Name: Magnetoencephalography를 사용 하 여 아이 들에 있는 두뇌 기능을 공부 (동영상) | JoVE Journal
Uploaded: 2019-04-08T14:00:00.000+00:00
Duration: 8 min
Description: 학습하세요 아동용 자기뇌파검사 프로토콜을 통해 머리 움직임을 최소화하여 고품질 신경영상 데이터를 수집하는 방법을. MEG 시뮬레이터와 실시간 움직임 추적 시스템을 활용하여 어린이 참여자의 데이터 정확도를 향상시킵니다.

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이 작품에 의해 지원 되었다 오스트레일리아 연구 위원회 부여 CE110001021, DP170103148 및 DP170102407. 웨이 그 맥쿼리 대학 연구 장학금에 의해 지원 되었다 (MQRF, 아이리스 프로젝트: 9201501199). 한 나 Rapaport 호주 정부의 연구 훈련 프로그램 (RTP)와 맥쿼리 대학 연구 우수 장학금 (MQRES)에 의해 지원 되었다. 로버트 A 시 모어 애스턴 대학, 버밍엄, 영국, 시드니, 호주 맥쿼리 대학에서 박사 학위 장학금에 의해 지원 되었다. 폴 F. Sowman는 국가 건강 및 의료 연구 위원회 (1003760)와 호주 연구 협의회 (DE130100868)에 의해 지원 되었다. 저자는 가나자와 기술 연구소 및 키트-맥쿼리 뇌 연구소 설립에 요코가 전기 주식 회사의 협력을 인정 합니다.

이 연구 프로토콜은 맥쿼리 대학 인간 연구 윤리 위원회에 의해 승인 되었습니다.
1. 멕 팸 리소스
<ol><li>가족 리소스 멕 실험실 멕 및 MSR, 스토리 보드 멕 실험 완료 단계를 자세히 설명 하는 어린이 친화적인 과학 기사7 등 방문 전에 멕에 대해 배울 수 제공 (예: 보충 그림 1 및 부모 또는 보호자 (예: 보충 그림 2)에 대 한 멕 정보 시트.</li>
</ol>2. 멕 팸 세션
참고: 팸 세션은 일반적으로 MSR (5 분), 연습 디지털화 (5 분), 그리고 멕 시뮬레이터 훈련, 실험 작업 (20 분)에 연습을 포함 하 여 소개를 포함 하 여 30 분 동안 실행 됩니다. 데이터 수집 전에 1-7 일 사이 친 하 게 세션을 수행 합니다.
<ol><li>
MSR 소개
	<ol>
<li>MSR ("우주선") 공간 임무 테마를 강화 하기 위해 공간 관련 벽 예술에서 장식의 투어에 아이 가져가 라.</li>
		<li>헬멧에 그들의 머리와 거짓말 다시 연습을 아이 게 dewar.</li>
		<li>여전히 가능한 거짓말 우주선 과정에 체재 하 고 그것의 최종 목적지에 도달할 수 있도록 아이 게.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
디지털화:
	<ol>
<li>높은 자에 아이 장착 하 고 5 마커 코일을 포함 하는 폴 리 에스테 르 수영 모자 ("우주 비행사 헬멧")와 함께 그들을 맞는. 느슨한-피팅 모자 양쪽을 접는 하 여 적응. 참고: 코일 연속 모션 추적 장치에 데이터를 보냅니다.</li>
		<li>송신기와 어린이 목 3 수신기를 놓습니다.</li>
		<li>때 그들은 여전히 유지 자주 긍정적인 증강을 제공 하 고 그들의 최고의 '동상' 포즈를 보여 아이 요구 하십시오. 참고: 이 멕 센서8후속 공동 등록의 정확도 손상 시킬 수 있는 디지털화 하는 동안 머리의 움직임을 최소화 하는 역할.</li>
		<li>펜 디지타이저를 사용 하 여 ( 재료의 표참조) 머리의 표면 모양 뿐만 아니라 3 개의 표준 포인트 (는 교정 및 왼쪽 및 오른쪽 사전 귀의 포인트)와 5 개의 마커 코일의 위치를 기록 하. 참고:이 데이터는 나중 멕 센서에 관하여 어린이 머리의 위치를 결정 하는 데 사용 됩니다.</li>
		<li>어린이 목에서 모자, 송신기와 3 명의 수신기를 제거 합니다.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
멕 시뮬레이터:
	<ol>
<li>아이 방에을 가져와서 멕 시뮬레이터 주택 ( 테이블의 자료 및 9 및 보충 그림 1의 10 단계 참조), 멕 시스템의 전체 크기의 복제. 멕 시뮬레이터 공간 테마 스티커 장식 모의 장착 하 고 dewar, 침대, 상자는 헬멧 및 비주얼 디스플레이, 스크린 모의 dewar 위에 위치</li>
		<li>짧게 연습 공간 임무의 서술을 통해 절차 (즉, 여전히 거짓말 연습 실험 작업에 참여)를 스캔 하는 멕을 설명 합니다.</li>
		<li>'우주 비행사 헬멧' 아이 맞지-모션 탐지기 앞에 붙어 있는 폴 리 에스테 르 수영 모자 ( 재료의 표참조).</li>
		<li>시뮬레이터에서 거짓말을 하 고 그들의 선택의 동영상을 아이 초대 합니다. 아이가 긴장 나타나면 처음으로 장난감 실험 절차를 보여 줍니다. 참고: 어린이 머리 운동 (예를 들어, 5 mm) 미리 결정 된 임계값을 초과할 때마다 모션 추적 시스템 ( 재료의 표참조) 자동으로 비디오를 일시 중지 하 고 수동으로 비디오를 다시 시작 하 고 복원 하는 실험에 대 한 대기는 운동 기준선입니다.</li>
