Studiare la funzione del cervello in bambini che usando magnetoencefalografia

I dati MEG pediatrici sono spesso complicati dagli artefatti del movimento della testa. Questo nuovo protocollo offre una dimostrazione completa di come riduciamo il movimento della testa mentre raccogliamo dati MEG dai bambini piccoli. L'implementazione delle procedure a misura di bambino delineate nel nostro protocollo è importante per migliorare la qualità dei dati, ridurre al minimo gli studi longitudinali sulle stringhe di logoramento dei partecipanti e garantire che le famiglie abbiano un'esperienza positiva di partecipazione alla ricerca.

Questo protocollo può essere applicato quando si valutano i bambini piccoli con altri sistemi di neuroimaging, come fMRI o PET, dove la riduzione del movimento della testa durante la scansione è fondamentale anche per la qualità dei dati. Per iniziare questa procedura, fornire alle famiglie risorse per conoscere la magnetoencefalografia, o MEG, prima di visitare il laboratorio MEG, come uno storyboard che dettaglia i passaggi coinvolti nel completamento dell'esperimento MEG e una scheda informativa MEG per genitori o caregiver. Successivamente, porta il bambino in un tour della stanza schermata magneticamente, o MSR, che ospita il sistema MEG pediatrico, che è decorato in arte murale legata allo spazio per rafforzare il tema della missione spaziale.

Chiedi al bambino di esercitarsi sdraiato con la testa nella porta del casco. Quindi, di' al bambino di mentire il più immobile possibile in modo che l'astronave rimanga sulla rotta e possa raggiungere la sua destinazione finale. Per la digitalizzazione, iniezioni al bambino di sedersi su un seggiolone e adattarlo a una cuffia in poliestere contenente cinque bobine di marcatori, che inviano dati a un'unità di tracciamento del movimento continuo.

Adattare i tappi di raccordo allentati ripiegando i lati. Posizionare un trasmettitore e tre ricevitori intorno al collo del bambino. Chiedi al bambino di dimostrare la loro migliore posa statua e offrire frequenti rinforzi positivi mentre rimangono fermi.

Ciò serve a ridurre al minimo il movimento della testa durante la digitalizzazione che può compromettere l'accuratezza della successiva coregistrazione tra la testa del bambino e i sensori MEG. Utilizzare un digitalizzatore a penna per registrare la posizione di tre punti fiduciari e le cinque bobine marcatori, nonché la forma della superficie della testa. Questi dati vengono utilizzati per determinare in seguito la posizione della testa del bambino in relazione ai sensori MEG.

Alla fine della procedura, rimuovere il cappuccio, il trasmettitore e tre ricevitori dal collo del bambino. Successivamente, porta il bambino nella stanza che ospita il simulatore MEG, una replica a grandezza naturale del sistema MEG. Il simulatore MEG è decorato con adesivi a livello spaziale ed è dotato di una finta porta del casco, un letto, una scatola dei pulsanti e, per i display visivi, uno schermo situato sopra la finta porta.

Descrivere brevemente le procedure di scansione MEG attraverso la narrazione di una missione spaziale pratica. Se il bambino appare nervoso, prima dimostra le procedure sperimentali con un giocattolo. Si adatta al bambino con un casco da astronauta, una cuffia in poliestere che ha un rilevatore di movimento attaccato nella parte anteriore.

Invita il bambino a sdraiarsi nel simulatore e guardare un video di loro scelta. Ogni volta che il movimento della testa del bambino supera una soglia predeterminata, il sistema di tracciamento del movimento sospenderà automaticamente il video e attenderà che lo sperimentatore riavvii manualmente il video e ripristini la linea di base di movimento. Quando il bambino completa questa parte dell'allenamento del simulatore, fornisci loro formazione sul compito sperimentale utilizzando un set separato di stimoli unici.

Al termine dell'addestramento del compito, offri al bambino un certificato di addestramento per astronauti. Quando il bambino arriva, conferma che non indossa alcun materiale magnetico sui vestiti o sul corpo, poiché i materiali magnetici possono distorcere il segnale MEG. Quindi, ripetere la procedura di digitalizzazione descritta in precedenza nella sessione di familiarizzazione MEG.

Successivamente, portare il bambino al MSR. Per questa procedura sono necessari due ricercatori, uno per accompagnare il bambino all'interno dell'MSR come ricercatore assistente e l'altro per eseguire l'acquisizione dei dati MEG al di fuori dell'MSR come ricercatore principale. La configurazione MSR richiede in genere cinque minuti.

All'interno dell'MSR, chiedi al bambino di posizionare la testa nella porta del casco. Controllare che la testa del bambino sia allineata centralmente, in modo che la corona della testa sia il più vicino possibile alla parte posteriore della porta del casco senza toccarla. Assicurati che il bambino sia a suo agio, rilassato e rimanga il più immobile possibile per la registrazione MEG.

Durante la configurazione dell'attrezzatura, intrattieni il bambino riproducendo un video di loro scelta sullo schermo sopra la porta. All'esterno dell'MSR, effettuare una misurazione della bobina marcatore di base pre-esperimento per registrare la posizione iniziale della testa rispetto alla porta del casco. Successivamente, condurre una coregistrazione tra la testa del bambino e l'array di sensori utilizzando sia la misurazione iniziale della bobina marcatore che i dati della forma della testa di digitalizzazione.

Queste misurazioni preparatorie consentono l'ispezione visiva della posizione della testa all'interno della porta per garantire che la testa del bambino sia posizionata correttamente. Se queste condizioni non sono soddisfatte, riposizionare la testa del bambino e condurre un'altra coregistrazione prima di iniziare l'acquisizione dei dati. Una volta soddisfatti della posizione della testa rispetto alla porta del casco, avviare la registrazione MEG e il compito sperimentale.

Registra i movimenti della testa in corso con un sistema software MEG pediatrico chiamato movimento della testa in tempo reale. Alla fine dell'esperimento, offri al bambino una borsa regalo per la loro partecipazione e remunera la famiglia per le spese di tempo e viaggio. In questo esperimento, i dati sono stati raccolti da un bambino di tre anni che ha ascoltato passivamente i toni uditivi per 15 minuti.

I dati sono stati de-noizzati, quindi filtrati in passato, corretti in base e calcolati in media. Le forme d'onda root-mean-square magnetiche, o RMS, sono state calcolate da tutti i sensori e i movimenti medi della testa nello scanner erano di 44,3 millimetri. Come dimostrato, il movimento della testa in tempo reale compensò gli artefatti legati al movimento con conseguente mappe di contorno isocampo focali.

Forme d'onda magnetiche RMS molto distorte e ricostruzione della sorgente più significativa nei lobi uditivi bilaterali. Durante tutta la procedura di test, è importante costruire un rapporto con il bambino, mantenere la sessione divertente e coinvolgente e rispondere a qualsiasi segno di ansia o irrequietezza nel bambino. Formando i bambini a tenere la testa ferma durante le registrazioni MEG pediatriche, abbiamo migliorato la qualità dei nostri dati MEG.

A questi dati possono ora essere applicate tecniche di analisi avanzate. Il MEG pediatrico non solo apre una finestra su ciò che sta accadendo elettricamente nel cervello, ma ci consente anche di mappare alcune funzioni cognitive sul cervello in via di sviluppo.