2 dicembre 2015
Questo articolo descrive come utilizzare il compito stravagante emotivo e la risonanza magnetica funzionale per misurare l'attivazione cerebrale nei bambini e negli adolescenti ad alto rischio familiare di schizofrenia (FHR). L'FMRI è stato utilizzato per misurare le differenze nelle regioni fronto-striato-limbiche durante un compito stravagante emotivo. I bambini con FHR hanno mostrato un'attivazione funzionale anomala durante l'adolescenza.
L'obiettivo generale di questa procedura è eseguire l'imaging RM nei bambini e negli adolescenti durante l'esecuzione di un compito emotivo stravagante. Ciò si ottiene progettando prima un compito stravagante emotivo appropriato per il bambino. Il secondo passo consiste nel consentire ai partecipanti di esercitarsi nell'esecuzione dell'attività in un ambiente di scanner simulato.
Successivamente, i partecipanti eseguono lo stesso compito nello scanner MRI. Il passaggio finale consiste nell'analizzare i dati comportamentali e di imaging. In definitiva, l'imaging funzionale durante il compito emotivo stravagante.
Nella schizofrenia i parenti di primo grado sono utilizzati per mostrare una diminuzione dell'attivazione dei circuiti fronto striati e la risposta agli stimoli bersaglio nei bambini e negli adolescenti a rischio. Il vantaggio principale di questa tecnica è che consente l'imaging non invasivo del cervello di bambini e adolescenti mentre sono impegnati nelle funzioni cognitive. Sebbene questo metodo possa fornire informazioni sulla schizofrenia, può anche essere applicato ad altre malattie psichiatriche dello sviluppo come il disturbo bipolare o l'autismo o altri disturbi cerebrali come il disturbo da stress post-traumatico.
In generale, le persone che non conoscono questo metodo avranno difficoltà perché ci sono molti passaggi per creare il disegno sperimentale, acquisire le immagini, programmare le pipeline di analisi ed elaborazione delle immagini e applicare i disegni sperimentali corretti al loro progetto. Anche i bambini partecipanti e gli individui con condizioni neuropsichiatriche incontrano difficoltà perché le procedure richiedono loro di rimanere fermi durante una tipica sessione di risonanza magnetica mentre completano i compiti comportamentali. Inoltre, le procedure richiedono una comunicazione chiara e la diffusione delle informazioni tra sperimentatore e partecipante, il che richiede una notevole quantità di formazione.
Per iniziare, utilizzare il software Siegel per generare un'attività comportamentale basata su eventi che presenta stimoli target poco frequenti, come un cerchio all'interno di una sequenza di stimoli standard più frequenti, come le immagini criptate. Selezionare un insieme di stimoli avversi e un insieme di stimoli neutri dal database dell'International Effective Picture System. Queste immagini sono valutate su una scala da uno a nove con numeri più alti che indicano un livello positivo più elevato di valenza ed eccitazione.
Seleziona una serie di immagini adatte all'età del gruppo di studio, ad esempio immagini di serpenti, ragni o altri animali. Programmare lo script del compito in modo che le immagini siano presentate in un ordine pseudo casuale per 1.500 millisecondi con una media di 500 millisecondi tra gli stimoli target e le immagini neutre irrilevanti del compito non più frequentemente di ogni 15 secondi e rendere ciascuno circa il 4% degli stimoli. Assicurati di ridurre i tempi di insorgenza dell'evento per fornire una migliore risoluzione della funzione di risposta emodinamica, crea un totale di otto set di immagini, uno per ciascuna delle otto esecuzioni funzionali.
Reclutare partecipanti di età compresa tra i nove e i 18 anni che sono ad alto rischio familiare di psicosi, così come controlli sani. Ottenere il consenso informato dai partecipanti o dai tutori legali e l'ascesa dai minori che prendono parte allo studio. Inizia posizionando i partecipanti in un finto scanner MRI per familiarizzare con l'ambiente MRI.
Quindi assicurati che comprendano le istruzioni dell'attività e riproducano una registrazione audio del rumore dello scanner mentre completano un'esecuzione pratica dell'attività comportamentale. Chiedi al partecipante di utilizzare la stessa casella di input sicura per la risonanza magnetica che verrà utilizzata durante la scansione reale e istruiscilo a premere un pulsante con il dito indice in risposta a tutti gli stimoli target e un altro pulsante con il dito medio per tutti gli altri stimoli. Una volta che il soggetto si sente a proprio agio nel finto scanner, posizionalo in uno scanner MRI da 3.0 Tesla.
