Lo sviluppo di Neuroimaging fenotipi della modalità di rete predefinita in PTSD: Integrazione stato di riposo, Working Memory, e connettività strutturale

L'obiettivo generale del seguente esperimento è quello di esaminare la rete di modalità predefinita nel disturbo da stress post-traumatico utilizzando le tecniche complementari di neuroimaging della connettività funzionale dello stato di riposo, della disattivazione indotta dal compito e della connettività strutturale. Ciò si ottiene addestrando prima i partecipanti a eseguire l'attività di memoria di lavoro N indietro al di fuori dello scanner al fine di non sopraffare i partecipanti che potrebbero essere ansiosi per le procedure di studio, ma fornire comunque una sfida sufficiente alla loro memoria di lavoro per l'imaging delle disattivazioni indotte dal compito. Come secondo passo, chiedi ai partecipanti di sdraiarsi all'interno della barella di uno scanner MRI da tre Tesla e di posizionare dei cuscini intorno alla testa per ridurre al minimo il movimento della testa.

Successivamente, durante l'acquisizione delle immagini RM, chiedi ai partecipanti di eseguire l'attività di fine schiena seguita da una presentazione di quattro minuti su una croce di fissazione. In questo modo vengono acquisite immagini dell'attività associata all'attività e dello stato di riposo. Ripeti questi passaggi, quindi chiedi ai partecipanti di chiudere gli occhi durante l'acquisizione di immagini del tensore di diffusione.

I risultati ottenuti mostrano un modello spaziale coerente con i principali nodi della rete in modalità predefinita per l'analisi della connettività funzionale in stato di riposo, l'aumento dell'attivazione della rete esecutiva e la disattivazione della rete in modalità predefinita durante l'attività di memoria di lavoro a due e le tracce della sostanza bianca che collegano le regioni della rete in modalità predefinita ottenute durante DTI. Questa tecnica integra approcci di neuroimaging funzionale e strutturale che un giorno potrebbero aiutare con la diagnosi di PTSD e malattie psichiatriche correlate. Gli approcci FMRI tradizionali associati al compito sono combinati con l'acquisizione dello stato di riposo e della connettività strutturale.

A dimostrare le procedure di studio sarà Louisa Carpenter Vs.Who è un'assistente di ricerca nel mio laboratorio. Questo metodo può fornire informazioni sulla comprensione della funzione e della disfunzione della rete in modalità predefinita. Questi metodi possono anche essere facilmente estesi per caratterizzare contemporaneamente più reti cerebrali per valutare come le malattie psichiatriche influenzano l'integrazione della rete Prima di iniziare i passaggi come descritto in questo protocollo.

Innanzitutto, ottenere il consenso scritto e informato e assicurarsi di esaminare accuratamente il partecipante per la sicurezza della risonanza magnetica. Quindi addestrare il partecipante a eseguire l'attività N indietro all'esterno dello scanner. Inizia il primo addestramento, corri con il test di vigilanza della lettera zero indietro.

Istruisci il soggetto a indicare sì a una consonante target come una H maiuscola o minuscola tramite una casella di risposta a due pulsanti e no a tutte le altre consonanti. Le nove consonanti dovrebbero essere visualizzate per 500 millisecondi ciascuna con un tempo di interstimolo di 2.500 millisecondi per un totale di 27 secondi. Le consonanti target verranno mostrate quattro volte all'interno di ogni blocco zero posteriore.

Successivamente, chiedi al partecipante di esercitarsi con i due test posteriori. Chiedi loro di dare una risposta sì o no sulla casella di risposta. Dopo che ogni consonante viene presentata per indicare se è la stessa o diversa dalla consonante presentata in precedenza nella serie.

Mostra al partecipante una serie di 15 consonanti per 500 millisecondi ciascuna con un intervallo di stimolo interrate di 2.500 millisecondi per un totale di 45 secondi. Lo stimolo target dovrebbe essere mostrato cinque volte. Continuare ad allenare il partecipante fino a quando le sue prestazioni non raggiungono almeno il 75% corretto sui due componenti posteriori Prima della scansione.

Per prima cosa, chiedi al partecipante di rimuovere tutti gli oggetti metallici, di cambiarsi con indumenti compatibili con la risonanza magnetica e poi di portarli all'interno della sala scanner per la risonanza magnetica a tre Tesla. Fornire tappi per le orecchie per la protezione dell'udito e farli sdraiare sul letto dello scanner, posizionare dei cuscini intorno alla testa per ridurre al minimo il movimento della testa. Fornisci loro la scatola di risposta compatibile con la risonanza magnetica per l'attività di memoria di lavoro di fine schiena, nonché una lampadina per interrompere la scansione in caso di emergenza.

Posizionare anche un pulsossimetro su un dito per il monitoraggio e la registrazione fisiologica. Quindi posizionare una bobina di testa a 32 canali e lo schermo di presentazione sopra la testa del partecipante prima di spostarlo nello scanner. Assicurati che il partecipante sia a suo agio e possa vedere lo schermo.

