברסיטת מקווארי משתמש מותאם אישית מערכת מג בגודל כדי להתאים את ראשיהם של הרך. מערכת זו לילד יש 64 מסדר ראשון gradiometers צירית עם בסיס 50 מ&quot;מ [2], הוא הכיל בתוך חדר מוגן מגנטית (MSR), יחד עם מערכת קונבנציונאלי MEG מבוגרים בגודל [3,4]. ישנם שלושה יתרונות עיקריים של קסדה דיואר אישית ללימוד ילדים. ראשית, רדיוס קטן של תצורת חיישן מביא את SQUID חיישנים לתחום של אותות neuromagnetic של ראשי הילדים. שנית, הקסדה קטן מאפשר החדרת מלא של הראש של הילד לתוך דיואר. הכניסה שליטת נמנעת אפשרות מבוגר קסדות דיואר בגלל הכתר קטן אל כתף מרחק אצל ילדים. שני גורמים אלה הם יסוד הקלטת פעילות המוח באמצעות MEG כי אותות neuromagnetic להחליש במהירות עם המרחק. שלישית, הקסדה אישית הילד מסייע מיקום סימטרי של הראש מגביל את חופש התנועה של ראשו של הילד בתוך דיואר. כאשר בשימוש עם פרוטוקול אשר מיישרת את הדרישות של איסוף נתונים עם יכולות מוטיבציוניים והתנהגותיים של ילדים, תכונות אלה באופן משמעותי להקל ההתקנה, מיצוב, ומדידה של אותות MEG.

הופעתו של מערכות MEG בגודל לילדים צעירים פותח הזדמנויות חדשות ללמוד חשוב בהתפתחות המוח. המערכת החדשה, יחד עם פרוטוקול אשר מיישרת דרישות ניסיוני עם קיבולות של ילדים, יכול לשמש כדי לחקור תהליכים קוגניטיביים והשפה, ילדים בריאים ער בגילאי 3-6.

מדידה של תפקוד המוח Neuromagnetic ב טרום בית ספר לילדים עם מג בגודל מותאם אישית

מגנטואנצפלוגרפיה היא טכניקה הגילת שדות מגנטיים הקשורים לפעילות קורטיקלית [1]. הפעילות האלקטרופיזיולוגית של המוח...

