Name: 사용자 정의 크기 MEG 사전 - 학교 어린이 Neuromagnetic 뇌 기능의 측정 (동영상) | JoVE Journal
Uploaded: 2010-02-19T17:10:00.000+00:00
Duration: 14 min 15 s
Description: 배우세요 어린이용 맞춤형 MEG 시스템을 활용한 뇌 기능 측정 방법으로 언어 습득 메커니즘을 연구합니다. 이 비침습적 기술은 3~6세 유아의 신경활동을 정밀하게 기록하여 조기 뇌 발달 과정을 이해하는 데 활용됩니다.

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이 작품은 호주 연구위원회 링키지 인프라 장비 및 시설 그랜트 LEO668421 및 호주 연구위원회 링키지 프로젝트 부여 LP0669471에 의해 지원되었다. 저자는 기꺼이 KIT - 맥쿼리 브레인 연구소를 설립에 기술과 요코 전기 주식 회사의 가나자와 연구소의 협력을 인정합니다.

이 지침은 장비와 magnetoencephalography (MEG)를 사용하여 유아의 두뇌인지 기능을 측정하기위한 절차를 설명합니다. 첫째, 우리는 어린이인지 기능의 실험 테스트를 들고 때 고려해야 할 일반적인 지침과해야 문제를 토론합니다. 둘째, 우리는 4 년 된 아이들의 동기 부여와 행동 용량 MEG 데이터 수집의 요구 사항을 정렬하기 위해 개발된 프로토콜을 설명합니다. 1. MEG와 어린 자녀를 공부에 대한 일반적인 고려 사항 깨어 건강한 아이와 함께 작업할 때 메그 연구자들은 독특한 도전의 숫자를 얼굴. 먼저, 스탁 및 기능 실습 환경은 어린 아이들을 위협하거나 놀라게 할 가능성이 높습니다. 둘째, 실험 MEG 연구의 기본 요건은 운동의 제한을 포함하고 적극적으로 많은 성인들이 지루하고 불편 발견되는, 장기간 작업 조건을 참석. 자녀를 공부하면 그것은 자녀의 능력과 한계에 대한 실험 절차를 적응하기 위해 필수적됩니다. 이 섹션에서는, 우리는 데이터 수집 세션에 참여하기 위해 주제를 준비에 관련된 초기 단계를 설명합니다. 1.1 친하게 함 / 교육 세션 : 유치원 어린이들을위한 친하게 함 / 교육 세션 전에 실제 데이터 수집 세션 예정입니다. 이 세션은 아이가 자신의 속도로 환경 연구원에 익숙해질 수 있습니다. 우리는 연구자에 아이와 부모를 소개하고 실습 환경 및 루틴으로 그들을 숙지. 소개 세션이 끝날으로 부모와 자녀가 참여에 관련된 모든 단계를 이해하고 그들이 데이터를 기록하는 동안 기대해야하는지 알고 있습니다. 처음 방문하는 동안, 아이가 수줍음이나 불안 나타나는 경우들이 더 편안하게 때까지, 우리는 놀이의 기간이 있습니다. 그렇다면, 우리는 모든 단계의 도입과 함께 진행합니다. 환경 설명하기 1.2 : 자녀에게 MEG 환경을 설명하려면, 우리는 주변 환경에 대한 어린이 친화적인 정당화를 제공하는 테마를 사용합니다. 예를 들어, MEG 시스템은 일부 생소한 이벤트가 발생할 수 있습니다 우주 모험에 아이들을 데리고 기다리고 우주선이다. 실험실은 또한 벽 스티커, 장난감 (그림 1)으로 장식하고 있으며, 그것은 전용 놀이방이 있습니다. 자녀에게 이야기하면, 우리는 어린이들이 쉽게 이러한 대신 '마커 코일 모자'대신 '최소화 운동'의 '동결'과 '우주 비행사 헬멧'으로 이해할 수있는 그 언어를 사용합니다. 1.3 아이와 부모에게 절차를 설명 : 우리는 아이와 부모 자녀가 자기 (磁气) 차폐 실 (MSR) 내부되기 전에 촬영하는 단계를 보여줍니다. 첫 번째 단계 중 하나는 제목의 머리에 다섯 마커 - 코일 모자를 맞게되며 이러한 코일은 MEG 헬멧 안에 주제의 머리의 위치를​​ 나타냅니다. 아이의 도움으로, 우리는 디지털 인형의 머리 모양, 그리고 우리는 아동과 MSR / 우주선에 인형을 동반 부모를 초대합니다. 일단 MSR 안에서, 우리는 영화를 감상하기 위해 헬멧 내부에 인형의 머리를 놓으십시오. 그들은 인형과 함께 영화를보고 싶은 경우 다음 아이를 부탁드립니다. 아이가 편안하고 편안하고 부모가 우리의 프로토콜에 만족하는 경우, 우리는 그들이 우주선 안에서 게임을하고 그들이 우리 실험실을 방문 다음 시간을 초대합니다. 1.4 통합 문서 : 우리 아이가 테스트 세션 동안 걸립니다 단계를 보여주는 공간 모험 테마를 기반으로 통합 문서를했습니다. 아동은 가정을 가지고 다음 방문에 대비하여 자신의 부모와 그들을 통해 작동하도록 이러한 worksbooks 제공됩니다. 통합 문서의 목적은 테스트를 위해 세 가지 주요 요구 사항의 중요성을 강조하는 것입니다 :) MSR 안에 어떤 철재료의 소지를 없애기, B) 정확한 데이터를 공동 등록 및 C를 보장하기 위해 마커 코일 모자의 배치)과 디지털화 및 데이터 수집 중에 여전히 남아의 중요성. 2. 예비 학교 세 어린이 MEG 신호를 측정 프로토콜 데이터 수집 및 실험 작업을하는 동안 사용되는 2.1 장비 마커 - 코일 총액 : 제목의 구조 정보 (예 : MRI 또는 디지털 머리 모양) 다섯 코일의 집합 MEG 데이터를 정렬하기 위해서는 자녀가 MEG 헬멧 안에 착용하는 수영 모자에 배치됩니다. 이러한 코일은 기준점 역할과 위치는 제목의 머리가 인수하는 동안 이동이 얼마나 측정하는 작업 전후 비교됩니다. 디지타이저 : 데이터 수집하기 전에 다섯 마커 코일과 피사체의 머리 모양의 위치가 Polhemus의 F를 사용하여 디지털이다astrak ® 디지타이저 (콜체스터, VT). 디지타이저는 펜 디지타이저 세 수신기, 송신기 및 모션 추적 장치로 구성되어 있습니다. 이 프로세스는 코일의 위치를​​ 측정합니다. 나중에 해당 위치는 취득한 자기 데이터와 머리 모양을 정렬하는 MEG에 의해 얻은 위치 정보에 대해 일치하고 있습니다. 어린이 MEG 시스템 : 데이터 수집이 전체 헤드 아이 MEG 시스템 (KIT, 카나자와, 일본)를 사용하여 수행됩니다 [2]. 데이터는 0.03 Hz에서와 200Hz 사이의 필터 온라인 밴드 패스와 1000Hz의 샘플링 레이트에서 연속적으로 취득됩니다. 