Ad alta risoluzione magnetica funzionale per immagini Metodi risonanza per mesencefalo umano

L'obiettivo generale di questa procedura è misurare i segnali FMRI ad alta risoluzione nel mesencefalo e nel tronco encefalico umano. Ciò si ottiene presentando prima lo stimolo visivo appropriato al soggetto della ricerca. Quindi un set ottimale di FMRI.

Per raccogliere i dati vengono utilizzate procedure e parametri, che vengono analizzati utilizzando una combinazione di tecniche di analisi standard e basate sulla superficie. Il passaggio finale consiste nel sovrapporre i dati su una rappresentazione di superficie 3D per la visualizzazione. In definitiva, l'FMRI ad alta risoluzione viene utilizzato per mostrare una rappresentazione topografica dell'angolo polare rispetto alla stimolazione visiva nel colon superiore umano.

Il vantaggio principale di questa tecnica rispetto ai metodi esistenti per le strutture sottocorticali è che siamo in grado di ottenere un'alta risoluzione superando il basso rapporto segnale/rumore associato all'FMRI ad alta risoluzione. Siamo in grado di farlo utilizzando tecniche specializzate di analisi e acquisizione delle immagini. Sebbene questo metodo sia stato progettato specificamente per visualizzare la funzione nel colon superiore umano, può essere applicato anche ad altre regioni sottocorticali come il nucleo ululato laterale, il colon inferiore o il nucleo subtalamico.

Per ottenere un angolo polare, la mappa atopica della retina nel Colus superiore ha prima impostato un paradigma funzionale utilizzando un cuneo di 90 gradi di punti mobili come stimolo. Lo stimolo è diviso in due per tre settori virtuali con punti in uno dei settori scelti casualmente in ogni prova per muoversi più lentamente o più velocemente di tutti gli altri punti. Ecco un esempio di prova con i punti del settore centrale sinistro che si muovono più velocemente dei punti in altri settori.

Dopo ogni prova, il cuneo ruota attorno alla fissazione con incrementi di 30 gradi in modo che lo stimolo completi un ciclo completo con un periodo di 24 secondi. Ogni corsa consiste in nove rotazioni e mezzo dello stimolo e le sessioni sperimentali dovrebbero includere da 16 a 18 corse prima della scansione. Chiedi a ogni soggetto di esercitarsi con il compito visivo per ogni prova di due secondi.

Istruire il soggetto a prestare attenzione al cuneo di nascosto ed eseguire un compito di discriminazione della velocità mantenendo la fissazione. Premendo un pulsante, il soggetto deve indicare se i punti in uno dei settori si muovono più velocemente o più lentamente di altri settori prima della scansione della risonanza magnetica devono essere seguite le procedure di sicurezza standard. Posizionare il soggetto sul tavolo dello scanner e posizionare la bobina RF sopra la testa.

Quindi assicurati di fissare la testa del soggetto con cuscinetti in schiuma per ridurre al minimo il movimento della testa. Spiega che l'FMRI è particolarmente sensibile agli artefatti da movimento, specialmente alle alte risoluzioni spaziali utilizzate in questo studio. Metti anche una pulsantiera compatibile con la risonanza magnetica in una mano e fornisci istruzioni su quale pulsante premere durante l'attività.

Lo stimolo viene proiettato su uno schermo visualizzato utilizzando uno specchio montato sulla bobina. Il colus superiore umano è una struttura piccola ma distinta di circa nove millimetri di diametro situata sulla superficie dorsale del mesencefalo e sono necessarie più serie di imaging localizzatore per la sua localizzazione precisa. Far funzionare i localizzatori lungo i piani sagittale, assiale e coronale.

Ora usa queste immagini del localizzatore per prescrivere con precisione il colus superiore con da otto a 10 sezioni contigue. Quindi ottenere immagini strutturali pesate T one ad alta risoluzione utilizzando una sequenza SPGR tridimensionale. Queste immagini verranno utilizzate per allineare i dati FMRI a un volume di riferimento strutturale ad alta risoluzione che dovrebbe essere ottenuto in una sessione separata.

Successivamente configurazione per l'imaging funzionale utilizzando un'acquisizione della traiettoria a spirale a tre scatti per ottenere una dimensione in pixel semplice di 1,2 millimetri. Impostare il tempo di eco su 40 millisecondi, che è più lungo di quello tipicamente utilizzato in corteccia, corrispondente a un valore misurato più lungo di T due stelle. TR a un secondo in modo che venga acquisito un volume ogni tre secondi.