שלום, אני סטיבן קריין. אני כ-מנהל של מעבדת KIT Macquarie למחקר המוח. המעבדה היא חלק מהמרכז למדעי הקוגניציה של אוניברסיטת מקווארי בסידני, אוסטרליה.שלום, אני אילה דסן ואני עובדת במרכז למדעי הקוגניציה של אוניברסיטת מקוורי. היי, אני מלאני ריד ואני עובדת במרכז למדעי הקוגניציה של אוניברסיטת מקוורי. באוניברסיטת מקוורי, אנו משתמשים במגנטואנצפלוגרפיה או MEG כדי לחקור את מנגנוני המוח העומדים בבסיס הרכישה המהירה של שפה בקרב ילדים בגילאי שנתיים עד שש.MEG מודד את השדות המגנטיים המופקים על ידי קליפת המוח. באמצעות MEG, אנו יכולים לצפות באילו אזורי מוח פעילים במהלך עיבוד שפה וכיצד אזורים שונים אלו מקיימים אינטראקציה. קיימים שני אתגרים בעבודה עם ילדים צעירים בכל מערכת של דימות מוחי.ראשית, הסביבה המעבדתית הטיפית אינה ידידותית לילדים. שנית, כדי להשתתף במחקר MEG, על הילדים לקבל הנחיות לצמצם תנועות למינימום, והם נדרשים להתרכז במשימה למשך פרק זמן ממושך. לכן, היה זה חשוב עבורנו לפתח פרוטוקול המאפשר לנו להשתמש ב-MEG ובמקביל יהיה מהנה עבור ילדים.עם זאת, יתרונות ה-MEG עולים בהרבה על האתגרים. MEG הוא כלי בעל ערך למדידת תפקוד המוח בילדים בשל הרזולוציה הטמפורלית הגבוהה ביותר שלו והרזולוציה המרחבית הטובה שלו, ומכיוון שהוא אינו פולשני לחלוטין, הוא אינו מהווה סיכון נתפס לרקמה העצבית של ילדים. בניגוד ל-MEG, טכניקות דימות עצבי אחרות השתמשו בשדות מגנטיים חזקים ובתרופות רדיואקטיביות שעלולות להוות סיכון לילדים צעירים.אחד המאפיינים המרכזיים של מערכת ה-MEG לילדים שלנו הוא שהיא תוכננה במיוחד לשימוש עם ילדים צעירים. המערכת בגודל המותאם אישית פותחה בשיתוף עם המכון הטכנולוגי קנאווה (Kanawa Institute of Technology) ותאגיד יוקוגאווה אלקטריק (Yokogawa Electric Corporation). בסרטון הבא, נסביר מדוע היה צורך לפתח מערכת MEG מותאמת אישית לילדים, ונראה לכם כיצד אנו מכינים את הילדים לבדיקה במערכת ה-MEG.הצטרפו אלינו לדקות הספורות הבאות ונראה לכם את המעבדה. נסביר את הצעדים שנקטנו כדי לגרום לילדים ליהנות מההשתתפות במחקרים שלנו. במעבדה שתי מערכות MEG הממוקמות באותו חדר בעל מיגון מגנטי.המערכת למבוגרים מורכבת מ-160 חיישנים הפרוסים באופן שווה בתוך קסדת ה-MEG, המעניקה כיסוי מלא של הראש. מערכת ה-MEG לילדים בעלת פריסה דומה, אך היא כוללת 64 חיישנים ההופכים את הקסדה לקטנה יותר ומתאימה באופן מושלם לגיל הרך ולתינוקות. Magnetoencephalography או דימות מגנטי של המוח היא טכניקת דימות עצבי המודדת פעילות נוירונלית באופן ישיר.MEG מסוגלת לזהות ולהגביר את השדות המגנטיים החלשים הנוצרים על ידי אלפי נוירונים פעילים בקליפת המוח. זיהוי שדות מגנטיים חלשים אלו מושג בקלות באמצעות חיישנים מיוחדים הידועים כ-SQUIDs או התקני התערבות קוונטית מוליכי-על. טכנולוגיית מוליכות-על נחוצה להפעלת מערכות ה-MEG.החיישנים דורשים קירור באמצעות הליום נוזלי בטמפרטורה של מינוס 270 מעלות צלזיוס. הרצף הבא מציג את מילוי המערכות מחדש בהליום נוזלי, פעולה שיש לבצע על בסיס שבועי. ההליום הנוזלי מהווה את רוב עלויות התפעול של מערכת MEG.שדות מגנטיים המגיעים מהמוח הם קטנים ביותר בהשוואה לשדות מגנטיים הנוצרים על ידי כל הציוד במעבדה מודרנית. משמעות הדבר היא שמערכות MEG חייבות להיות ממוקמות בחדר ממוגן מגנטית. החדר הממוגן במעבדה שלנו בנוי משלוש שכבות של perlo ושכבה אחת של נחושת.