Innanzitutto, acquisisci una serie di immagini strutturali, tra cui un'immagine anatomica T pesata 3D co-planner, utilizzando una sequenza di impulsi di acquisizione richiamata a gradiente viziato. Quindi acquisisci i dati di imaging funzionale utilizzando una sequenza di imaging gradient echo planner con copertura cerebrale completa. Per misurare l'attività cerebrale durante l'attività comportamentale, utilizzare questa sequenza di imaging per ogni esecuzione dell'attività comportamentale e presentare l'attività in otto esecuzioni funzionali, ciascuna della durata di circa quattro minuti e composta da 120 punti temporali di imaging.
Inizia l'analisi pre-elaborando le immagini, apri lo strumento di analisi esperto FMRI all'interno del software FSL e seleziona l'analisi di primo livello e le statistiche preliminari. Quindi, nella scheda dati, selezionare il numero di immagini di input e il percorso di ciascuna delle immagini MR. Impostare anche la directory di output.
Immettere i volumi totali, il numero di acquisizioni scartate e il TR. Successivamente, nella scheda delle statistiche preliminari, imposta la correzione del movimento su Livellamento spaziale MFL completo con metà massimo a cinque millimetri e seleziona la correzione della temporizzazione delle sezioni. Non selezionare la deformazione e la normalizzazione dell'intensità B zero UN e selezionare l'estrazione cerebrale BET e il filtraggio temporale passa-alto. Quindi, nella scheda di registrazione per l'immagine strutturale principale, inserire il percorso del cranio del soggetto strappato T una scansione.
Utilizzare una ricerca normale lineare con almeno sei gradi di libertà. Quindi seleziona lo spazio standard e inserisci il percorso dell'immagine dell'atlante MNI. Utilizzare la normale ricerca lineare con 12 gradi di libertà, escludere i partecipanti con movimento della testa superiore a tre millimetri.
Ora, per confrontare i dati tra le condizioni dell'attività all'interno di una singola esecuzione, selezionare l'analisi di primo livello, le statistiche e le statistiche dei post. Nella scheda dati, impostare il numero di input e immettere il percorso di ciascuna delle immagini MR e la directory di output. Inserisci i volumi totali, il numero di acquisizioni scartate e il TR. Successivamente, nella scheda delle statistiche, seleziona Usa pellicola, Pre sbiancamento e Configurazione completa del modello.
Imposta il numero di EV originali sul numero di condizioni dell'attività. Per ogni condizione, selezionare il formato personalizzato a tre colonne dal menu della forma di base e il doppio HRF gamma dal menu di convoluzione e selezionare il file di testo contenente il formato di temporizzazione dell'attività. Questo file di testo è suddiviso in tre colonne con una voce per ogni evento.
La prima colonna dovrebbe contenere l'ora di insorgenza. Il secondo dovrebbe contenere la durata e il terzo il peso dell'evento. Ora nella scheda del contrasto e del test F, crea un contrasto per ogni condizione di test e confronta nelle statistiche post, seleziona il cluster dal menu di soglia e imposta la soglia Z e la soglia P del cluster rispettivamente su 2,3 e 0,05.
Quindi, nella scheda di registrazione, selezionare l'immagine strutturale principale e inserire il percorso del cranio in questione. T un'immagine spogliata. Utilizzare una ricerca normale lineare con almeno sei gradi di libertà e selezionare lo spazio standard.
Inserisci il percorso dell'immagine dell'Atlante MNI e utilizza una normale ricerca lineare con 12 gradi di libertà. Successivamente, per l'analisi di secondo livello, confrontare i dati tra le esecuzioni. Per ogni condizione dell'attività, seleziona analisi e statistiche di livello superiore, oltre alle statistiche dei post.
Quindi, nella scheda dati, gli input selezionati sono directory di piedi di livello inferiore. Impostare il numero di input e immettere il percorso di ciascuna delle immagini RM. Inoltre, inserisci un percorso per la directory di output e il numero totale di volumi di acquisizioni scartate e il TR.In scheda statistiche, cambia la fiamma degli effetti misti uno in effetti fissi.