		<li>아이 시뮬레이터 훈련의이 부분을 완료 하면 독특한 자극의 별도 세트를 사용 하 여 실험 작업에 대 한 교육으로 아이 제공 합니다.</li>
		<li>작업 훈련의 끝에, 아이 우주 비행사 훈련 인증서를 제공 합니다.</li>
	</ol>
</li>
</ol>3. 멕 데이터 수집 세션
참고: 데이터 수집 세션은 일반적으로 약 30 분, 등 디지털화 (5 분), MSR (5 분) 및 데이터 수집 (약 20 분, 실험 패러다임의 길이 따라) 내부 참가자 설정에 대 한 실행 됩니다.
<ol><li>
예비 절차
	<ol>
<li>30-60 s 빈 방에서 아이 멕 시스템8에 의해 감지 되는 어떤 중요 한 외부 소음을 식별 하기 위해 도착 하기 전에 대략 15 분을 녹화를 실시 합니다.</li>
		<li>아이가 도착 하면 확인 그들이 하지 그들의 옷에 어떤 자석 물자를 입고는 또는 그들의 시체에서 운반으로 자성 재료 멕 신호를 왜곡할 수 있다 (참조 그림 1B 예 금속으로 인해 신호 잡음에 참가자)입니다. 참고: 만약 부모 또는 간병인 MSR 내부 자녀 동반 하고자, 자성 재료의 제거도 그들에 게 적용 합니다.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
디지털화
	<ol>
<li>아이 멕 수집 세션 끝날 때까지 뚜껑을 제거 수 없습니다 디지털화 단계 완료 되 면, 디지털화, 시작 하기 전에 화장실에 갈 필요가 있는지 여부를 확인 합니다.</li>
		<li>위의 "멕 팸 세션" 섹션에 설명 된 디지털화 절차를 반복 합니다. 참고: 뚜껑 이동 실험의 과정을 통해 5 m m 이상, 실험의 끝에 두 번째 디지털화를 수행</li>
	</ol>
</li>
	<li>
MSR 설정
	<ol>
<li>MSR ("우주선") 아이 가져가 라. 참고: 두 연구원은이 절차에 필요한-(부모 또는 간병인을 원하는 경우)를 함께 "보조 연구원"으로 MSR 안에 아이 동반 하 고 "주요 연구원"으로 MSR 밖에 멕 데이터 수집을 실행 한. MSR 설정 일반적으로 5 분 걸립니다.</li>
		<li>MSR (보조 연구원) 내부 장비를 설정<ol>
<li>헬멧에 그들의 머리를 아이 게 dewar.</li>
			<li>머리의 크라운은 헬멧의 뒤에 가능한 한 가까이 되도록 어린이 머리 중앙 정렬 확인 dewar 건드리지 않고.</li>
			<li>아이가 편안 하 게, 되도록 편안 하 고 멕 녹음 하는 동안 아직도 가능한 남아.</li>
			<li>설정, 동안 유지 아이 즐겁게 dewar 위의 화면에 그들의 선택의 비디오를 재생 하 여.</li>
		</ol>
</li>
		<li>MSR (주요 연구원) 외부 장비를 설정<ol>
<li>헬멧에 관하여 초기 머리 위치를 기록 하는 사전 experiment/기준선 마커 코일 측정 실시 dewar.</li>
			<li>어린이 머리와 초기 마커 코일 측정 및 디지털화 머리 셰이프 데이터를 사용 하 여 센서 배열 간에 공동 등록을 실시 합니다. 참고: 이러한 예비 측정 어린이 머리는 제대로 위치 되도록 dewar 안쪽 머리 위치의 시각적 검사 가능 이러한 조건이 충족 되지 않습니다, 만약 다시 아이 놓고 데이터 수집을 시작 하기 전에 다른 공동 등록을 실시 합니다.</li>
		</ol>
</li>
	</ol>
</li>
	<li>
데이터 수집
	<ol>
<li>일단 헬멧에 대해 머리 위치 만족 dewar, 시작 멕 기록 및 실험 작업.</li>
		<li>소아 멕 소프트웨어 시스템 기록 지속적인 머리 움직임 이라고 실시간 머리 운동 (ReTHM)9.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
실험 종료
	<ol>
<li>실험 작업을 완료 하는 때 ReTHM 끄고 멕 녹음 종료. 헬멧에 관하여 마지막 머리 위치를 측정 후 실험 마커 코일 측정 실시 dewar. 참고: 이 측정 실험 기간 동안 전반적인 머리 움직임의 간단한 시력 검사를 제공합니다.</li>
		<li>아이 그들의 참여에 대 한 선물 가방 ("우주 비행사 키트")를 제공 하 고 그들의 시간 동안 가족을 보답 여행 비용.</li>
	</ol>
</li>
</ol>

<ol><li>Baillet, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Magnetoencephalography+for+brain+electrophysiology+and+imaging%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Magnetoencephalography for brain electrophysiology and imaging.</a> Nature Neuroscience. 20, 327-339 (2017).</li>
