이 프로토콜은 맞춤형 확산 상관 분광법 계측기를 사용하여 인간 전두엽 피질에서 휴식 상태 기능 연결을 측정하는 방법을 보여줍니다. 이 보고서는 또한 실험의 실질적인 측면과 데이터 분석을 위한 자세한 단계에 대해서도 논의합니다.
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이 논문에서
요약
초록
인간의 뇌에 대한 포괄적인 이해를 얻기 위해, 대뇌 산소 공급과 관련된 핵심 혈역학적 파라미터이기 때문에 대조의 근원으로서 대뇌 혈류(CBF)를 활용하는 것이 요구된다. 산소 화 대비에 기초한 휴식 상태 의 저주파 변동은 기능적으로 연결된 영역 간의 상관관계를 제공하는 것으로 나타났다. 제시된 프로토콜은 광학 확산 상관 분광법(DCS)을 사용하여 인간의 뇌에서 혈류 기반 휴식 상태 기능 연결성(RSFC)을 평가합니다. 인간 전두엽 피질에 있는 CBF 기지를 둔 RSFC의 결과는 두 코르티브에 있는 지역 간 RSFC에 비교된 좌우 지역 RSFC에서 지역 내 RSFC가 상당히 높다는 것을 표시합니다. 이 프로토콜은 인간의 뇌 기능을 연구하기 위해 멀티 모달 이미징 기술을 사용하는 연구자, 특히 소아 인구에 관심이 있어야합니다.
서론
뇌가 휴식 상태에있을 때, 그것은 기능적으로 관련된 지역에서 자발적인 활동의 높은 동기화를 보여줍니다, 근접 또는 거리에서 가까운 위치 할 수있는. 이러한 동기화 영역은 기능 네트워크,1,,2,3,4,,45,56,7,,8,,9로알려져 있습니다. 이 현상은 대뇌혈액의산소 화 수준을 나타내는 혈액 산소 수준 의존 (BOLD) 신호를 사용하여 기능적 자기 공명 영상 (fMRI) 연구에 의해 처음 발견되었다5,10,또한 휴식 상태 기능 적 연결로 알려진 (RSFC). RSFC에 있는 이상은 자폐증11,알츠하이머병
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프로토콜
이 프로토콜은 라이트 주립 대학의 기관 검토 위원회의 승인을 받았으며, 실험 전에 각 참가자로부터 동의를 얻었습니다.
1. 과목 준비
- 피사체의 측정을 시작하기 전에 FD-fNIRS 및 DCS 시스템의 전원을 켜서 최소 10분 동안 예열하십시오(자세한 내용은 섹션 2 및 3 참조). 컴팩트한 DCS 계측기를 사용하여 피사체 측정의 예는 그림 1에나와 있습니다.
- 먼저, 각 피험자의 머리에 대한 내분까지의 내분사이의 거리를 측정하기 위해 테이프 측정을 사용한다(그림2A).
- nasion을 시작점으로 사용하여 잉크 마커로 이니언까지의 거리의 10%인 위치를 표시합니다. 이는 EEG 10/20 몽타주(그림2A)의Fp1과 Fp2 사이의 점을 나타낸다.
- EEG 10/20 캡(재료 표 참조)을사용하여 표시된 점이 Fp1과 Fp2 사이에 있도록 캡을 조정합니다.
- Fp1과 F7(왼쪽 피질) 사이의 점과 Fp2와 F8(오른쪽 피질) 사이의 점을 표시합니다. 이는 우월전두피질과 등쪽 전두엽....
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결과
DCS를 사용하여 기능 적 연결을 측정할 수 있는 가능성은39로성공적으로 평가되었습니다. 9명의 피험자의 전두엽 코르티코에서의 휴식 상태 기능적 연결을 측정하였다. 결과(평균 ±SD)는 좌측(0.64±0.25) 및 오른쪽(0.62±0.23)의 지역 내 영역에서 더 높은 상관관계를 나타내었으며, 왼쪽 (0.32 ± 0.32), (0.34 ± 0.27) 및 오른쪽 (0.34 ± 0.29), (0.34 ± 0.26) 코르티스의 지역 간 영역과 비교. (그림5). 0.8의 힘과 0.05의 유의 수준을 가진 전력 분석도 수행되었으며, 그 결과 표본 크기가 8인 0.82의 전력이 나타났습니다(이 연구에서 분석된 피험자의 수 이하).