E poi inizia la sessione di scansione MRI. Inizia acquisendo un'immagine anatomica del cervello isotropa ad alta risoluzione di un millimetro. Utilizzare i parametri MRI ad alta risoluzione come mostrato qui.

Quindi inizia l'acquisizione della risonanza magnetica. Quindi, impostare i parametri di acquisizione delle immagini in grassetto FMRI sulla console dello scanner. Utilizzando i parametri visti qui prima di iniziare la scansione funzionale.

Per prima cosa proietta le istruzioni al paziente per tre secondi prima di ogni attività di zero o due all'indietro. Utilizzando il software di presentazione dello stimolo. Quindi acquisire immagini FMRI sulla memoria di lavoro utilizzando il test NAC.

Una croce di fissazione al 32° basale deve essere presentata al paziente prima di ciascuno dei blocchi posteriori zero. Questo fornirà la base per il confronto per gli altri blocchi zero e due back. Durante l'analisi dei dati, in totale includi tre parti posteriori zero e tre parti posteriori insieme a due blocchi di base.

Questo dovrebbe essere presentato in due esecuzioni di imaging separate in un ordine controbilanciato. Dopo aver completato i paradigmi N della schiena, assicurarsi che il partecipante sia ancora a proprio agio e pronto a continuare la scansione. Quindi istruiscili che il blocco di riposo è il prossimo e dì loro di non addormentarsi.

Utilizzare il software di presentazione dello stimolo per visualizzare una croce di fissazione sullo schermo. Acquisire immagini dello stato di riposo per i successivi quattro minuti utilizzando le stesse impostazioni FMRI utilizzate per acquisire le immagini NAC. Quindi ripetere nuovamente l'acquisizione per la memoria di lavoro utilizzando il test NAC.

Successivamente, impostare i parametri di acquisizione delle immagini DTI nella console dello scanner per raddoppiare le immagini pesate in diffusione del pianificatore di eco a doppio spin con gradienti di diffusione applicati in 64 direzioni non lineari, echi parziali e interpolazioni devono essere attivati. Assicurati di dire al partecipante che lo scanner potrebbe tremare durante le sequenze successive e che questo è normale. Chiedi loro di chiudere gli occhi e rilassarsi al meglio nello scanner.

Quindi acquisire la sequenza DTI. Una volta completata tutta la scansione. Rimuovi il partecipante dallo scanner e chiedi informazioni su come è andata la sessione.

Rispondi a tutte le loro domande e ringraziali per la loro partecipazione. Assicurati di trasferire in modo sicuro tutti i dati o chiedi al computer dello scanner MRI di scrivere un DBD con le immagini dei partecipanti e la registrazione fisiologica per la successiva analisi dei dati. Infine, eseguire l'analisi della connettività dello stato di riposo con l'analisi della connettività della regione di partenza per valutare la relazione tra le regioni definite a priori per valutare la connettività funzionale.

Utilizza anche il software di elaborazione FMRI per pre-elaborare i dati della memoria di lavoro e la modellazione lineare generale basata su voxel per quantificare l'attività specifica del compito in ciascun voxel cerebrale di singoli set di dati. I risultati qui osservati si basano su dati raccolti utilizzando lo stesso approccio di imaging in due diversi campioni di individui con una storia di traumi infantili e maltrattamenti, ma senza risultati di PTSD dallo stato di riposo. L'analisi della connettività funzionale ha rivelato un modello spaziale coerente con i principali nodi della rete in modalità predefinita, tra cui la corteccia prefrontale mediale, la corteccia cingolata posteriore, il giro angolare, il lole parietale inferiore e le regioni temporali medie.

Queste sezioni sagittali illustrano i modelli associati al compito di memoria di lavoro a due posteriori. I modelli di attivazione all'interno della rete esecutiva sono illustrati in arancione e rosso, mentre la modalità predefinita di disattivazione della rete è visualizzata in blu. Qui vediamo zero attività all'indietro, che è tipicamente combinata con la memoria di lavoro per controllare l'attenzione.

I modelli di attivazione sono in arancione e rosso e la disattivazione in blu. Evidente qui è una disattivazione della rete in modalità predefinita con poca attivazione esecutiva per ultima. L'estensione del fascio di clum come rivelato dalla trattografia probabilistica è mostrata qui.

La forma e il modello tridimensionale di queste fibre possono essere visti con sezioni trasversali del cervello incluse come riferimento visivo. Questa immagine illustra come queste fibre viaggiano attraverso la corteccia prefrontale mediale e la corteccia cingolata posteriore. E infine qui possiamo vedere come queste fibre viaggiano attraverso la componente temporale mediale della rete in modalità predefinita.

Dopo aver visto questo video, dovresti avere una buona comprensione di come combinare approcci di neuroimaging multimodale, come l'acquisizione dell'attività associata al compito con lo stato di riposo e la connettività strutturale. Durante il tentativo di questa procedura, è importante ricordare che il movimento dei partecipanti deve essere ridotto al minimo a tutti i costi. Ciò si ottiene posizionando cuscini contro la testa del partecipante nello scanner e valutando frequentemente il suo comfort durante le procedure di scansione.