<li>Gaetz, W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Magnetoencephalography+for+clinical+pediatrics%3A+Recent+advances+in+hardware%2C+hethods%2C+and+clinical+applications%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Pediatric+Epilepsy%22%5BJournal%5D)">Magnetoencephalography for clinical pediatrics: Recent advances in hardware, hethods, and clinical applications.</a> Journal of Pediatric Epilepsy. 04, 139-155 (2015).</li>
<li>Stolk, A., Todorovic, A., Schoffelen, J. -M., Oostenveld, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Online+and+offline+tools+for+head+movement+compensation+in+MEG%5BTitle%5D)+AND+%22Neuroimage%22%5BJournal%5D)">Online and offline tools for head movement compensation in MEG.</a> Neuroimage. 68, 39-48 (2013).</li>
<li>Tesan, G., Johnson, B. W., Reid, M., Thornton, R., Crain, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Measurement+Of+Neuromagnetic+brain+function+in+pre-school+children+with+custom+sized+MEG%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Visualized+Experiments%22%5BJournal%5D)">Measurement Of Neuromagnetic brain function in pre-school children with custom sized MEG.</a> Journal of Visualized Experiments. (36), 2923-2934 (2010).</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+%22Clinical+Neurophysiology%22%5BJournal%5D)">Measurement of brain function in pre-school children using a custom sized whole-head MEG sensor array.</a> Clinical Neurophysiology. 121, 340-349 (2010).</li>
<li>He, W., Brock, J., Johnson, B. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Face-sensitive+brain+responses+measured+from+a+four-year-old+child+with+a+custom-sized+child+MEG+system%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neuroscience+Methods%22%5BJournal%5D)">Face-sensitive brain responses measured from a four-year-old child with a custom-sized child MEG system.</a> Journal of Neuroscience Methods. 222, 213-217 (2014).</li>
<li>Brock, J., Sowman, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Meg+for+kids%3A+listening+to+your+brain+with+super-cool+SQUIDs%5BTitle%5D)+AND+%22Frontiers+for+Young+Minds%22%5BJournal%5D)">Meg for kids: listening to your brain with super-cool SQUIDs.</a> Frontiers for Young Minds. 2, 10-13 (2014).</li>