마커 코일 위치는 머리의 움직임을 측정하는 음반 이전과 이후를 얻을 수있다. 머리의 움직임은 5mm보다 큰 경우에는 데이터가 거부됩니다. MEG 시스템 주변 장치 : 실험 자극은 프레 젠 테이션을 사용하여 PC와 제어 ® (Neurobehavioral 시스템, 알바니, CA). 영상 입력은 MSR 밖에 앉아 및 MSR 화면에 반영하는 프로젝터로 전달됩니다. 청각 자극이 Etymotic 연구 모델로 전달됩니다 ER - 30 아기 크기의 거품 earpieces (Etymotic 연구 주식 회사, 엘크 그로브 빌리지, IL)가 장착되어 삽입 이어폰. 아이가 지속적으로 폐쇄 회로 카메라에 의해 감시와 실험자가 마이크를 통해 자녀와 통신합니다. 2.2 데이터 수집 : 데이터 레코딩 세션은 다음 단계를 포함 : I를 단계 : 전에 자녀의 도착 그것은 모든 컴퓨터, 소프트웨어 및 장비 마자 아이가 도착하는대로 실험을 시작할 준비를하는 것이 중요합니다. 아이와 부모가 실험실에있는 동안 일반적인 추천으로, 두 경험이 연구자들은 존재한다. 연구원, 부모와 자녀 사이에 명확한 커뮤니케이 션이 실험의 성공을 위해 매우 중요합니다. 단계 II : 아이가 도착한 후 <ol><li> 동의 양식에 서명하고 부모가 질문이 있으시면 경험이 있는지 확인합니다. </li><li> 아이가 첫 회의 동안이나 책자에 소개된 모든 단계를 기억하고 기억하지 않는 어떤 reintroduces 경우 실험자가 확인합니다. 디지털화 및 데이터 수집 동안 운동을 동결하거나 최소화의 중요성이 강조됩니다. 이것은 인형을 사용하여 시연 수 있습니다. </li><li> 아이가 (번쩍 이는 패치 의류, 보석, 주머니 안에서 잊혀진 장난감, 머리 핀 등) 어떤 철재료를 가지고있다면 그 다음, 실험자가 확인합니다. 그들이 철재료를 포함 의복의 부분을 가지고있다면, 우리는 MEG 안전 복장으로 그들을 제공합니다. 부모가 실험 중에 자녀를 동반하고자한다면, 우리는 그들이 또한 철재료를 제거되었는지 확인합니다. </li></ol> 단계 III : MSR 내부 작업을 수행할 수있는 아이가 준비하기 <ol><li> 실험자들은 5 마커 코일을 보유하고 뚜껑을 맞는 데요. </li><li> 실험자의 마커 코일의 위치와 아이의 머리 모양을 디지털화. 고정된 위치에 헤드를 유지하기 위해, 우리는 세 수신기가 장착되어되었습니다 목 괄호를 사용합니다. 정기적으로 좋은 머리 모양을 얻기 위해 운동 또는 '동결'을 최소화의 개념을 강화하는 것이 중요합니다. 그 아이는 '동결'에서 좋은 일을위한 스티커로 보상을받을 수 있습니다. </li><li> 그 아이는 MSR를 입력 초대합니다. 이어폰이 삽입되고 아이가 위로 향한 위치에 MEG 듀어 헬멧에 위치합니다. </li><li> 아이가 MEG 헬멧 내부의 머리를 가진 편안하게 누워되면, 마커 코일들은 전원 장치에 연결되고 MSR 도어가 닫힙니다. 한 실험자는 전체 세션 동안 방에있는 (그리고 원하는 경우에도 부모) 남아 있습니다. </li><li> 설치하는 동안 데이터 수집 블록 사이 엔터테인먼트, 영화나 만화는 MSR 다시 프로젝션 스크린에 투영 수 있습니다. </li></ol> 단계 IV : 실험 실행 <ol><li> MSR 도어가 닫혀되면, 오징어는 약혼 및 데이터 수집이 시작됩니다. </li><li> 어린이 영화 coregistration의 사전 시험 MEG 신호가 디지털 헤드 모양 coregistered 수 있는지 확인하기 위해 실시됩니다 시계로. 이 pretest은 MEG 시스템 표시된 위치와 디지털 동안 얻은 마커 코일의 위치를​​ 일치로 구성되어 있습니다. </li><li> 아이의 머리가 제대로 헬멧 내부에 위치되는 첫 번째 테스트 프로그램되면, 연구자는 실험을 시작할 수 있습니다 : (A) 영화가 음소거되어, 그들은 "게임을"준비하는 경우 (B) 연구원이 아이를 묻습니다; 게임이 시작되면 (C), 실험자 정기적으로 피드백과 어린이를 제공합니다. 예를 들어, 아이가 문장의 연속을 듣고, 그리고 바로 그들이 소리로 '치즈'같은 목표 단어를 반복하라는 요청을받을 수 있습니다. 이러한 대상 단어 잡기 트라이의 하위 집합에 포함된탐사선이 작업에 배려를 계속하지만 ALS가 최종 분석에 포함되지 않습니다. </li><li> 작업이 완료되면, 다른 마커 코일 측정은 머리 위치와 움직임을 모니터하는 수행됩니다. </li><li> 오징어가 해지되면, MSR 도어가 열립니다와 자녀들은 좋은 작품을위한 상품을 선택할 수있는 놀이방에 초대합니다. </li></ol> 3. 대표 결과 저희 연구실의 대표적인 연구는 아동 언어 논리의 개발 연구이 프로토콜을 사용합니다. 3-4년 세 스물 여섯 어린이 (4 세 세 5개월을 의미)은 적어도 하나의 인수 세션에 참여했습니다. 그 아이들의 17 두 번째 테스트 세션에 반환 다섯 세 번째 테스트 세션에 왔어요. 평균 머리의 움직임은 잘 5mm 임계값 내에서 미만 3.7 mm (SD 3.1 mm)였다. 5mm보다 큰 움직임 유사 5.5 mm에서 15mm (= 8.6mm, SD = 2.5 mm를 평균)까지로, 세션의 4.5 %에서 발생했습니다. <img src="/files/ftp_upload/1693/1693fig1.jpg" alt="그림 1" data-altupdatedat="1787634011000" data-alt="그림 1"> 그림은 1. MSR과 MEG 투구는 스티커와 부드러운 장난감을 장식하고 있습니다. <img src="/files/ftp_upload/1693/1693fig2.jpg" alt="그림 2" data-altupdatedat="1787634011000" data-alt="그림 2"> 그림 2. 성인 크기의 MEG (왼쪽)에서 네 살짜리 소녀. 움직임과 머리와 헬멧 사이의 거리를 최소화하기 위해 그녀의 머리의 상단에있는 패딩을 확인합니다. 오른쪽 그림은 아이 MEG에서 같은 소녀를 보여줍니다.