משקל החדר הוא כ-8.5 tons, ורצפת המעבדה נדרשה לחיזוק מיוחד כדי לשאת את משקלו. עלות החדר המוגן מגנטית מהווה שליש עד מחצית מעלות ההקמה של מערכת MEG. בצידי החדר קיימים מספר פתחים המאפשרים להקרין גירויים חזותיים אל תוך החדר ולהפעיל סוגים אחרים של ציוד באמצעות כבלים של סיבים אופטיים.MEG מודד שדות מגנטיים המיוצרים על ידי תאים פעילים במוח. טכניקה קשורה, אלקטרואנצפלוגרפיה, מודדת את הרכיב החשמלי של שדות אלו. EEG היא טכנולוגיה פשוטה וזולה הרבה יותר, אך אין לה את היכולת של MEG לאתר מיקום של פעילות במוח.במחקרים עם ילדים בוגרים יותר ומבוגרים, אנו מקליטים לעיתים קרובות גם EEG וגם MEG בו-זמנית. עם זאת, הדבר אינו מעשי בדרך כלל עם ילדי גן בשל זמן ההכנה הממושך הנדרש עבור ה-EEG. מכיוון ש-MEG משתמש בחיישנים טבולים בהליום נוזלי, החיישנים נמצאים במיקומים קבועים בתוך קסדה מבודדת ואטומה לוואקום.הקסדה של מערכת MEG סטנדרטית למבוגרים תוכננה כך שיתאימה לכ-95% מראשי המבוגרים. משמעות הדבר היא שהראשים הגדולים והקטנים ביותר אינם נכנסים היטב לקסדה למבוגרים. זוהי בעיה מיוחדת עבור ילדים בגיל הגן, שכן רדיוס ראשם קטן בעשר עד שלוש סנטימטרים בהשוואה לראשי מבוגרים.מכיוון שאותות MEG דועכים במהירות רבה עם המרחק. המשמעות היא שחלקים רבים מהחיישנים בקסדה למבוגרים לא יהיו יעילים למדידת אותות ממוחם של ילדים. בעיה נוספת היא שילדים נוטים יותר להזיז את ראשיהם בתוך הקסדות הגדולות במהלך מפגשי המדידה.דבר זה גורם לדגרדציה של אותות ה-MEG. סרטון זה מציג את חיישני ה-MEG במערכת המיועדת למבוגרים. ביחס לראשו של ילד, ניתן לראות שחלקים רבים מהחיישנים רחוקים למדי מפני השטח של הראש.זו הסיבה לכך שיש ערך לייצור קסדת MEG המותאמת אישית למידות ראשיהם של ילדים בגיל הגן. בסרטון זה ניתן לראות כי החיישנים של מערכת ה-MEG לילדים שלנו נמצאים כולם קרוב מאוד לפני השטח של הראש. מספר שלבים צריכים להיות מושלמים לפני שנוכל להתחיל בניסוי.בתוך ה-MSR, אנו בודקים אם על הילד יש חפצים העשויים מחומר פרומגנטי. האם יש לך משהו בכיסים? לא. וגם אצל השני אין.אנחנו מרכיבים לילד כובע המכיל חמישה סלילי סימון. לאחר מכן אנו מבצעים דיגיטציה של צורת ראשו של הילד, או כפי שאנו מכנים זאת, יוצרים רישום של ראשם. לאחר מכן אנו מכניסים את הילד לתוך ה-MSR או "חללית החלל" כדי שיהיה מוכן לשחק במשחק, בזמן שאנו מכינים את העניבה.בתוך ה-MSR, מוקרן על המסך שמעליהם סרט לבחירתם. ברגע שהם שוכבים בנוחות, אנו סוגרים את הדלת והרכישה מתחילה. הניסוי יימשך בדרך כלל כ-20 דקות.אנו מזמינים את הילד לשחק במשחק בתוך חללית בזמן שהוא צופה בסרט ללא קול. במקרה שלנו, הילדים מקשיבים בריכוז לסדרה של משפטים וחוזרים על המילה cheese ברגע שהם שומעים אותה. הריח של ה-cheese מהתרמיל של הקופים.עבודה טובה. הגבינה גזר, עבודה מצוינת. גירויים אקוסטיים, כגון דיבור, מועברים לאוזני הילד דרך צינוריות הפלסטיק שאתם רואים על חזה הילד. אנו משתמשים במגני אוזניים מספוג בגודל המתאים לילדים כדי להתאים את הצינוריות בתוך אוזניהם.במהלך איסוף הנתונים, הילד נמצא תחת ניטור רציף באמצעות וידאו במעגל סגור, והנסיינים יכולים לתקשר עם הילד באמצעות מיקרופון. לפני מדידת ה-MEG, מקבעים חמישה סלילי סימון על כובע שחייה, אשר מונח לאחר מכן על ראשו של הילד. במהלך מדידות ה-MEG, אלו משמשים למדידה ולניטור של מיקום הראש ותנועתו לאורך כל תהליך איסוף הנתונים.