Risonanza magnetica funzionale della corteccia visiva dipendente dal livello di ossigeno nel sangue

Abstract

Fonte: Galenchik-Chan, A., {et al. Risonanza magnetica funzionale (fMRI) della corteccia visiva con stimolazione retinotopica ad ampia visuale. J. Vis. Exp. (2023).

Il video mostra la risonanza magnetica funzionale (fMRI) della corteccia visiva per mappare l'attività in base ai livelli di ossigenazione del sangue. Le immagini MRI strutturali vengono acquisite come riferimenti anatomici, seguite da scansioni fMRI. Gli stimoli visivi vengono visualizzati per attivare i neuroni retinotopici nella corteccia visiva. L'aumento della richiesta di energia di questi neuroni stimolati guida il flusso di sangue ossigenato, riducendo la deossiemoglobina e migliorando il segnale fMRI per misurare l'attività.

Protocollo

Tutte le procedure che coinvolgono partecipanti umani sono state eseguite in conformità con le linee guida istituzionali, nazionali e internazionali per il benessere umano e sono state esaminate dal comitato di revisione istituzionale locale.

1. Preparazione del partecipante

1. Informare il partecipante sulla procedura, i rischi e i benefici della scansione fMRI e ottenere il suo consenso informato.
2. Assicurarsi che il partecipante non abbia controindicazioni alla risonanza magnetica. Ciò include lo screening per pacemaker, protesi metalliche o claustrofobia. In caso di incertezze, consultare un radiologo o un ricercatore qualificato ed escludere il partecipante dallo studio se permane un'incertezza.
3. Spiegare il protocollo di stimolazione visiva e la necessità per i partecipanti di fissarsi sulla croce centrale durante le scansioni fMRI. Mostra al partecipante una breve dimostrazione della stimolazione visiva a scopo didattico per familiarizzare con la procedura.
4. Posizionare con cura il partecipante sul tavolo dello scanner MRI per assicurarsi che sia comodo e rilassato. Fornire tappi per le orecchie e/o cuffie fonoassorbenti per ridurre il rumore acustico che il partecipante sentirà per proteggere il proprio udito.
5. Immobilizzare la testa del partecipante nella metà posteriore dell'array di bobine di testa, utilizzando un'imbottitura in schiuma ai lati della testa per garantire che la testa sia adeguatamente immobilizzata per ridurre gli artefatti di movimento. Utilizzare il sistema di posizionamento dello scanner e spostare il tavolo nel foro dello scanner.
6. Posizionare lo schermo wide-view o lo specchio a 10 cm dagli occhi del paziente (Figura 1B). Posizionare lo schermo di dimensioni forate dal retro del foro dello scanner appena dietro la bobina della testina. Regola la posizione e l'angolazione dello specchio/schermo per ogni partecipante per ottenere un angolo di visione coerente.
7. Assicurarsi che il partecipante si senta a proprio agio durante la scansione della comunicazione tramite tramite l'interfono.

2. Scansione fMRI del partecipante

1. Esecuzione di una scansione localizzatore con tre piani ortogonali e regolazioni e calibrazioni dello scanner per la regolazione della frequenza e lo spessoramento.
2. Eseguire una scansione anatomica MP-RAGE (Rapid Acquisition Gradient Echo) pesata in T1 per facilitare il posizionamento delle fette di imaging ecoplanare (EPI).
3. Crea stimoli visivi, come descritto nei passaggi seguenti, utilizzando un programma per l'esecuzione di esperimenti comportamentali o psicologici.
4. All'inizio del protocollo fMRI, istruire il partecipante a fissarsi sulla croce bianca (3° x 3°), che dovrebbe essere sopra uno sfondo grigio al centro degli stimoli per 10 s.
   NOTA: La croce bianca verrà mostrata prima e dopo ogni paradigma di stimolazione visiva per 10 s. Pertanto, il test di stimolazione fMRI totale per ciascun paradigma è di 200 s.
5. Presentare il primo paradigma di stimolazione visiva (una serie di cunei rotanti) per un periodo di 30 s (fornendo una velocità angolare di 6°/s) e passare attraverso sei periodi. Gli stimoli del cuneo dovrebbero includere 12 fotogrammi di cunei rotanti (uno con rotazione in senso orario e uno in senso antiorario), che si estendono fino al bordo dello schermo/specchio (campo visivo di >100°), con un modello a scacchiera in bianco e nero con inversione del contrasto a 8 Hz (contrasto del 100%) (Figura 2A).
6. Presenta la croce bianca ancora una volta per 10 s.
7. Ripeti i passaggi 2.4-2.6 con il secondo paradigma di stimolazione visiva (una serie di anelli che si espandono e si contraggono) per un periodo di 30 s (espandendosi o contraendosi a 1,8°/s del campo visivo) e ciclicamente attraverso sei periodi. Gli stimoli dell'anello dovrebbero includere otto fotogrammi di anelli in espansione o contrazione (campo visivo >100°), con un modello a scacchiera in bianco e nero con inversione del contrasto a 8 Hz (contrasto del 100%) (Figura 2B).
8. Dopo aver completato la risonanza magnetica funzionale, spostare il tavolo fuori dal foro dello scanner mentre si istruisce il partecipante a rimanere fermo. Rimuovere lo specchio/schermo, posizionare la parte anteriore della bobina della testina oltre a quella posteriore e riportare il tavolo al centro dello scanner.
9. Acquisisci una scansione rapida del localizzatore in caso di qualsiasi movimento e acquisisci una scansione MP-RAGE con l'intera bobina della testa.
   NOTA: Un'immagine anatomica con l'intera bobina di testa è necessaria per una registrazione accurata per le analisi di gruppo e per scopi di ricostruzione.

Risultati

Materiali

Elenco dei materiali utilizzati in questo articolo Nome Azienda Numero di catalogo Commenti scanner MRI 3TSiemens 6-32 viti a macchina in nylon, testa arrotondata per attaccare specchio/schermo all'astabobina dell'array head a 8 canaliSiemens Specchio acrilico <td style='trabocco:nascosto;'td stile='> td stile='colore:#1a202c;trabocco:nascosto;imbottitura:0px 3px;allineamento verticale:in basso;'>Larghezza e lunghezza di 25-30cmE-PrimeStrumenti software di psicologia per preparare e presentare paradigmi di stimoli visiviSchermo di retroproiezione La dimensione dovrebbe essere grande almeno quanto il foro dello scanner