<ol><li>Hämäläinen, M., Hari, R., Ilmoniemi, R. J., Knuutila, J., Lounasmaa, O. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Magnetoencephalography-+theory%2C+instrumentation%2C+and+applications+to+noninvasive+studies+of+the+working+human+brain%5BTitle%5D)+AND+%22Rev.+Mod.+Physics%22%5BJournal%5D)">Magnetoencephalography- theory, instrumentation, and applications to noninvasive studies of the working human brain.</a> Rev. Mod. Physics. 65 (2), 413-497 (1993).</li>
<li>Johnson, B. W., Crain, S., Thornton, R., Tesan, G., Reid, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Measurement+of+brain+function+in+pre-school+children+using+a+custom+sized+whole-head+MEG+sensor+array%5BTitle%5D)+AND+%22Clin.+Neurophysiol%22%5BJournal%5D)">Measurement of brain function in pre-school children using a custom sized whole-head MEG sensor array.</a> Clin. Neurophysiol. , (2009).</li>
<li>Kado, H., Higuchi, M., Shimogawara, M., Haruta, Y., Adachi, Y., Kawai, J., Ogata, H., Uehara, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Magnetoencephalogram+system+developed+at+KIT%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+Trans.+Appl.+Supercond%22%5BJournal%5D)">Magnetoencephalogram system developed at KIT.</a> IEEE Trans. Appl. Supercond. 9, 4057-4062 (1999).</li>
<li>Uehara, G., Adachi, Y., Kawai, J., Shimogawara, M., Higuchi, M., Haruta, Y., Ogata, H., Kado, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Multi-Channel+SQUID+Systems+for+Biomagnetic+Measurement%5BTitle%5D)+AND+%22IEICE+Trans.+Electr%22%5BJournal%5D)">Multi-Channel SQUID Systems for Biomagnetic Measurement.</a> IEICE Trans. Electr. E86-C, 43-54 (2003).</li>
</ol>