החוקר וההורה, במידה והם חפצים בכך, נשארים עם הילד בחדר המוגן בכל עת. זאת כדי להבטיח שהילד מרגיש בנוח ושהתנועה תהיה מינימלית. בתום הניסוי, מקבלים הילדים פרס כגמול על ביצוע נכון של המטלה.אם כן, באיזו מדבקה תרצו לבחור? זו אחת כאן וזו שם. מי מכם שמכיר ילדים בגיל הגן ידע שהבחירה הראשונה שלהם לא תהיה לשכב ללא תנועה בחדר מוגן מגנטית.אנו משתמשים במספר טכניקות כדי להפוך הן את הסביבה והן את התהליך לידידותיים לילדים. המעבדה מלאה במדבקות ובצעצועים רכים המותאמים לילדים. הבדיקות מבוצעות לאורך שלושה עד חמישה ביקורים במעבדה.הפגישה הראשונה משמשת בדרך כלל כדי להכיר לילד את החוקרים ואת סביבת ה-MEG. הילד צופה בצעצוע, בבעל חיים כמו דוב, או בקרמיט הצפרדע. עברו עם הילד על כל השלבים שבהם הוא יעבור.אנו מציגים תמה עבור מפגשי הבדיקה. מערכת ה-MEG היא חללית הממתינה לקחת את הילדים להרפתקה בחלל. יש לנו חוברות עבודה המבוססות על תמה זו, המסבירות את השלבים שבהם נעבור, ולאחר מכן מציירים סביבם בעזרת צבעון.בדיוק כפי שאנחנו מציירים תמונה של הראש שלך. זה חשוב ביותר שילדים יוכלו להישאר ללא תנועה הן בזמן הדיגיטציה והן בזמן הבדיקה. אוקיי, עכשיו אנחנו צריכים לקפוא.האם אתם יכולים לקפוא כך? אנחנו מעבירים זאת על ידי כך שאנו מבקשים מהילדים להראות לנו איך הם קופאים. עבודה טובה.די טוב. הקפאה. החשיבות של היכולת להקפיא מודגשת בכל ביקור במעבדה. חשוב גם להבטיח שלילדים תהיה הבנה של כל שלב בניסוי.אנו מסבירים את השלבים לילדים בשפה שהם יכולים להבין. לדוגמה, אנו מתייחסים למכסה המכילה את סלילי הסימון כקסדה של אסטרונאוט. האם אתם כבר מרגישים כמו אסטרונאוטים?אנו מתארים את הדיגיטציה כצילום תמונה של ראשם. אם ילד נראה ביישן או חרד, נשתמש לעיתים קרובות בבובות כדי להמחיש במה עוסק הניסוי. אנו גם מבקשים מהילדים את עזרתם כדי להעניק להם הבנה טובה יותר של הפעולות שעומדות להתבצע.ילדים בדרך כלל שמחים לעזור לבובה להיכנס לחדר המוגן מגנטית. אם הילד עדיין אינו מעוניין להיכנס לחדר המוגן מגנטית, אנו פשוט מקדישים זמן למשחק עד שהם מרגישים בנוח יותר. כאשר הילדים מורגלים בכל השלבים בפרוטוקול שלנו, אנו מציגים את המטלה הניסויית שיש לבצע בתוך ה-MSR.ממ. אז אתה זוכר מהי המילה הקסומה שהיית צריך לחזור עליה? לא שמעתי את זה. אני יכול לשמוע?תוכל לחזור על זה שוב? כן. גבינה. אז, למשל, אם אני אומר משהו כמו, לפני כמה ימים הלכתי לפארק וראיתי חתיכת גבינה. מה אתם עושים?כפי שניתן לראות, ביצוע מחקרי דימות מוחי בילדים דורש טכנולוגיה ייעודית, והליכים החורגים מאלו המשמשים בדרך כלל במחקרים עם מבוגרים. ראשית, פיתחנו קסדת MEG במידה מותאמת, שנועדה להתאים לראשם של ילדים ולהגביל את תנועת הראש שלהם. שנית, הפכנו את המעבדה לידידותית לילדים באמצעות אמנות קיר ובובות פרווה.אנו משתמשים בשיטות שהותאמו לצרכים ולמוטיבציה של ילדים צעירים. המעבדה שלנו תוכננה למדידת תפקוד קוגניטיבי של המוח בילדים צעירים בריאים ועירים. לפיכך, הדרישות שונות במקצת מאלו שניתן להיתקל בהן בבדיקות הדמיה נוירולוגית פדיאטריות אחרות.הופעתן של מערכות MEG לילדים היא התקדמות חשובה עבור מדעי המוח הקוגניטיביים. היא תאפשר לנו להשיג מדידות של תפקוד המוח בטווח גילים שבו מתרחש מבנה מרתק ודרמטי של תפקוד המוח. נכון לעכשיו, אנו יודעים מעט מאוד על תהליכי התפתחות אלו.אנו מקווים למלא פער זה על ידי חקר תפקוד המוח של ילדים באמצעות MEG.