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<li>Oyama, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Real-Time+coil+position+monitoring+system+for+biomagnetic+measurements%5BTitle%5D)+AND+%22Physics+Procedia%22%5BJournal%5D)">Real-Time coil position monitoring system for biomagnetic measurements.</a> Physics Procedia. 36, 280-285 (2012).</li>
<li>de Cheveigné, A., Simon, J. Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Denoising+based+on+spatial+filtering%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neuroscience+Methods%22%5BJournal%5D)">Denoising based on spatial filtering.</a> Journal of Neuroscience Methods. 171, 331-339 (2008).</li>
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<li>Näätänen, R., Pakarinen, S., Rinne, T., Takegata, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+mismatch+negativity+%28MMN%29%3A+towards+the+optimal+paradigm%5BTitle%5D)+AND+%22Clinical+Neurophysiology%22%5BJournal%5D)">The mismatch negativity (MMN): towards the optimal paradigm.</a> Clinical Neurophysiology. 115, 140-144 (2004).</li>
<li>He, W., Brock, J., Johnson, B. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Face+processing+in+the+brains+of+pre-school+aged+children+measured+with+MEG%5BTitle%5D)+AND+%22Neuroimage%22%5BJournal%5D)">Face processing in the brains of pre-school aged children measured with MEG.</a> Neuroimage. 106, 317-327 (2015).</li>
<li>Wehner, D. T., Hämäläinen, M. S., Mody, M., Ahlfors, S. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Head+movements+of+children+in+MEG%3A+quantification%2C+effects+on+source+estimation%2C+and+compensation%5BTitle%5D)+AND+%22Neuroimage%22%5BJournal%5D)">Head movements of children in MEG: quantification, effects on source estimation, and compensation.</a> Neuroimage. 40, 541-550 (2008).</li>
</ol>

저자는 공개 없다.

최근 몇 년 동안, 멕 underpinning 두뇌 개발1신경 메커니즘을 조사 하는 중요 한 비-침략 적 neuroimaging 기술으로 설립 되었습니다. 그러나, 스캐너에서 머리 행동 소아 인구를 평가 하는 경우에 특히 좋은 품질 멕 데이터를 취득 하는 악명 높은 장벽 포즈. 이 문제를 해결 하려면이 문서 키트-맥쿼리 뇌 연구소 4에서 이전 문서에 설명 된 절차에 따라 빌드 소아 멕 연구 프로토콜을 제시.
(1)를 포함 하는 중요 한 절차 멕 시스템을 설명 하는 어린이 친화적인 연구 제7 를 포함 하는 자원을 제공 하 아이 멕으로 팸 실험실 방문 전에 멕 실험에 대해 배울 수 있는, 그리고 방자형 방 (MSR), 스토리 보드 부모와 간병인 (보충 그림 2);에 대 한 멕 실험 (보충 그림 1), 그리고 멕 정보 시트를 완료 하기 위한 10의 간단한 단계를 개요 (2) 앞 어린이 멕 절차와 정통 하 고 멕 시뮬레이터; 안에 누워 하는 동안에 아직도 그들의 머리를 유지 하는 훈련 하는 어떤 점에서 팸 세션 멕 수집 세션 (3) 권 태와 불안; 머리의 움직임을 최소화 하기 위해 수동 또는 "gamified" 실험 패러다임을 사용 합니다. 그리고 (4) 추적 지속적인 머리 움직임 동안 온라인 데이터 수집을 사용 하 여 실시간 머리 운동 (ReTHM) 시스템9. ReTHM에서 가져온 데이터는 멕 데이터를 전처리 할 때 머리의 움직임의 오프 라인 보정을 사용할 수 있습니다.
