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

המטרה הכוללת של פרוטוקול הדמיה נוירולוגית שדה זה, היא לחקור את התפתחות המוח של ילדים, ותוצאות קוגניטיביות ולמידה, באמצעות ספקטרוסקופיה אינפרא אדום פונקציונלית ניידת, הידועה בשם FNIRS, בסביבות מרוחקות ודלות משאבים כמו קהילות כפריות עניות, באפריקה שמדרום לסהרה. השיטה הזו יכולה לסייע לנו לענות על שאלות מפתח על התפתחות המוח בסביבות בסיכון גבוה. למשל, כיצד רשת המוח לקריאה מתפתחת בקהילות עם סיכון גבוה לאנאלפביתיות.

שיטה זו מתייחסת גם לסוגיות תיאורטיות חשובות בהתפתחות הילד הגלובלית, לגבי האופן שבו התפתחות ביולוגית וחוויות מגוונות, ולעתים קרובות שליליות, משפיעות על המוח. ויכול לחשוף מידע חדש על תקופות התפתחותיות ורגישות. כדי להתחיל, השקיעו ביצירת שיתופי פעולה, וספקו הזדמנויות, במסגרת המחקר, לחוקרים מקומיים.

יצירת שותפויות עם מוסדות מדעיים מקומיים לצורך הכללה, שכן הכרה מעמיתים ברמה המקומית חשובה בהעברת ממצאי המחקר באזור. התכוננו לתנאי אקלים גשומים בשטח, מכיוון שתנאי הטמפרטורה והלחות יכולים להשתנות באופן משמעותי מהגדרות המעבדה, מה שעלול להשפיע על תפקוד הציוד ואורך החיים שלו, ונוחות המשתתפים. המדגימות את ההליך יהיו לאיס פרייטס, חוקרת אורחת במעבדה שלי, מהאוניברסיטה הפדרלית של סן פאלו, וויולט קוזלוף, מנהלת המעבדה שלנו.

התחילו בתהליך הסכמה, בשפה מקומית או מועדפת של המשתתף, המתאים מבחינה תרבותית, ומבטיח שהמשתתפים, משפחותיהם וקהילותיהם יקבלו מידע על המחקר ועל החלטתם להשתתף במחקר. לאחר מכן, ליוו את המשתתפים לחדר הבדיקות, ובקשו מהם להושיב על כיסא. הסבירו למשתתף כי תילקח מדידת ראש.

בעזרת סרט מדידה סטנדרטי, מדוד את המרחקים בין הנזיון והאיניון סביב הראש, הנזיון והאיניון מעל החלק העליון של הראש, דרך קו האמצע המרכזי, או CC, ואת המרחק בין טראגוס האוזן השמאלית והימנית, מעל החלק העליון של הראש, דרך CC.לאחר מכן, הנח את מכסה מחזיק האופטודה של fNIRS על ראש המשתתפים, יישור הכובע למערכת הבינלאומית 10-20, עבור מיקומי הקרקפת. אבטח את המכסה עם הרצועה. לאחר מיקום הכובע, הורה למשתתף לשבת בשקט, תוך מדידת דיגיטייזר תלת מימדית של 10-20 מיקומי הקרקפת של המערכת המרכזית, וכל מציין מיקום אופטודה.

לאחר מכן, סדרו את ציוד הדיגיטייזר התלת-ממדי, על ידי הנחת חיישן אחד על ראשו של המשתתף, ב-CC, והדבקה מאובטחת, והנחת החיישן השני על השולחן ישירות מאחורי ראשו של המשתתף. העבר את סטייליסט הדיגיטייזר התלת-ממדי לכל מיקום בדיקה, ועל פני 10-20 מיקומי המערכת המרכזיים. לאחר איסוף נתוני הדיגיטייזר התלת-ממדי, כוונו את המשתתף לשבת בנוחות, מול מחשב מצגת הגירוי.

באמצעות התוכנה המובנית של fNIRS, בחרו את סידור הבדיקה שמתאים לתכנון הניסוי. ודא שהוא ממוקם כך שיכסה באופן מקסימלי את אזורי השפה בהמיספרה השמאלית, ואת ההומולוג של ההמיספרה הימנית שלהם, כמו גם את האונה הקדמית. ודא שגם בדיקות הפולט וגם הגלאי ממוספרות בהתאם למפת סידור הבדיקה.