Utilizzando la procedura guidata di impostazione del modello, selezionare la media del singolo gruppo e l'elaborazione. Quindi, nella scheda Pubblica annunci, seleziona cluster nel menu di soglia e imposta la soglia Z e la soglia P del cluster rispettivamente su 2,3 e 0,05. Ora per confrontare i dati tra i soggetti per ogni condizione di attività in tutte le esecuzioni, seleziona l'analisi e le statistiche di livello superiore più le statistiche dei post.
Nella scheda dati, gli input selezionati sono immagini COPE 3D provenienti da directory feet. Imposta il numero di input e inserisci il percorso di ciascuna delle immagini. Immettere la directory di output, i volumi totali, il numero di acquisizioni scartate e il TR. Quindi, nella scheda delle statistiche, seleziona la configurazione completa del modello.
Imposta il numero di EV uguale al numero di variabili di gruppo e covariate. Immettere i valori per ogni oggetto per ogni EV. Infine, al contrario, invia i test F.
Aggiungi un contrasto per ogni variabile di test e per ogni contrasto. Per ogni variabile di test, impostare il contrasto selezionandone una nella colonna sotto l'ev appropriato. Per ogni contrasto, impostare il primo valore su uno e il secondo su uno negativo.
Quindi, nelle statistiche del post, selezionare cluster nel menu a discesa della soglia e impostare la soglia Z e la soglia P del cluster rispettivamente su 2,3 e 0,05. Qui possiamo vedere le mappe di attivazione che mostrano le differenze tra i gruppi come si vede. Qui, il gruppo familiare ad alto rischio ha mostrato una maggiore attivazione rispetto ai controlli durante l'elaborazione del bersaglio.
In queste aree, i controlli hanno mostrato una maggiore attivazione rispetto al gruppo familiare ad alto rischio durante l'elaborazione del bersaglio. Qui, il gruppo familiare ad alto rischio si è attivato più dei controlli durante il contrasto avversivo, maggiore del neutro, e qui i controlli si sono attivati più del gruppo familiare ad alto rischio durante il contrasto avversivo, maggiore del neutro, queste mappe di attivazione hanno mostrato differenze di gruppo legate all'età. Le aree osservate qui hanno una maggiore correlazione positiva con l'età nel gruppo familiare ad alto rischio rispetto ai controlli durante l'elaborazione del target.
Qui vediamo aree con una maggiore correlazione positiva con l'età nei controlli rispetto al gruppo familiare ad alto rischio durante l'avversivo. Contrasto maggiore del neutro. Non dimenticare che lavorare con le persone nell'ambiente dello scanner può essere estremamente pericoloso Precauzioni come la risonanza magnetica, lo screening di sicurezza e le precauzioni appropriate per la sicurezza e il comfort e la formazione devono essere sempre prese durante l'esecuzione di questa procedura.
Questa tecnica ha anche creato un nuovo metodo per visualizzare i processi neurali anormali nei disturbi cerebrali come la schizofrenia, l'autismo e il disturbo da stress post-traumatico. Durante il tentativo di questa procedura, è importante ricordarsi di comunicare con i partecipanti per mantenerli calmi e concentrati. Una volta padroneggiata, questa tecnica può essere eseguita in due ore se eseguita correttamente.
Seguendo questa procedura, è possibile eseguire altri metodi come l'EEG per rispondere a ulteriori domande sulla neurosincronia in coorti simili.
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Questo studio analizza l'attivazione cerebrale in bambini e adolescenti a rischio familiare elevato per schizofrenia, utilizzando il compito emotivo "oddball" e la fMRI. La ricerca evidenzia un'attivazione funzionale anomala nelle regioni fronto-striato-limbiche durante l'adolescenza.
Questo compito emotivo di tipo "oddball" basato sulla fMRI fornisce un metodo non invasivo per esplorare le connessioni fronto-striato-limbiche nelle popolazioni pediatriche, offrendo un'anticipazione sulle traiettorie di rischio nello sviluppo neurologico. Registrando le differenze di attivazione correlate all'età nei bambini a rischio familiare elevato per schizofrenia, l'approccio sostiene la validazione degli obiettivi e la riduzione dei rischi meccanicistici nella scoperta di farmaci per il sistema nervoso centrale. Il paradigma permette una misurazione quantitativa e riproducibile dei deficit nel trattamento emotivo e cognitivo esecutivo, rilevanti per lo screening delle indicazioni psichiatriche.
Il metodo si inserisce nel percorso della scoperta fornendo letture meccanicistiche precoci che informano sulla fiducia nel bersaglio e sulla prontezza allo screening fenotipico nella ricerca neuropsichiatrica.