높은-품질 멕 데이터 수집 비판적 소설 메 그 환경에서 안심 느낌 아이에 따라 다릅니다. 용이성의이 감각을 육성 하기 위해 연구원은 멕 환경 및 데이터 수집을 시작 하기 전에 절차 어린이 그들의 가족에 대해에 시간을 정 진 하는 것이 좋습니다. 이 제공 어린이 그들의 부모 멕 절차 간단 하 고, 액세스할 수 있는 언어로 설명 하는 멕 리소스를 통해 달성 될 수 있다. 또한, 가족 멕 테스트 절차를 연습을 연구자를만 나 데이터 수집 세션 전에 멕 연구소를 방문 초대 수 있습니다. 멕 시뮬레이터에 훈련을 통해 아 이들은 암시적으로 멕에 누워 있는 하는 동안에 아직도 그들의 머리를 유지의 중요성을 배운다. 반면 멕 팸 연구자와 가족 시간을 투자할 추가 데이터 수집 프로세스를 멕 데이터 품질 개선 실시 이후의 멕 데이터의 비용과 시간을 최소화의 장점 수집 세션, 틀림 없이이 단점을 능가. 또한, 성능 및 팸 세션 동안 준수를 나타내는 아이 인지 실제 멕 데이터 수집 세션 다시 초대 하는 적합 하지 않습니다 사용할 수 있습니다.
불안 때문에 스캐너 헤드 움직임을 최소화 하기 위해 그것은 지침, 명백한 주의 또는 적극적인 참여를 요구 하지 않는 수동 실험 패러다임을 사용 하는 것이 좋습니다. 예를 들어 신뢰할 수 있는 갖는 응답 한 청각 괴짜 패러다임12, 그것에 의하여 참가자 수 동적으로 자동 비디오에 의해 접대 하는 동안 청각 음색의 시퀀스를 수신 얻어질 수 있다. 명백한 응답을 요구 하는 연구에 대 한 매력적인 게임 스타일 패러다임11에 실험 작업을 포함 하는 연구원 목표로 한다. 이 협력을 향상 하 고 작업 하는 동안 불안을 최소화 합니다. 시각적 실험에는 멕 호환 눈-추적기를 사용 하 여 약간 추가 설정 시간을 수반 하지만 어린이13시각적 자극 위치에 집착 하는 있다 확보에 필요 합니다.
모든 잔여 머리 운동 유물 실시간 머리 움직임 추적을 사용 하 여에 대 한 수정 수 있습니다. ReTHM에서 가져온 데이터를 멕 녹음 파일에 저장 하 고 그 머리에 센서 방식으로 데이터를 수집 하는 동안 머리의 움직임에 대 한 보상 하는 데 사용 수 있습니다 예를 들어 지역화 최적의 소스에 대 한 수 있도록 사전 운동 수준으로 복원할 수 있습니다 이후 소스 데이터에 대 한 필수적인 재건14분석.
이 프로토콜의 구현 소아 멕 데이터의 품질을 개선, 경도 연구에서 참가자 감손 율을 최소화 하 고 가족 지배적인 목표와 멕 연구 참여의 즐거운 경험을 가질 수 있도록 하고자 일반적이 고 전형적인 인구에서 초기 두뇌 발달의 우리의 이해를 향상.

Magnetoencephalography (멕)은 인간의 두뇌1,2의 전기 활동에 의해 생성 하는 자기장을 측정 하는 비-침략 적 기능적인 neuroimaging 기술. 멕 우수한 시간적 해상도 및 신호 뇌 소스와 센서 간의 생물 학적 조직에서 번짐의 부족 때문에 electroencephalography (뇌 파)에 비해 우수한 공간 해상도 제공 합니다. 또한, 멕은 시끄러운 소리, 방사선 또는 자기장을 포함 하지 않습니다. 설정 시간 빠른 이며 참가자 부모 또는 간병인 테스트 내내 동반 수 있습니다. 함께 찍은, 이러한 기능을 멕 어린 아이2에서 일반적이 고 전형적인 뇌 기능의 개발 조사를 위한 유망한 도구 있습니다.
멕을 사용 하 여 두뇌 응답을 측정 하기 위해 연구 참가자 초전도 센서의 고정된 배열 주택 헬멧에 그들의 머리를 삽입 해야 합니다. 그것은 중요 한 참가자는 멕을 통해 아직도 그들의 머리 기록 유지, 센서는 머리 위치에 변경으로 모두는 neuromagnetic 신호 분배를 저하 하 고 정확한 소스 추정을 방해. 부정확 한 소스 추정 필연적으로 이끌어 낸다 하지 부정확 한 통계 추론 소스 전력, 기능 연결 및 네트워크 분석3.