이 프로토콜은 건강한 정신 사년 된 아이인지 뇌 기능의 측정을 용이하게하기 위해 설계되었습니다. 우리는 사전에 학교 세 어린이의 머리에 맞게 설계된 사용자 정의 크기 MEG 시스템을 사용합니다. 이 시스템을 통해 어린이 친화적인 실험실 환경 및 능력과 아동의 동기에 적응 프로토콜, 우리는 아주 작은 데이터가 현재가되는 연령 범위에서인지 뇌 기능을 측정 할 수 있습니다. KIT - 맥쿼리 시스템은 사전에 학교 세 아이들과 함께 사용하기 위해 크기의 첫 번째 전체 헤드 시스템을 사용자 정의합니다. 자녀를 공부에 대한 사용자 정의 헬멧 듀어의 세 가지 주요 장점이 있습니다. 첫째, 센서 구성의 작은 반경 아이의 머리 neuromagnetic 신호의 범위에 오징어 센서를 제공합니다. 둘째, 작은 헬멧은 듀어에 아이의 머리의 전체 삽입하실 수 있습니다. 전체 삽입 때문에 (그림을 참조하십시오. 2) 어린이에 거리를 어깨에 작은 왕관의 성인 듀어 헬멧에 방지합니다. neuromagnetic 신호가 거리로 급속히 감쇠하기 때문에이 두 요소 MEG를 사용하여 두뇌 활동을 기록에 기초하고 있습니다. 셋째, 맞춤형 아동 헬멧 머리의 대칭 위치에 에이즈 및 듀어 내에서 아이의 머리 움직임의 자유를 제한합니다. 이러한 기능은 크게 설정, 포지셔닝 및 어린이 MEG 신호의 측정을 용이하게합니다. 사용자 정의 크기의 자녀 MEG 시스템의 출현은인지 신경 과학의 중요한 발전이다. 방사성 물질이나 강한 자기장을 고용 대체 기능 neuroimaging 기술은 어린 아이와 함께 일상에서 사용하기에 적합하지 않을 수 있습니다. MEG가 완전히 수동적 측정 기법이기 때문에 조직을 개발하기 위해 더 생각할 수있는 위험이 없습니다. 기존의 성인 MEG 시스템은 어린이와 함께 사용하기 위해 적합하지 않기 때문에 건강한 취학전 세 어린이의 아주 작은 MEG 데이터는 현재 있습니다. 어린이 MEG 시스템은 우리가인지 기능의 정상 및 병적인 개발에 새로운 통찰력을 제공 뇌 활동의 극적인 구조가 발생 연령에서에서 뇌의 기능을 연구하실 수 있습니다.

<table><tbody><tr><td>소아용 전두부 MEG</td><td>금자와 기술원 (Kanazawa) 및 Yokogawa Electric Corporation (Tokyo)</td><td>Model PQ1064R-N2m</td><td></td></tr><tr><td>자기 차폐실</td><td>Fujihara Co. Ltd.</td><td></td><td></td></tr><tr><td>디지타이저</td><td>Polhemus (Colchester, VT)</td><td>Fastrack</td><td></td></tr><tr><td>실험 제어 소프트웨어</td><td>Neurobehavioral Systems</td><td>Presentation</td><td></td></tr><tr><td>이어폰</td><td>Etymotic Research Inc.</td><td>ER-30</td><td></td></tr></tbody></table>

사용자 정의 크기 meg 사전 - 학교 어린이 neuromagnetic 뇌 기능의 측정

Measurement Of Neuromagnetic Brain Function In Pre-school Children With Custom Sized MEG

Magnetoencephalography 대뇌 피질의 활동 [1]와 관련된 자기장을 감지하는 기술입니다. 두뇌의 electrophysiological 활동은 전기 필드를 생성 - 그들 수반하는 자기장 - - electroencephalography을 (EEG)를 사용하여 기록 수 MEG에 의해 감지. MEG 신호를 양자 간섭 장치 (오징어)을 초전도로 알려진 특수 센서에 의해 감지됩니다. 초전도 센서는 -270에서 액체 헬륨과 냉각 요구 ° C. 그들은 vacumm - 절연 헬멧 액체로 가득입니다 듀어라는 안에 포함되어 있습니다. 오징어는 헬륨 냉각수의 헬멧 듀어 내부 고정 위치에 배치하고 있으며, 주제의 머리는 MEG 측정을위한 헬멧 듀어 내부에 배치됩니다. 헬멧 듀어는 반대 제약을 모두 만족하는 크기 여야합니다. 확실히, 그것은 대부분 또는 모두 공부하게 될 인구의 머리에 맞게 충분히 크게해야합니다. 그러나 헬멧은 또한 그들이 측정되는 작은 대뇌 분야의 범위 내에서 오징어 센서의 대부분을 유지하기 위해 충분히 작은되어야합니다. 기존의 전체 헤드 MEG 시스템은 성인 머리의 90 % 이상을 수용할 수 있도록 설계되었습니다. 그러나 어른이 시스템은 잘 그의 머리가 성인보다 작은 반경 몇 cm를 미리 학교 chidren에서 뇌 기능을 측정하기에 적합하지 않습니다. 맥쿼리 대학교 KIT - 맥쿼리 브레인 연구소는 사전에 학교 아이들의 머리에 맞게 크기 MEG 시스템 사용자 정의를 사용합니다. 이 아이 시스템은 50mm의 기준 64 1 차 축 gradiometers있다 [2]와 일반 성인 사이즈 MEG 시스템과 함께 자기 (磁 气) - 차폐된 방 (MSR) 안에 포함되어있다 [3,4]. 자녀를 공부에 대한 사용자 정의 헬멧 듀어의 세 가지 주요 장점이 있습니다. 첫째, 센서 구성의 작은 반경 아이의 머리의 neuromagnetic 신호의 범위에 오징어 센서를 제공합니다. 둘째, 작은 헬멧은 듀어에 아이의 머리의 전체 삽입하실 수 있습니다. 전체 삽입 때문에 어린이 거리를 어깨에 작은 왕관의 성인 듀어 헬멧에 방지합니다. neuromagnetic 신호가 거리로 급속히 감쇠하기 때문에이 두 요소 MEG를 사용하여 두뇌 활동을 기록에 기초하고 있습니다. 셋째, 맞춤형 아동 헬멧 머리의 대칭 위치에 에이즈 및 듀어 내에서 아이의 머리 움직임의 자유를 제한합니다. 아이들의 동기 부여와 행동 용량 데이터 수집의 요구 사항을 일치 프로토콜과 함께 사용할 경우, 이러한 기능은 크게 설정, 포지셔닝 및 MEG 신호의 측정을 용이하게합니다.