measurement-neuromagnetic-brain-function-pre-school-children-with

Research

JoVE Journal

Biology

ביולוגיה

מקור:  Papadelis, C. ,  et al.,} תנודות בין-תדירות גבוהה שזוהו באמצעות מגנטואנצפלוגרפיה ואלקטרואנצפלוגרפיה בו-זמנית כסמן ביולוגי של אפילפסיה בילדים. J. Vis. exp.{{TAG_ 27}} (2016).  סרטון זה מדגים את השיטה של שימוש בהקלטות אלקטרואנצפלוגרפיה (EEG) ומגנטואנצפלוגרפיה (MEG) כדי לזהות פריקות אפילפטיות בין-איקטליות (IED) ותנודות בתדר גבוה (HFOs) כדי לאתר אזורים מועדים להתקפים במוח.

 אלקטרואנצפלוגרפיה ומגנטואנצפלוגרפיה בו זמנית לזיהוי אזורי מוח המועדים להתקפים 

מאמר זה מתאר כיצד להקליט פעילות האמיגדלה עם מגנט (מג). בנוסף במאמר זה יתאר כיצד לנהל את פחד מיזוג עקבות ללא מודעות, משימה שמפעילה את האמיגדלה. זה יכסה 3 נושאים: 1) עיצוב הפרדיגמה מיזוג עקבות באמצעות מיסוך לאחור כדי לתפעל את המודעות. 2) פעילות מוח הקלטה במהלך המשימה באמצעות magnetoencephalography. 3) שימוש בהדמית מקור לשחזר אות ממבנים קורטיקליים.

איך לזהות פעילות האמיגדלה עם magnetoencephalography באמצעות הדמיה מקור

בשנים האחרונות, חלה התעניינות גוברת בהערכת המקורות בקליפת המוח של קרקפת נמדדו פעילות חשמלית לניסויי מדעי המוח הקוגניטיביים. מאמר זה מתאר כיצד EEG צפיפות גבוהה הוא רכש וכמה הקלטות מעובדות להערכת מקור בקליפת המוח בילדים מגיל 2 שנים במעבדת בייבי לונדון.

קליפת המוח ניתוח מקור בצפיפות גבוהה הקלטות EEG בילדים

תנודות תדירות גבוהה (HFOs) צמחו כסמנים ביולוגיים presurgical לזיהוי של אזור epileptogenic בילדים עם אפילפסיה עקשן רפואית. מתודולוגיה ההקלטה, זיהוי לא פולשנית, ולוקליזציה של HFOs עם electroencephalography הקרקפת סימולטני (EEG) ו מגנטו (MEG) מוצג.

תנודות תדירות גבוהה Interictal זוהו עם סימולטני מגנט ואת Electroencephalography כמו ביומרקר של אפילפסיה בילדים

אנו מתארים תהליך ניסוי לכמת דעתנית וניגוד של קליפת מנוע העיקרית במהלך משימה עיכוב תגובה מוטורית באמצעות גירוי מגנטי טראנס לאורך כל הקורס של פעילות אות לעצור.

