機能性経頭蓋ドップラー超音波を使って子供の脳の側性化の評価（fTCD）

この手順の全体的な目的は、子供に適した手法を用いて、脳内における言語の機能的側性化を判定することです。まず、超音波プローブを頭部に当て、各脳半球の中大脳動脈における血流速度をモニタリングします。次に、参加者が言語課題を行っている間の血流をモニタリングします。

手順の第3ステップでは、言語課題が実施された関心期間における、左半球および右半球からの平均ドップラー信号を抽出します。手順の最終ステップでは、左右の活性化の差を検討し、側性化指数を抽出します。正の値は左側性化を、負の値は右側性化を示します。

最終的に、異なる年齢の子供たちや、発達障害のあるグループとないグループにおける脳の側性化を比較するための結果を得ることができます。機能的磁気共鳴画像法（fMRI）などの既存の手法に対する本手法の主な利点は、被験者が静止している必要がなく、また比較的安価でポータブルである点です。手順のデモンストレーションは、私の研究室のリサーチアシスタントであるGeorgina Holtと、ポストドクターのNick Badcockが行います。

このビデオでは、子供の言語側性化を評価するための機能的経頭蓋ドップラー超音波検査（FTCD）の使用方法を実演します。システムは、ヘッドセットに取り付けられた超音波プローブを備えたmulti DOPP、被験者にビデオを提示するための刺激提示用コンピュータ、および聴覚応答を記録するためのボイスレコーダーで構成されています。参加者が到着する前にmulti DOPPのセットアップを行ってください。付属のテキストおよび製品マニュアルに従ってすべての接続を確認し、適切なレベルの超音波が使用されるようにリミットが設定されていることを確認してください。

セッションを開始する前に、子供がトイレに行く必要があるかを確認することが重要です。また、セッションは20分から30分間続き、粗大運動がドップラー信号を妨げる可能性があるため、子供が快適な状態でいるようにしてください。おもちゃの動物を使って、参加者にドップラーヘッドセットを見せて説明します。子供が快くヘッドセットを着用することを承諾したことを確認し、快適かつしっかりと装着させてください。

超音波プローブを準備している間、マルチドシステムを一時停止に切り替えます。子供がDVDを視聴して静止している間に、プローブと皮膚との接触を最大限に維持できるよう、各プローブに十分な量の超音波用ジェルを塗布します。ジェルを塗布したプローブを、頭部両側の頭蓋骨の側頭窓に当てます。

骨が最も薄い耳のすぐ前方で測定します。マルチドップラーを開始し、中大脳動脈の音を捉えるようにプローブの位置を調整してください。良好なシグナルは、特徴的な音と視覚的パターンを示します。

これは、プローブの配置が不適切な場合に生じる視覚的パターンの例です。音がしていないことに注目してください。これがこのパターンの特徴です。

適切に配置されたプローブから、被験者の心拍の低いしゅうしゅう音が聞こえます。良好な信号を維持しながら、必要に応じてゲインを上げつつ、出力を可能な限り下げてください。両側の中大脳動脈の信号が十分になったら、マルチドップラーの音声出力を下げ、静止画を用いて3つのステップからなる手順を子供に説明します。

さて、ビデオを少し視聴すると、このような記号が表示されます。これが何であるか分かりますか？クエスチョンマークです。

はい。クエスチョンマークが表示されたら、ビデオの中で何が起きたかを教えてください。ペンギンたちが何をしていたか、何で遊んでいたか、何を食べていたかなど、わかる限りのことを教えてください。ビデオの内容を話し終えると、「しーっ」としている男の子の写真が表示されます。それが表示されたら、とても静かに、じっと動かず、話すのをやめて、もう何も教えないでくださいね。いいですか。

少々お待ちください。すぐにビデオが再開されます。録画装置を起動し、開始してください。1人の実験者が子供に集中させ、発言内容を記録する担当を務めることで、試験的テストを最も効果的に行うことができます。

あれはどうなりましたか？彼は彼女の帽子をかぶり、出かけました。とてもいいですね。

それから、彼の帽子とマフラーは何色でしたか？素晴らしいです。とても良いですね。よくできました。

2番目のステップです。実験者は、適切な信号が維持されているかマルチドームを監視してください。信号に大幅な乱れが生じた場合は、表示用コンピュータを一時停止し、必要に応じてゲルを追加しながらプローブを再調整してください。

子供の行動を観察し、心地よくリラックスしているかを確認します。以下は1回の試行例です。刺激提示用コンピュータのプログラムがイベントの正確なタイミングを制御し、言語活性化期間の開始を示すマーカーパルスをDopplerデータファイルに送信します。

子供を対象とした本手順では、30回の試行を記録します。側性化を正確に推定するためには、最低20回の試行を推奨します。実験手順が終了したら、マルチレコーディングを停止し、プローブを取り除いてください。

ティッシュを使用して、参加者の体に付着した余分なゲルを取り除きます。参加してくれたお礼に、子供に報酬（お菓子など）を与えてください。以下は、生血流速度のクリーンなデータ記録です。

1回の実験試行において、各可視パルスは1回の心拍に対応しています。刺激開始を示すイベントマーカーは緑色で表示されます。ここでは、信号が弱く断続的に途切れていた実験セッションの一部のデータ記録を確認できます。

これらのセクションは、アーチファクト除去の手順によって記録から自動的に削除されます。このプロットは、左チャンネルのEPOCHにわたる平均信号と、すべての許容可能な試行で平均化された右チャンネルを示しています。参加者グループにおいて、言語活性化期間は緑色で網掛けされています。

このパネルは、ドップラー速度の左側から右側を引いた差分を示しています。側性計算における関心領域の期間も緑色で描かれています。差分速度を囲むグレーの網掛け部分は、平均値の標準誤差を表しています。

この手法は、適切に習得すれば、実施に約30分で完了できます。本手法は、発達神経心理学の研究者が未就学児における脳の側性化を探索するための道を切り開きました。