어린이를위한 사이즈 MEG 시스템의 출현은 두뇌 개발을 연구하는 것이 중요합니다 새로운 기회를 엽니다. 함께 아이들의 용량 실험 요구 사항을 일치 프로토콜과 새로운 시스템은, 6-3 세 건강, 깨어있는 아이인지 및 언어 과정을 연구하는 데 사용할 수 있습니다.

사용자 정의 크기 MEG 사전 - 학교 어린이 Neuromagnetic 뇌 기능의 측정

뇌자도(Magnetoencephalography)는 피질 활동과 관련된 자기장을 검출하는 기술입니다 [1]. 뇌의 전기생리학적 활동은...

안녕하세요, 저는 Steven Crane입니다. 저는 KIT Macquarie 뇌 연구소의 공동 소장입니다. 본 연구소는 호주 시드니의 Macquarie 대학교 내 Macquarie 인지 과학 센터 소속입니다.안녕하세요, 저는 맥쿼리 대학교 맥쿼리 인지과학 센터에서 근무하는 Illa Dessan입니다. 안녕하세요, 저는 맥쿼리 인지과학 센터에서 근무하는 Melanie Reed입니다. 저희는 맥쿼리 대학교에서 2세에서 6세 사이 아동의 빠른 언어 습득의 기초가 되는 뇌 기전을 연구하기 위해 뇌자도 또는 MEG를 사용하고 있습니다.MEG는 뇌 피질에서 생성되는 자기장을 측정합니다. MEG를 통해 우리는 언어 처리 과정 중 어느 뇌 영역이 활성화되는지, 그리고 이러한 서로 다른 영역들이 어떻게 상호작용하는지 관찰할 수 있습니다. 뇌 영상 시스템을 사용하여 어린 아이들을 대상으로 연구할 때에는 두 가지 어려움이 있습니다.첫째로, 일반적인 실험실 환경은 아동 친화적이지 않습니다. 둘째로, MEG 연구에 참여하려면 아동은 움직임을 최소화하도록 지시받아야 하며, 장시간 동안 과제에 집중해야 합니다. 따라서 아동이 즐겁게 참여하면서도 MEG를 사용할 수 있게 하는 프로토콜을 개발하는 것이 저희에게 중요했습니다.그럼에도 불구하고, MEG의 이점은 이러한 어려움을 훨씬 상회합니다. MEG는 매우 높은 시간 분해능과 우수한 공간 분해능을 갖추고 있어 아동의 뇌 기능을 측정하는 데 매우 유용한 도구이며, 완전히 비침습적이기 때문에 아동의 신경 조직에 가해질 수 있는 위험이 전혀 없습니다. MEG와 달리, 다른 신경 영상 기법들은 강한 자기장과 방사성 의약품을 사용하므로 어린 아동에게 위험할 수 있습니다.본 아동용 MEG 시스템의 핵심 특징 중 하나는 어린 아이들이 사용할 수 있도록 특별히 설계되었다는 점입니다. 이 맞춤형 크기의 시스템은 카나와 공과대학 및 요코가와 전기 corporation과의 협력을 통해 개발되었습니다. 다음 영상에서는 왜 아동을 위한 맞춤형 MEG 시스템 개발이 필요했는지 설명하고, MEG 시스템 연구를 위해 아동을 어떻게 준비시키는지 보여드리겠습니다.앞으로 몇 분 동안 저희와 함께 실험실을 살펴보겠습니다. 어린이들이 저희 연구 참여를 즐겁게 느낄 수 있도록 저희가 취한 조치들을 설명해 드리겠습니다. 실험실에는 동일한 자기 차폐실 내에 두 대의 MEG 시스템이 설치되어 있습니다.성인용 시스템은 MEG 헬멧 내부에 고르게 분포된 160개의 센서로 구성되어 머리 전체를 커버합니다. 어린이용 MEG 시스템은 이와 유사한 구조를 가지고 있으나, 64개의 센서로 구성되어 헬멧의 크기가 더 작으며 미취학 아동 및 영유아에게 최적화되어 있습니다. 뇌자도법 또는 뇌자도 영상법은 신경 세포의 활동을 직접 측정하는 신경 영상 기술입니다.MEG는 뇌 피질의 수천 개의 활성 뉴런에서 생성되는 희미한 자기장을 검출하고 증폭할 수 있습니다. 이러한 약한 자기장의 검출은 SQUID 또는 초전도 양자 간섭 장치라고 알려진 특수 센서를 통해 쉽게 이루어집니다. MEG 시스템을 구동하기 위해서는 초전도 기술이 필요합니다.센서는 영하 270 °C의 액체 헬륨을 이용한 냉각이 필요합니다. 다음 순서는 매주 수행해야 하는 액체 헬륨 시스템 재충전 과정을 보여줍니다. 액체 헬륨은 MEG 시스템 운영 비용의 대부분을 차지합니다.뇌에서 발생하는 자기장은 현대 실험실의 모든 장비에서 생성되는 자기장에 비해 매우 작습니다. 