머리의 움직임을 최소화 특히 도전 수 여러 가지 이유로 대 한 소아 멕 평가 중. 첫째, 성인 멕 시스템에서 어린 아이 평가 문제가으로 어린이 머리는 성인 보다 훨씬 작은 헬멧 및 어린이 두 피 사이 증가 공간 무제한 머리의 움직임에 대 한 허용. 둘째, 소설 멕 환경-큰 기계를 창 없는 방자형된 방 안으로 잠겨-어린 아이 들에 대 한 위협이 될 수 있습니다 및 머리의 움직임은 초조의 결과 수 있습니다. 셋째, 훈련 하지 않고, 아 이들이 완전히 이해 하거나 실험의 동안 아직도 유지 요구 사항 준수. 마지막으로, 권 태를 용납 하는 제한 된 용량을가지고 어린이 찾을 수 있습니다 일부 멕 실험 너무 오래 나는 지루한, 차분 하지 못함과 머리 움직임 인공 물 인.
소아 멕 연구에서 머리의 움직임의 오랜 과제를 해결 하기 위해이 문서에서는 최근 하드웨어와 키트-맥쿼리 뇌 연구 실험실 (에 사용 되는 어린이 친화적인 멕 프로토콜에서 구현 되는 방법론적 발전 제공 맥쿼리 대학, 시드니, 호주)입니다. 이 실험실4, dewar는 세계 최초로 설치 하 여 해결 되었습니다 느슨한-피팅 성인 크기의 헬멧의 사용에 관련 된 문제에서에서 이전 문서에 설명 된 대로 전체 헤드 소아 멕 시스템 맞춤 헬멧 dewar 더 나은 적합 약 3 ~ 6 세의 어린이의 머리. 이 하드웨어 적응 센서는 물리적으로 가까이, 평균에, 어린이 두 피5,6신호 대 노이즈 비율을 향상 시킵니다. 더 최근에, 키트-맥쿼리 뇌 연구소 머리 움직임의 상기 이력을 극복 하기 위해 몇 가지 새로운 새로운 절차를 개발 했다 따라서 데이터 품질 향상.
이 프로토콜의 절차의 모두는 적극적으로 아이 참가자는 "우주 비행사 우주 임무"에 종사 하는 이야기를 통해 설명 합니다. 이 이야기는 자녀의 멕 연구 경험 뿐만 아니라 적은 협박, 하지만 흥미로운 또한 확인 합니다. 어린이 친화적인 멕 프로토콜에이 절차를 구현 하는 것이 데이터 품질 향상, 경도 연구에서 참가자 감손 율을 최소화 하 고 가족 그들의 연구 참여에 긍정적인 경험을 보장에 대 한 중요 합니다.

<table><tbody><tr><td>5 마커 코일 세트</td><td>Kanazawa Institute of Technology (KIT) 및 Yokogawa Electric Corporation, 일본</td><td>PQ11MKA</td><td></td></tr><tr><td>Fastrak Digitizer &ndash; 3D</td><td>Polhemus Cochester, VT, USA</td><td>1A0383-001</td><td>Pen</td></tr><tr><td>digitizer Magnetoencephalography (MEG)</td><td>Kanazawa Institute of Technology (KIT) 및 Yokogawa Electric Corporation, Japan</td><td>PQ1160C</td><td></td></tr><tr><td>MEG 시뮬레이터</td><td>Fino, NSW, Australia</td><td></td><td></td></tr><tr><td>MoTrack 시스템</td><td>심리 소프트웨어 도구, 펜실베니아, 미국</td><td>MTK-09314-1307</td><td>모션 추적 시스템</td></tr><tr><td>폴리에스터 캡</td><td>Speedo</td><td>N/A</td><td>제품 코드: SPE11733.435</td></tr></tbody></table>

magnetoencephalography를 사용 하 여 아이 들에 있는 두뇌 기능을 공부

Studying Brain Function in Children Using Magnetoencephalography