באמצעות מפת האופטודה והתוכנה המובנית של fNIRS כמדריך, מקם כל אופטודה בפתח המתאים לה. יש להזיז כל שיער כדי להבטיח מגע בין קצה האופטודה לקרקפת. לבסוף, לאחר שכל האופטודות נמצאות במקומם, בדקו את איכות האות, באמצעות התוכנה המובנית של מערכת fNIRS.

התאם בדיקות בודדות, לפי הצורך, עד להשגת איכות אות מספקת. התחל בהנחת אוזניות מבטלות רעשים על ראשו של המשתתף, והיזהר לא להפריע למיקום בדיקת fNIRS. ודא שהאוזניות מספקות גירוי דיבור שמיעתי, אם רלוונטי למשתתף, כמו גם לחסום כל רעש סביבתי.

הנחו את המשתתף להתקבע על הצלב, באמצע המסך. בקשו מהם להישאר דוממים במהלך הניסוי, בזמן שמשימות הניסוי מוצגות. עמעמו את האורות והתחילו להקליט את המשתתף במצלמת הווידאו המובנית.

התחילו בהקלטת נתוני fNIRS במחשב הפקודה של fNIRS, והתחילו משימות במחשב הצגת הגירוי. עקוב אחר ביצועי המשתתפים, לאורך כל המשימות, וספק הפסקות בין משימות לריצות. ודא שהפעלה, ממחשב הצגת הגירויים הניסיוני מתקבלת על ידי מחשב הפקודה fNIRS.

לבסוף, בסוף כל המשימות, הפסיקו לאסוף נתוני וידאו ו-fNIRS. לאחר השלמת הניסוי, הסר כל אופטודה ממכסה מחזיק האופטודה. מבלי לשבש את מיקום מכסה מחזיק האופטודה על ראשו של המשתתף, כוון את המשתתף לשבת בתנוחה, כדי לקבל מדידת דיגיטייזר תלת מימדית שנייה.

חזור על מדידת הדיגיטייזר התלת-ממדית, כדי להבטיח שניתן יהיה לזהות שיבושים במיקומי בדיקת הקרקפת במהלך הניסוי, על ידי השוואה בין שני קבצי המיקום. לבסוף, לאחר השלמת המדידה החוזרת, הסר את מכסה מחזיק האופטודה מראשו של המשתתף. נתוני המיקום התלת-ממדיים ונתוני תכנון הניסוי, שולבו עם נתוני סדרות זמן של fNIRS, לניתוח על מנת למפות דפוסי הפעלה עצביים משמעותיים הקשורים לניסוי בתבנית מוח סטנדרטית.

נבדק זה הראה פעילות גדולה יותר בבליטה הטמפורלית העליונה של ההמיספרה השמאלית, במהלך ניסויי חריזה בהשוואה למנוחה. יתר על כן, מוצגת הפעלה גדולה יותר עבור משפטי חריזה שאינם מחורזים, בהמיספרה השמאלית. כגון נבדק 1 הראה פעילות גדולה יותר בפיתול המצחי התחתון השמאלי, ונבדק 2 הראה פעילות גדולה יותר בפיתול הטמפורלי העליון השמאלי.

בעקבות הליך זה, ניתן לבצע שיטות אחרות כמו הערכות של מיומנויות קוגניטיביות ומילוליות על מנת לענות על שאלות נוספות על הקשר בין פעילות מוחית ליכולות של ילדים. אחרי הצפייה בסרטון הזה, אתם אמורים להיות בעלי הבנה טובה של שיקולים חשובים בדימות מוחי בשטח, כמו למשל שותפויות מקומיות עם קהילות וחוקרים, כמו גם הבנה טכנית של איך למקם את מכסה ה-fNIRS, למקם את האופטודות ולאסוף נתונים עם המערכת הזו. אל תשכח שעבודה במקומות מרוחקים עלולה להיות מסוכנת, עם סיכונים של מחלות, פשע וחוסר יציבות פוליטית.

ותמיד יש לנקוט באמצעי זהירות כגון תרופות, חיסונים ומעקב אחר אזהרות מסע בעת ביצוע הליך זה.