이는 MEG 시스템이 반드시 자기 차폐실 내에 설치되어야 함을 의미합니다. 본 연구실의 차폐실은 세 층의 perlo와 한 층의 구리로 구성되어 있습니다.해당 룸의 무게는 약 8.5톤이며, 이 무게를 견디기 위해 실험실 바닥을 특별히 보강해야 했습니다. 자기 차폐실의 비용은 MEG 시스템 전체 자본 비용의 3분의 1에서 절반 정도를 차지합니다. 룸 측면에는 여러 개의 포트가 있어 시각적 자극을 룸 내부로 투사하거나 광섬유 케이블을 통해 다른 종류의 장비를 작동시킬 수 있습니다.MEG는 뇌의 활성 세포에서 생성되는 자기장을 측정합니다. 이와 유사한 기술인 뇌파검사(EEG)는 이러한 자기장의 전기적 성분을 측정합니다. EEG는 훨씬 단순하고 비용이 적게 드는 기술이지만, 뇌 내 활동의 위치를 국소화하는 MEG의 능력은 갖추고 있지 않습니다.더 큰 어린이와 성인을 대상으로 하는 연구에서는 흔히 EEG와 MEG를 동시에 기록합니다. 하지만 미취학 아동의 경우 EEG 설정에 소요되는 시간이 매우 길기 때문에 이는 일반적으로 실용적이지 않습니다. MEG는 액체 헬륨에 잠겨 있는 센서를 사용하므로, 센서들이 진공 밀봉된 절연 헬멧 도어 내의 고정된 위치에 자리 잡고 있기 때문입니다.표준 성인용 MEG 시스템의 헬멧은 성인 머리의 약 95%를 수용할 수 있도록 설계되었습니다. 이는 가장 크거나 작은 머리의 경우 성인용 헬멧에 잘 맞지 않는다는 것을 의미합니다. 특히 미취학 아동의 경우 머리 반지름이 성인보다 2~3cm 정도 더 작기 때문에 이러한 문제가 두드러집니다.MEG 신호는 거리와 함께 매우 빠르게 감쇠하기 때문입니다. 이는 성인용 헬멧의 많은 센서들이 어린이의 뇌에서 발생하는 신호를 측정하는 데 효과적이지 않을 것임을 의미합니다. 또 다른 문제는 어린이들이 측정 세션 동안 커다란 헬멧 내에서 머리를 움직일 가능성이 더 높다는 점입니다.이로 인해 MEG 신호의 저하가 발생합니다. 이 클립은 성인용 시스템의 MEG 센서를 보여줍니다. 어린이의 머리와 비교했을 때, 많은 센서가 머리 표면에서 상당히 멀리 떨어져 있음을 알 수 있습니다.이것이 바로 미취학 아동의 머리 크기에 맞게 맞춤 제작된 MEG 헬멧 제작 장치를 만드는 것이 가치 있는 이유입니다. 이 영상에서 보시는 바와 같이, 본 연구의 아동용 MEG 시스템 센서들은 모두 머리 표면에 매우 가깝게 위치해 있습니다. 실험을 시작하기 전에 몇 가지 단계가 완료되어야 합니다.MSR 내부에서 아동이 철성분을 포함한 물건을 소지하고 있는지 확인합니다. 주머니에 무엇이 들어있나요? 없다고 합니다. 그리고 두 번째 확인을 거칩니다.아동에게 5개의 마커 코일이 포함된 캡을 씌웁니다. 그다음 아동의 머리 형태를 디지털화하거나, 저희가 흔히 말하는 머리 그림을 그립니다. 그런 다음 타이(tie)를 준비하는 동안 아동을 MSR 또는 우주선 모양의 장치 안에 들어가 게임을 할 준비를 하게 합니다.MSR 내부의 상단 스크린에서 피험자가 선택한 영화가 상영됩니다. 피험자가 편안하게 누우면 문을 닫고 데이터 수집을 시작합니다. 실험은 보통 약 20분 동안 진행됩니다.우리는 아이가 무음 영화를 시청하는 동안 우주선 안에서 게임을 하도록 제안합니다. 본 실험의 경우, 아이들은 일련의 문장들을 주의 깊게 듣고 'cheese'라는 단어가 들리는 즉시 해당 단어를 반복해 말합니다. 원숭이의 배낭에서 치즈 냄새가 납니다.잘 되었습니다. 당근 치즈, 아주 잘 하셨습니다. 아이의 가슴 위에 보이는 플라스틱 튜브를 통해 아이의 귀로 전달되는 음성 발화와 같은 음향 자극이 제공됩니다. 튜브를 아이의 귀 내부에 맞추기 위해 아동용 폼 이어피스를 사용합니다.데이터 수집 과정 동안, 폐쇄 회로 비디오를 통해 아동을 지속적으로 모니터링하며, 실험자는 마이크를 통해 아동과 소통할 수 있습니다. MEG 측정 전에 수영모에 5개의 마커 코일을 고정하고, 이를 아동의 머리에 씌웁니다. MEG 측정 중에는 이러한 코일을 사용하여 데이터 수집 전반에 걸쳐 머리의 위치와 움직임을 측정하고 모니터링합니다.