Magnetoencephalography (멕)은 직접 인간의 뇌의 전기 활동에 의해 생성 하는 자기장을 측정 하는 비-침략 적 neuroimaging 기술. 멕은 조용 하 고 자기 공명 영상 (MRI)에 비해 밀실 공포증을 유발 하. 따라서 어린 아이 들에 있는 두뇌 기능 조사를 위한 유망한 도구입니다. 그러나, 소아과 인구에서 멕 데이터의 분석 종종 어린이 머리에 부착 하지 공간 고정 센서 배열에 대 한 요구의 결과로 서 발생 하는 머리의 움직임 인공 물에 의해 복잡 합니다. 멕 세션 동안 머리 움직임 최소화 될 수 있습니다 특히 도전적인 젊은 아 이들은 종종 실험 작업 동안 여전히 남아 있을 수입니다. 프로토콜 제시 여기 소아 멕 동안 머리 운동 유물을 줄이기 위해 목표로 검색. 멕 실험실 방문, 이전 가족 멕 시스템 및 실험 절차 간단 하 고, 액세스할 수 있는 언어로 설명 하는 리소스와 함께 제공 됩니다. 멕 팸 세션 기간 동안 어린이 연구자와 멕 절차 안 면 실시 됩니다. 그들은 다음 멕 시뮬레이터 안에 누워 하는 동안에 아직도 그들의 머리를 계속 훈련 된다. 어린이 소설 메 그 환경에서에서 편하게 느낄 수 있도록, 모든 절차는 우주 임무의 이야기를 통해 설명 합니다. 불안으로 인해 머리의 움직임을 최소화 하기 위해 어린이 훈련 하 고 재미와 매력적인 실험 패러다임을 사용 하 여 평가. 또한, 어린이 잔여 머리 움직임 인공 물에 대 한 실시간 머리 움직임 추적 시스템을 사용 하 여 데이터 수집 세션 동안 보상 된다. 이러한 아동 친화적인 절차를 구현 하는 것이 데이터 품질 향상, 경도 연구에서 참가자 감손 율을 최소화 하 고 가족 긍정적인 연구 경험을 보장에 대 한 중요 합니다.

일반적인 Magnetoencephalography 신호 그림 1에 표시 되는 일반적인 멕 신호, 멕 신호 잡음 때문에 참가자 (그림 1B), 금속 뿐만 아니라 일반 멕 신호 (그림 1A)를 포함 하 여 어떤 경우에 센서, MSR 문을 열고, 참가자가 그들의 몸에서 어떤 금속을 제거 후 MSR에서 금속 개체 하 고 3.5;에서 설명 하는 절차를 반복 하기 전에 자동 조정 수행 요청 어떤 경우에 전자 장치 (그림 1C, 휴대 전화에서 가장 자주)에서 간섭 어떤 전자 장치 든 지 또는 MSR;에서 그들을 이동 이 경우 꽉된 턱 (그림 1D), 상기 기록; 멕의 기간에 대 한 그들의 턱을 긴장을 참가자 알파 파 (그림 1E;이 8 ~ 12 연속 파도 1 s 간격에 의해 정의), 어떤 경우에 참가자 자 인지 확인 (그것은 그들이 깨어 있다면 계속 괜 찮 아 요); 그리고 갇힌된 자 속 (그림 1F); 어떤 경우에 센서를 잠금을 해제 하 고 5 분 동안 코일 히터를 켭니다. 유량 자동 조정 후속 후 계속 되 면, 이후의 데이터 분석에서 제거에 대 한 영향을 받는 채널을 표시 합니다.
데이터 수집 하는 동안 머리 움직임 ReTHM 교정 전후 소아 멕 데이터는 그림 2에 표시 됩니다. 15 분 데이터 드 noised10은 수 동적으로 청각 음색을 듣고 3-올해-늙은 소년에서 데이터가 수집 된, 대역 통과 필터링11 (1-15 Hz), 베이스 라인 수정 및 평균. 루트-의미-스퀘어 (RMS) 자석 파형 (오른쪽 열)에 모든 센서에서 계산 했다. 평균된에 스캐너 머리 움직임 44.3 m m 이었다. 같이, ReTHM에 대 한 보상 모션 관련 유물 (RMS 파형;의 첨단에 더 많은 초점 isofield 등고선 지도 결과 (A), 덜 왜곡 된 RMS 자석 파형 (B)와 (C) 양자 청각 엽에에서 더 의미 있는 소스 재건.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58909/58909fig1.jpg"> 그림 1 : 일반적인 예 멕 신호. (A) 정상적인 멕 신호. (B-F) 때문에 참가자 (특히 소음 내의 끈에 작은 금속 버클으로 인 한), (C) 간섭 전자 장치, (D)는 꽉된 턱, (E) 알파 파, 그리고 (F)에서 (B) 금속 멕 신호 잡음 갇힌된 자 속입니다. 패널 C와 E, F, x 축에 시간 규모는 10 초 간격으로, y 축에 진폭 규모 이며 32768 A/디 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58909/58909fig1large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58909/58909fig2.jpg"> 그림 2 . 소아 멕 데이터 실시간 머리 운동 (ReTHM) 보정 전후입니다. 3-올해-늙은 소년 15 분 평균 스캐너 머리 움직임 44.3 mm. (A) 더 초점을 맞추고; 평균 제곱근 (RMS) 파형의 피크에서 isofield 등고선 지도 했다 청각 음색을 수 동적으로 경청에서 데이터 수집 (B) 덜 왜곡 된 RMS 자석 파형, 그리고 (C) 양자 청각 엽에 더 의미 있는 소스 재건 ReTHM 교정 후 공개 됩니다. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58909/58909fig2large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>