지역 간 RSFC와 지역 내 RSFC 간에 유의한 차이가 있는지 테스트하기 위해 상관 관계 값은 Fisher Z 변환을 사용하여 z 값으로 변환된 다음 두 코르티지의.......
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토론
DCS에 의해 측정된 CBF가 RSFC를 정확하게 검출했는지 여부를 확인하기 위해 알려진 RSFC 특성을 가진 뇌의 두 영역을 조사했습니다. DLFC 영역과 DLFC 및 IFC 간의 기능 연결은57,58,,59가있는 것으로 가정합니다. 지역 내 연결은 일반적으로 더 높기 때문에 왼쪽 및 오른쪽 DLFC 내의 두 사이트 간의 연결이 선택되었습니다. 또한 지역 간 연결이 약한 것으로 알려져 있기 때문에 IFC와 DLFC 간의 연결이 선택되었습니다.
DCS 기술은 DLFC 영역 내에서 높은 연결성이지만 IFC 영역과 DLFC 영역 간의 연결성은 낮았으며, 이는 fMRI와 같은 다른 방법과 유사한 연구와 일치합니다. 이러한 결과는 인간에서 RSFC를 평가하는 비침습적 수단으로서 DCS의 잠재력을 입증한다. fNIRS와 같.......
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공개 사항
저자는 경쟁적인 재정적 이익을 선언하지 않습니다.
감사의 글
저자는 오하이오 이미징 연구 및 혁신 네트워크 (OIRAIN, 667750) 및 중국의 국립 자연 과학 재단 (No. 81771876)에 오하이오 제 3 국경에서 재정 지원을 인정하고 싶습니다.
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재료
| 이름 | 회사 | 카탈로그 번호 | 댓글 |
|---|---|---|---|
| 3D 프린팅 프로브 | 사내 | N/A | 3D 프린팅 PLA 프로브(Craftbot, Craft unique) |
| 785nm, 100mW, CW, FC 결합 레이저 | CrystaLaser | DL785-100-S | DCS 구성 요소(광원) |
| 자동 상관기 | Correlator.com | Flex05-8ch | DCS 구성 요소(g2 곡선을 PC로 출력) |
| 데이터 수집 GUI | 사내 | N/A | GUI를 실행하기 위해 LabVIEW로 코딩 DCS 시스템 |
| 데이터 분석 소프트웨어 | 내 | N/A | RSFC 결과를 얻는 데 사용되는 Matlab 코드 |
| EEG 전극 캡 | OpenBCI | N/A | EEG 메쉬 캡(표준 10/20 위치 |
| 포함) 다중 모드 광섬유 | OZ 광학 | QMMJ-3,2.5-IRVIS-600/630-3PCBK-3 | DCS 구성 요소(소스 광섬유) |
| Oxiplex 교정 팬텀 | ISS | 75019, 75020 | 2 PDMS 세트 캘리브레이션 팬텀 |
| Oxiplex 근육 프로브 | ISS | 86010 | 4채널 근육 프로브 |
| Oxiplex 산소 농도계 | ISS | 95205 | FD-fNIRS(690nm, 830nm) |
| 파워 미터 | Thorlabs | PM100D | 레이저 광 전력 조절기 |
| 센서 카드 | Thorlabs | F-IRC1-S | 레이저 IR 빔 뷰어 |
| 단일 모드 광섬유 | OZ 광학 | SMJ-3S2.5-780-5/125-3PCBK-3 | DCS 부품(검출기 파이버) |
| 단일 광자 계수기 | Excelitas | SPMC-NIR-1x2-FC | DCS 부품(검출기) |
참고문헌
- Cohen, A. L., et al. Defining functional areas in individual human brains using resting functional connectivity MRI. NeuroImage. 41 (1), 45-57 (2008).
- Pizoli, C. E., et al.
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재인쇄 및 허가