연구자와 부모는 희망하는 경우 차폐실 내에서 항상 아동과 함께 머뭅니다. 이는 아동이 편안함을 느끼게 하고 움직임을 최소화하기 위함입니다. 실험이 끝나면, 과제를 올바르게 수행한 아동들에게 보상으로 상품을 제공합니다.그렇다면 어떤 스티커를 선택하시겠습니까? 여기 하나, 저기 하나가 있습니다. 미취학 아동을 겪어보신 분들이라면 아이들의 첫 번째 선택이 자기 차폐실 안에 가만히 누워 있는 것이 아닐 거라는 점을 잘 아실 것입니다.우리는 환경과 과정 모두를 어린이 친화적으로 만들기 위해 여러 가지 기법을 사용합니다. 실험실은 어린이 친화적인 스티커와 봉제 인형들로 꾸며져 있습니다. 테스트는 실험실을 3회에서 5회 방문하여 진행합니다.첫 번째 방문은 보통 아동에게 연구원들과 MEG 환경을 소개하는 시간으로 활용됩니다. 아동은 장난감, 동물 곰, 또는 개구리 커밋을 관찰합니다. 앞으로 진행하게 될 모든 단계를 상세히 안내합니다.우리는 테스트 세션을 위한 테마를 도입합니다. MEG 시스템은 아이들을 우주 모험으로 데려가기 위해 대기 중인 우주선입니다. 우리는 이 테마를 바탕으로 우리가 진행할 단계를 설명하는 작업 책자를 준비했으며, 그 주변을 크레파스로 그리게 합니다.여러분의 머리 그림을 그리는 것과 같습니다. 디지털화와 테스트가 진행되는 동안 아이들이 가만히 유지하는 것이 매우 중요합니다. 자, 이제 그대로 멈춰주세요.이렇게 멈출 수 있을까요? 아이들에게 어떻게 멈추는지 보여달라고 요청하며 이를 전달합니다. 잘했습니다.상당히 훌륭합니다. 냉동 과정이 중요합니다. 실험실을 방문할 때마다 냉동 가능 여부의 중요성이 강조됩니다. 또한, 아이들이 실험의 각 단계를 이해하도록 하는 것이 중요합니다.우리는 아이들이 이해할 수 있는 언어를 사용하여 각 단계를 설명합니다. 예를 들어, 마커 코일이 들어 있는 캡을 우주비행사 헬멧이라고 부릅니다. 이제 우주비행사가 된 기분이 드나요?그리고 저희는 디지털화 작업을 아이들의 머리 사진을 그리는 것이라고 설명합니다. 아이가 수줍음을 타거나 불안해 보일 경우, 실험 내용이 무엇인지 설명하기 위해 인형을 자주 활용합니다. 또한 아이들에게 도움을 요청함으로써 우리가 무엇을 하려 하는지 더 잘 이해할 수 있도록 합니다.아이들은 보통 인형이 자기 차폐실(magnetically shielded room)로 들어가는 것을 돕는 것을 즐거워합니다. 만약 아이가 여전히 자기 차폐실로 들어가는 것을 원하지 않는다면, 아이가 더 편안함을 느낄 때까지 단순히 놀이 시간을 갖습니다. 아이들이 우리 프로토콜의 모든 단계에 익숙해지면, 자기 차폐실 내부에서 수행할 실험 과제를 도입합니다.음. 그래서 계속해서 반복해야 했던 마법의 단어가 무엇이었는지 기억하시나요? 제가 못 들은 것 같은데요. 그렇죠?다시 말씀해 주시겠어요? 네. 치즈요. 예를 들어, 제가 며칠 전에 공원에 갔는데 치즈 한 조각을 봤다고 말한다면, 어떻게 하시겠어요?보시는 바와 같이, 아동을 대상으로 뇌 영상 연구를 수행하려면 전문 기술이 필요하며, 성인 대상 연구에서 일반적으로 사용되는 절차 이상의 과정이 요구됩니다. 첫째, 아동의 머리 크기에 맞고 머리 움직임을 제한할 수 있도록 설계된 맞춤형 MEG 헬멧을 제작하였습니다. 둘째, 벽면 장식과 봉제 인형을 사용하여 연구실 환경을 아동 친화적으로 조성하였습니다.본 연구팀은 어린 아이들의 필요와 동기 부여에 맞게 조정된 방법들을 적용합니다. 저희 실험실은 건강하고 깨어 있는 어린 아이들의 인지적 뇌 기능을 측정할 수 있도록 설계되었습니다. 따라서 요구 사항이 일반적인 소아 신경 영상 촬영에서 접하는 것과는 다소 차이가 있습니다.소아용 MEG 시스템의 등장은 인지 신경과학 분야의 중요한 진전입니다. 이를 통해 뇌 기능의 매혹적이고 급격한 구조화가 일어나는 연령대의 뇌 기능 측정값을 얻을 수 있게 될 것입니다. 현재 우리는 이러한 발달 과정에 대해 알려진 바가 매우 적습니다.우리는 MEG를 사용하여 어린이의 뇌 기능을 연구함으로써 이러한 공백을 메우고자 합니다.

