לחקור את המוח באוטיזם באמצעות fMRI ו דימות מותח דיפוזי

המטרה הכוללת של הניסוי הבא היא לבחון את הקשרים בין אזורי המוח החשובים לקוגניציה חברתית באוטיזם. באמצעות MRI תפקודי והדמיית טנזור דיפוזיה של המוח בילדים ובמבוגרים עם אוטיזם, זה מושג על ידי תכנון ניסויי FMRI מתאימים, ולאחר מכן גיוס משתתפים אוטיסטים. על המשתתפים להיות מוכנים כראוי להליך כדי להשיג תמונות מוח איכותיות, תפקודיות ומבניות.

הניסויים התפקודיים מוצגים למשתתף בסורק ה-MRI תוך כדי ביצוע משימה מוגדרת מראש. תמונות ה-MR שנרכשו מביאות לכמות גדולה יחסית של נתונים עבור כל ניסוי. נתוני ההדמיה המוחית הנרכשים מועברים לשרת המחשב של המעבדה, ולאחר מכן מעובדים מראש ונתונים לניתוח סטטיסטי על ידי יצירת מודלים.

בנוסף לניתוח ההפעלה המוחית הבסיסי, נבדקת הקישוריות התפקודית והאנטומית אצל משתתפי אוטיזם וביקורת. FMRI. מתקבלות תוצאות המראות הפעלה מופחתת וקישוריות תפקודית חלשה יותר במהלך קוגניציה חברתית בנבדקים אוטיסטים. בנוסף, ניתוח נתוני DTI מצביע על שלמות לא תקינה של החומר הלבן באוטיזם.

שיטה זו יכולה לענות על שאלות חשובות הנוגעות לארגון המוח ותפקוד המוח בהפרעות על הספקטרום האוטיסטי ואולי יום אחד. זה יכול להוביל לזיהוי סמן נוירולוגי לאוטיזם. ההשלכות של טכניקה זו מתרחבות לטיפול באוטיזם מכיוון שזיהוי קישוריות משתנה בין אזורי מוח יכול להוביל לפיתוח טיפולים חדשים שמתקנים את הקשרים הללו.

אז למרות שניתן להשתמש בשיטה זו כדי להעריך את המוח האוטיסטי, ניתן להשתמש בה גם בטכניקות אחרות כמו התבוננות בהפרעות נוירו-התפתחותיות אחרות, כמו גם כיצד המוח הטיפוסי מתפתח מכיוון שקשה להציג את סורק ה-MRI לילדים עם אוטיזם מכיוון שזו סביבה רועשת, אליה הם רגישים. זהו מרחב קומפקטי ועלול להיות קלסטרופובי, וזו סביבה חדשה. הדגמה חזותית של שיטה זו היא קריטית להכנת ילד עם אוטיזם.

עבור FMRI, סריקה יכולה להיות קשה ואנשים רבים עם אוטיזם הם בדרך כלל חושבים חזותיים. מי שידגים את ההליך הזה יהיו הסטודנטים שלי מהמעבדה שלי, דונה מורדו, לורן ליברו, מארק פניק והת'ר וודסוורת'. לפני ההרשמה למחקר, יש לתדרך תחילה את המשתתפים הפוטנציאליים ואת המשפחה במקרה של נבדקים ילדים על המחקר באמצעות הטלפון.

זה צריך לכלול גם סינון כדי להבטיח שהמשתתף עומד בקריטריוני ההכללה למחקר. אם זכאי, יש לגייס את המשתתף הפוטנציאלי לבדיקת MRI ביום ובשעה המתאימים למשתתף כמו גם לחוקרים ולמרכז ההדמיה. שלח לנבדק עותק של הסיפור החברתי על הליך סריקת ה-MRI והקלטת תקליטור של רעש הסורק.

יש לבחון אותם עם ההורים במקרה של ילדים כדי להבין טוב יותר את נהלי המחקר לפני יום הסריקה וכדי להפוך את הנבדק לנוח יותר עם סביבת ה-MRI. כאשר המשתתף ומשפחתו מגיעים למרכז ההדמיה, ברכו אותם וענו על כל שאלה שיש להם לגבי המחקר והליך הניסוי. לאחר מכן עיין במסמכי IRB לפני קבלת הסכמה מדעת.