Quando si è pronti, avviare la scansione durante l'esecuzione del paradigma funzionale. Una volta completato l'imaging funzionale, ottenere un'altra serie di immagini strutturali ad alta risoluzione in una sessione separata. Per ogni soggetto, ottenere un volume di riferimento ad alta risoluzione utilizzando una sequenza pesata in T uno che fornirà un buon contrasto tissutale.

Questa sequenza durerà circa 28 minuti. Una volta completato l'imaging, utilizzare una combinazione di tecniche automatiche e manuali fornite nel software ITK SNAP per segmentare porzioni del tronco encefalico e del talamo nel volume ad alta risoluzione. L'interfaccia tissutale del liquido cerebrospinale del collicolo superiore viene interpolata dalla segmentazione utilizzando la tassellatura a densità ISO e quindi raffinata per produrre una rappresentazione superficiale liscia e accurata.

Questa superficie fornisce vertici e normali che vengono utilizzati per i calcoli laminari, nonché un mezzo per visualizzare i dati funzionali. L'analisi descritta utilizza il pacchetto software Mr.Vista e gli strumenti sviluppati sul framework Mr.Vista. Inizia inizializzando una sessione e scegliendo l'opzione per normalizzare spazialmente l'intensità dei dati medi per ridurre gli effetti della bobina nell'omogeneità e scartare il primo mezzo ciclo di immagini.

Per evitare l'equilibrio RM transitorio e gli effetti emodinamici. Quindi apri il software Mr.Vista. Quindi, eseguire le correzioni del movimento del soggetto e della temporizzazione delle sezioni.

Quindi calcola la media delle esecuzioni multiple registrate all'interno di ogni sessione. Per migliorare l'SNR, allineare i dati strutturali per la sessione FMRI al volume di riferimento. Carica l'allineamento e la segmentazione in Mr.Vista.

Trasformare quindi i dati delle serie temporali funzionali nel volume di riferimento segmentato. I passaggi seguenti, utilizzare gli strumenti sviluppati sul framework Mr.Vista. Calcola una mappa delle distanze calcolando la distanza tra ciascun voxel tissutale SC e il suo vertice più vicino sulla superficie SE.

Queste distanze vengono utilizzate per misurare la posizione laminare all'interno del volume di riferimento. Successivamente, eseguire un processo di segmentazione laminare per abilitare la media della profondità dei dati delle serie temporali per migliorare l'SNR. Per ogni punto sulla superficie SC, utilizzare queste associazioni laminari per calcolare la media delle serie temporali su un intervallo di profondità specificato per analizzare la rappresentazione topografica dei dati.

Eseguire l'analisi della coerenza sulla serie temporale media di profondità adattando una sinusoide alla frequenza di ripetizione dello stimolo per ogni voxel da questo adattamento derivare mappe di superficie di risposta, ampiezza, coerenza e fase. La fase dell'adattamento sinusoidale misurerà la posizione dello stimolo. Qui vediamo i dati di fase sovrapposti su una superficie 3D della fase zero SC corrispondente al meridiano verticale superiore.

Lo stimolo ruota quindi in senso orario, quindi una torta su due fasi corrisponde a quando lo stimolo ha ruotato verso il meridiano orizzontale nel campo visivo destro. Dopo il radiante PI di fase, lo stimolo attraversa il campo visivo sinistro e così via. La risposta alla stimolazione visiva è rappresentata contral laly nel SC IE, il campo visivo sinistro è rappresentato nel SC destro e viceversa.

I confini dell'intera estensione superficiale della SC sono contrassegnati da linee tratteggiate rosse. C'è un'organizzazione topografica dell'attività. Il campo visivo superiore destro è rappresentato medialmente sul colus sinistro e il campo inferiore è rappresentato lateralmente.

Allo stesso modo, il campo visivo superiore sinistro è rappresentato medialmente a destra, il collicolo e inferiore è rappresentato lateralmente. Dopo aver visto questo video, dovresti avere una buona comprensione di come eseguire l'FMRI ad alta risoluzione nel mesencefalo umano e nel tronco encefalico in particolare, dovresti essere in grado di capire come presentare uno stimolo visivo. Raccogli dati FMRI ad alta risoluzione, esegui analisi standard e basate sulla superficie e infine esegui il rendering dei dati su una superficie 3D per ottenere mappe tematiche di Tino sulla superficie del collicolo superiore.