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Research

연구

JoVE Journal

Biology

생물학

출처: 파파델리스, C.,  외, 소아 간질의 바이오마커로서 동시 자기뇌파 및 뇌파검사로 감지된 Interictal 고주파 진동. J. Vis. 특급. (2016). 이 비디오는 뇌파검사(EEG) 및 자기뇌파검사(MEG) 기록을 사용하여 간극을 식별하는 방법을 보여줍니다. 간질 방전(IED) 및 고주파 진동(HFO)을 통해 뇌에서 발작이 발생하기 쉬운 부위를 찾습니다.

 발작이 발생하기 쉬운 뇌 영역을 식별하기 위한 동시 뇌파검사(Electroencephalography and Magnetoencephalography) 

이 문서에서는 인 자기 (MEG)와 편도체의 활동을 기록하는 방법에 대해 설명합니다. 또한이 문서 인식없이 추적 공포, 에어컨, 편도체를 활성화하는 작업을 수행하는 방법에 대해 설명합니다. 인식을 조작하는 마스킹 이전 버전을 사용하여 추적 에어컨 패러다임을 설계 1) : 그것은 3 개의 주제를 다룰 것이다. 자기 뇌파를 사용하여 작업하는 동안 2) 기록 두뇌 활동. 3) 피질 하 구조에서 신호를 복구 할 소스 이미지를 사용하여.

원본 이미지를 사용하여 인 자기와 편도체의 활동을 감지하는 방법

최근 몇 년 동안,인지 신경 과학 실험을 위해 전기 활동을 측정 두피의 피질 소스를 추정에 대한 관심이 증가되고있다. 이 문서에서는 런던 베이비 연구소의 2 개의 세에서 고밀도 뇌파가 취득하는 방법과 녹음이 아이들에있는 대뇌 피질의 소스 추정을 위해 처리하는 방법에 대해 설명합니다.

아이들의 고밀도 EEG 레코딩의 대뇌 피질의 자료 분석

고주파 진동 (HFOs)는 의학적으로 난치성 간질을 가진 소아 환자에서 간질 영역의 식별을위한 수술 전 생체로 등장했다. 동시에 두피 뇌파 (EEG) 및 인 자기 (MEG)와 HFOs의 비 침습적 기록, 감지 및 현지화를위한 방법이 제시된다.

소아 간질의 바이오 마커로 동시 인 자기와 뇌파 감지 간기 고주파 진동

우리는 흥분 그리고 모터 응답 억제 작업 동안 기본 모터 피 질 억제 중지 신호 작업의 과정을 통해 Transcranial 자석 자극을 사용 하 여 계량 하는 실험적인 절차를 설명 합니다.

대뇌 생리학 응답 억제와 관련 된 측정을 위한 온라인 Transcranial 자석 자극 프로토콜

이 문서는 어린이 친화적인 연구 프로토콜 소아 magnetoencephalography (멕) 동안 머리의 움직임을 줄임으로써 데이터 품질을 개선 하도록 설계 된 소개 합니다. 우리 가족 멕 환경에 익숙해지도록, 멕 시뮬레이터를 사용 하 여 여전히 유지 하 고 실시간 머리 움직임 검출 시스템을 사용 하 여 잔여 머리 움직임 인공 물에 대 한 수정에 아이 들을 훈련 한다.

Magnetoencephalography를 사용 하 여 아이 들에 있는 두뇌 기능을 공부

이 문서에서는 자기뇌전도(MEG)를 사용하여 개체 지각에 대한 사전 자극 소스 수준의 영향을 감지할 수 있는 실험을 설정하는 방법을 설명합니다. 자극 재료, 실험 설계, MEG 기록 및 데이터 분석을 다룹니다.

자기뇌전도를 통해 물체 지각에 대한 사전 자극 소스 수준 효과 감지

이 프로토콜은 어린 시절에 낮잠 동안 수면 의존적 기억 통합의 근본적인 신경 메커니즘을 검사하는 데 사용되는 방법을 설명합니다. 그것은 행동 기억 성과에 수면의 효력을 검토하기 위한 절차, 뿐만 아니라 polysomnography 와 actigraphy 둘 다의 응용 및 기록을 포함합니다.

초기 유년기에 낮잠 중 수면 의존적 기억 통합의 근본적인 신경 메커니즘 측정

자기 뇌파(MEG)와 고밀도 뇌파 검사(HD-EEG)는 확증 및 보완 정보를 제공하기는 하지만 동시에 기록되는 경우는 드뭅니다. 여기에서는 MEG 및 HD-EEG를 동시에 기록하기 위한 실험 설정과 약물 내성 간질이 있는 소아의 간질 유발 및 웅변 뇌 영역을 국소화하는 것을 목표로 하는 이러한 데이터를 분석하는 방법론을 설명합니다.

약물 내성 간질이 있는 소아의 수술 전 평가에서 전자기 소스 이미징

당사의 특허 받은 맞춤형 3D 프린팅 헤드기어는 사무실 내 및 원격으로 전달되는 다중 전극 경두개 전기 자극(ME-tES)을 빠르고 안정적으로 전달합니다.

다중 전극 경두개 전기 자극을 위한 맞춤형 3D 프린팅 헤드기어

이 프로토콜은 3세에서 5세 사이의 어린이의 뇌 구조와 기능을 검사하는 데 사용되는 방법을 설명합니다. 이 과정에는 자기공명영상(MRI) 세션을 준비하는 아동 절차, 세션 준비를 위해 가족에게 보내는 자료, 모의 스캐너 교육, 스캔 세션 중 사용되는 방법들이 포함되어 있습니다.

스캐닝 주의사항과 주의 말아야 할 사항: 3세에서 5세 사이의 깨어 있는 아동을 대상으로 한 자기공명영상 활용 뇌 구조와 기능 평가

배우세요 어린이용 맞춤형 MEG 시스템을 활용한 뇌 기능 측정 방법으로 언어 습득 메커니즘을 연구합니다. 이 비침습적 기술은 3~6세 유아의 신경활동을 정밀하게 기록하여 조기 뇌 발달 과정을 이해하는 데 활용됩니다.

사용자 정의 크기 MEG 사전 - 학교 어린이 Neuromagnetic 뇌 기능의 측정

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