פרוטוקול גירוי מגנטי טראנס מקוון למדידת פיזיולוגיה בקליפת המוח הקשורים עם עיכוב התגובה

מאמר זה מציג את פרוטוקול מחקר ידידותי לילדים שנועדו לשפר את איכות הנתונים על-ידי הפחתת התנועה הראש במהלך מגנטואנצפלוגרפיה רפואת ילדים (מג). אנחנו להכיר משפחות עם הסביבה מג, הרכבת ילדים נותרו עדיין באמצעות סימולטור מג, ולתקן על תנועת הראש שיורית חפצים באמצעות מערכת זיהוי תנועה ראש בזמן אמת.

תפקוד המוח לומד אצל ילדים באמצעות מגנטואנצפלוגרפיה

מאמר זה מתאר כיצד להגדיר ניסוי המאפשר זיהוי מראש ברמת מקור השפעות על תפיסת האובייקט באמצעות מגנטונצלוגרפיה (מג). היא כוללת חומר גירוי, תכנון ניסיוני, הקלטת מג, וניתוח נתונים.

זיהוי השפעות טרום גירוי ברמת המקור על תפיסת האובייקט עם מגנטונצלוגרפיה

פרוטוקול זה מתאר שיטות המשמשות לבדיקת מנגנונים עצביים המשמשים לאיחוד זיכרון תלוי שינה במהלך התנומות בילדות המוקדמת. היא כוללת הליכים לבדיקת השפעת השינה על ביצועי זיכרון התנהגותי, כמו גם יישום והקלטה של שני פוליסוגרפיה ואקטגרפיה.

מדידת מנגנונים עצביים בבסיס קונסולידציה זיכרון תלויי שינה במהלך התנומה בגיל הרך

EEG-שיטות מוחלים על חילוץ בסמנים של תפקוד המוח. המוקד הוא על הפוטנציאל הקשורות לאירועים מרובי ערוצים (ERPs) נרשם במשימה ללכת הלאה/NOGO. ממצאים שאינם במוח מתוקנים ו-ERPs מושווים עם הנתונים הנורמטיביים. דוגמאות מתייחסות לסמנים לאבחון ADHD וחיזוי התגובה לתרופות.

פוטנציאל הקשורים לאירועים (ERPs) ושיטות אחרות EEG מבוסס על חילוץ ביופסים של המוח בתפקוד: דוגמאות מטיפול רפואי הפרעות קשב/היפראקטיביות (ADHD)

מגנטואנצפלוגרפיה (MEG) ואלקטרואנצפלוגרפיה בצפיפות גבוהה (HD-EEG) נרשמות לעתים רחוקות בו זמנית, אם כי הן מניבות מידע מאשר ומשלים. במאמר זה אנו ממחישים את המערך הניסיוני לרישום בו-זמני של MEG ו-HD-EEG ואת המתודולוגיה לניתוח נתונים אלה במטרה למקם אזורי מוח אפילפטוגנים ורהוטים אצל ילדים עם אפילפסיה עמידה לתרופות.

דימות מקור אלקטרומגנטי בהערכה טרום ניתוחית של ילדים עם אפילפסיה עמידה לתרופות

כיסויי הראש המודפסים בתלת מימד המוגנים בפטנט שלנו מספקים אספקה מהירה ואמינה של גירוי חשמלי טרנס-גולגולתי מרובה אלקטרודות (ME-tES) במשרד ובהעברה מרחוק.

כיסוי ראש מותאם אישית בהדפסת תלת מימד לגירוי חשמלי טרנס-גולגולתי מרובה אלקטרודות

למד מדידת פעילות מוחית בילדים בגילאי 3-6 באמצעות מערכת MEG מותאמת אישית. שיטה זו מאפשרת חקר רכישת שפה ופיתוח קוגניטיבי ללא סיכון.

מדידה של תפקוד המוח Neuromagnetic ב טרום בית ספר לילדים עם מג בגודל מותאם אישית

גלה סרטונים נוספים