לאחר מכן, קחו את המשתתף לחדר שקט למבחנים נוירופסיכולוגיים, כולל יכולת שפה של מנת משכל וידיות. לאחר מכן בקשו מהמשתתפים לתרגל גרסאות קצרות של פרדיגמות המחקר במחשב נייד כדי להכיר את הניסויים. לאחר השלמת כל הבדיקות והתרגול, קחו את המשתתף לסורק MRI מדומה וספקו חוויה מדומה של הליך סריקת ה-MRI.

שלב הכנה נוסף הוא לקשט את סורק ה-MRI במרכז ההדמיה במדבקות ותמונות של בעלי חיים ודמויות מצוירות הניתנות להסרה בקלות כדי להפוך את סביבת הסריקה לידידותית יותר לילדים. כאשר המשתתף חוזר למרכז ההדמיה, אפשר הפסקה קצרה, ולאחר מכן בקש ממנו למלא שאלון בטיחות MR. לפני הכניסה לחדר הסריקה, הכניסו את כל החפצים לארונית ולאחר מכן בדקו אם יש מתכות על הגוף.

לאחר השלמת ההקרנה, קחו את המשתתף לחדר הסריקה ובקשו ממנו להושיב אותו על מיטת הסורק, לספק אטמי אוזניים ואוזניות לפני שהנבדק משכיב אותו על מיטת הסורק. לאחר מכן טכנולוג MRI צריך להניח את סליל הראש הרב-ערוצי מעל ראשו של המשתתף ולהתאים את המראה המצורפת כך שניתן יהיה לראות תמונות המוצגות על מסך המחשב. לאחר מכן, כסו את המשתתף בשמיכה וספקו תיבות תגובה ליד שמאל וימין לשימוש במהלך משימות ה-FMRI.

כמו כן, מקם את כדור סחיטת החירום בהישג יד כך שהנבדק יוכל לאותת אם הוא או היא רוצים לצאת מהסורק. לבסוף, טכנולוג ה-MRI יקדם את מיטת הסורק לכדור הסורק ויבטיח שהנבדק מרגיש בנוח לפני תחילת הסריקות. הטכנולוג מתחיל תחילה את סשן הסריקה על ידי רכישת לוקלייזרים כדי לוודא שראשו של המשתתף ממוקם נכון.

לאחר מכן נרכשת סריקה מבנית ברזולוציה גבוהה, שתשמש לרישום משותף ונורמליזציה. בניתוח שלאחר מכן כדי לבדר את הנבדק, החוקר יכול להציג למשתתף סרטון במהלך סריקה זו. לאחר מכן, הגדר את פרמטרי ההדמיה המתאימים לסורק ולרצף הדופק בו נעשה שימוש.

על החוקר לסייע לטכנולוג לרשום את הפרוסות להדמיה פונקציונלית. כאן, 17 פרוסות של חמישה מילימטר נקבעות במישור הצירי האלכסוני כדי לאפשר כיסוי מקסימלי של המוח כולו. כעת דברו דרך המיקרופון כדי ליידע את הנבדק שהניסוי עומד להתחיל ולתת הוראות למשימה שתבוצע.

פתח גם את המשימה הניסיונית במחשב, אותה יש לסנכרן כדי להתחיל עם גורם מפעיל מהסורק. על המשתתף ללחוץ על כפתור כדי להתחיל את הניסוי והסריקה כאשר הוא מוכן להתחיל במשימות ניסוי, כולל גירויים חזותיים סטטיים ודינמיים, כמו גם גירויים שמיעתיים המוצגים ומתוכנתים כאן באמצעות תוכנת ePrime. הקפד לעקוב אחר תגובות המשתתף בזמן שהן מוקלטות ומוצגות על מסך המחשב.

לאחר הניסוי הראשון, שוחחו עם המשתתף וספקו משוב על ביצוע המטלה ותנועת הראש והכינו אותו לניסוי הבא שיתבצע. לאחר השלמת כל ניסויי ה-FMRI, על החוקר להורות לנבדק פשוט לשכב בשקט במשך כ-12 דקות, כאשר נרכשת סריקת DTI, ניתן להציג כאן שוב קטע מסרט לבידור. לאחר השלמת כל הסריקה, הוציאו את המשתתף מהסורק ואפשרו לו לאחזר את כל החפצים שאולי הונחו בלוקר.

לאחר מכן הובילו אותו לחדר שקט לפגישת תחקיר קצרה. במהלך מפגש התחקיר, שאל את המשתתף על ביצועיו בסורק, משוב על רמת הקושי של המשימות, כמו גם כל בעיה או חשש שעלול להתעורר. כמו כן, הקפד להודות לנבדק על השתתפותו במחקר.

בינתיים, ה-MR. על הטכנולוג להעלות את כל נתוני ה-MRI וה-DTI שנרכשו לרשת מחשבים מוגנת HIPAA. לאחר מכן החוקר יכול להיכנס מאוחר יותר לרשת זו עם סיסמה כדי לגשת ולהעביר את הנתונים לשרת מחקר. לפני הניתוח, יש להפוך את הנתונים שנרכשו לאנונימיים על ידי הסרת כל מידע הניתן לזיהוי כגון שם ותאריך לידה מכותרת התמונה.

לאחר מכן המר את הנתונים לפורמט תמונה מגניב כדי להתחיל בעיבוד פונקציונלי. ניתן לבצע עיבוד מקדים ואחרי הנתונים באמצעות תוכנה כגון מיפוי פרמטרי סטטיסטי או SPM 8. לאחר מכן יש למדוד קישוריות פונקציונלית למשימה נתונה על ידי ציור אזורי עניין תחילה וחילוץ מהלך זמן אות FMRI מכל החזר ROI עבור כל משתתף.

לאחר מכן מתאם את האות מהחזר ROI אחד למשנהו. ניתן לבחון קישוריות אנטומית גם באמצעות נתוני DTI שנרכשו ותוכנת FSL. הניתוח הראשוני עם תוכנה כזו בוחן את דיפוזיה של מים במוח ומשתמש בהם כמדד לשלמות החומר הלבן.

ניתוח נוסף עשוי לכלול טרקטוגרפיה של חומר לבן שבה מסיקים את הפרטים על כיוון ומבנה המסלול. כאן, ניתן לראות מפות פונקציונליות מייצגות עם הפעלה מוגברת כפי שניתן לראות במשימת שפה טיפוסית כגון הבנת משפטים. הפעלות מופיעות בפיתול המצחי התחתון השמאלי ובחריץ הטמפורלי העליון האחורי השמאלי ניתן לראות הפעלה מוגברת של סולסי טמפורלי עליון אחורי במשתתפים נוירוטיפיקליים במהלך ייחוס מצבים נפשיים.

עבור אחרים, מפות אלה מתוקנות FWE עם ערך P סף קטן מ-0.05. כאן אנו רואים נתונים ממטלת קוגניציה חברתית במשתתפים עם אוטיזם מופחתת משמעותית בקישוריות תפקודית המצביעה על סנכרון של הפעלת המוח בין האזורים הקדמיים והרקתיים. לבסוף, איור זה מדגים תוצאות טרקטוגרפיה של DTI המראות צרור סיבי חומר לבן העובר מהאונה הטמפורלית לצומת הקודקודית הטמפורלית.

נקודת ההתחלה הראשונית לטרקטוגרפיה הייתה החזר ROI שזוהה על ידי סטטיסטיקה מרחבית מבוססת מעקב כבעל ערך FA קטן משמעותית במבוגרים צעירים עם אוטיזם בהשוואה למשתתפי ביקורת טיפוסיים תואמי גיל. הדמיה מוחית בילדים יכולה להיות קשה מאוד, במיוחד עם ילדים עם אוטיזם, אך עם מספיק תרגול והכנה, ניתן לבצע טכניקות סריקה אלו בהצלחה. כאשר מנסים לבצע סריקות MRI עם כל משתתף, אך במיוחד עם ילדים, חשוב לוודא שהחוויה במעבדה היא נעימה וחיובית.

ניתן להשתמש בנתונים שנרכשו על ידי ביצוע הליך זה כדי לענות על שאלות הקשורות למדעי המוח. נוסף על כך, עם ההשערות והניתוחים הנכונים, אפשר להשתמש במידע הזה כדי ללמוד לא רק על המוח, אלא גם על הקשר בין המוח להתנהגות. אל תשכח שתהליך סריקת ה-MRI רגיש מאוד לתנועה.

בנוסף, יש לנקוט באמצעי זהירות כדי להסיר את כל המתכת מכיסי המשתתפים ועל גופם לפני ביצוע ההליך. אחרי הצפייה בסרטון הזה, אתם אמורים להבין היטב כיצד להשתמש בהצלחה בהדמיה מוחית כדי לחקור ילדים באופן כללי וילדים עם הפרעות התפתחותיות כמו אוטיזם.