<img alt="Supplementary Figure 1" src="/files/ftp_upload/58909/58909supfig1.jpg"> 보충 그림 1: 스토리 보드 완료 "우주 비행사 훈련" (즉, 멕 실험)에 대 한 개요 10 간단한 단계. 이 인수 세션에 대 한 어린이 기대를 안내 하기 위해 뿐만 아니라 "우주 비행사 훈련"의 기대에 흥분을 구축 멕 실험실을 방문 하기 전에 가족에 게 전송 됩니다. 데이터 수집 날, 아이 실험 진행으로 이야기를 따라 하 고 각 단계를 완료 한 후 우표를 수집 합니다. 사진 재현 부모의 동의서 정보. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58909/58909supfig1large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>
<img alt="Supplementary Figure 2" src="/files/ftp_upload/58909/58909supfig2v2.jpg"> 보충 그림 2: 부모 또는 보호자 멕, MSR, 설명 하는 멕 정보 시트 데이터 수집 일에 기대 하 고 무엇을 입고. 사진 재현 부모의 동의서 정보. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58909/58909supfig2v2large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>

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

Magnetoencephalography (MEG) is a non-invasive neuroimaging technique which directly measures magnetic fields produced by the electrical activity of the ...

소아 MEG 데이터는 종종 머리 이동 아티팩트에 의해 복잡합니다. 이 새로운 프로토콜은 어린 아이들의 MEG 데이터를 수집하는 동안 머리 이동을 줄이는 방법에 대한 포괄적 인 데모를 제공합니다. 프로토콜에 설명된 아동 친화적 인 절차를 구현하는 것은 데이터 품질을 개선하고 참가자 감소 속도 문자열 세로 연구를 최소화하며 가족이 연구 참여에 대한 긍정적 인 경험을 갖도록하는 데 중요합니다.이 프로토콜은 스캔 하는 동안 머리 움직임을 줄이는 것이 데이터 품질에 매우 중요한 fMRI 또는 PET와 같은 다른 신경 이미징 시스템을 가진 어린 아이들을 평가할 때 적용될 수 있습니다. 이 절차를 시작하려면 MEG 실험을 완료하는 데 관련된 단계를 자세히 설명하는 스토리보드와 부모 또는 간병인을 위한 MEG 정보 시트와 같이 MEG 실험실을 방문하기 전에 자뇌전증 또는 MEG에 대해 배울 수 있는 리소스를 가족에게 제공합니다. 그 후, 우주 임무 테마를 강화하기 위해 우주 관련 벽 예술로 장식 된 소아 MEG 시스템을 수용 하는 자기 차폐 실, 또는 MSR의 투어에 아이를 데리고.아이에게 헬멧 문에 머리를 가지고 누워 있는 연습을 해 달라고 부탁한다. 그런 다음, 우주선이 코스에 머물고 최종 목적지에 도달 할 수 있도록 가능한 한 가만히 거짓말을 아이를 말한다. 디지털화를 위해, 아이에게 높은 의자에 앉도록 지시하고 5개의 마커 코일이 들어 있는 폴리에스테르 수영 캡에 맞추어 데이터를 연속 모션 추적 장치로 보냅니다.측면을 접어 느슨한 피팅 캡을 조정합니다. 송신기와 3개의 수신기를 어린이의 목에 놓습니다. 아이에게 최고의 동상 포즈를 보여주고 그들이 가만히 있는 동안 자주 긍정적 인 보강을 제공하도록 요청하십시오.이는 디지털화 시 머리 이동을 최소화하여 아이의 머리와 MEG 센서 간의 후속 공동 등록의 정확성을 손상시킬 수 있습니다. 펜 디지타이저를 사용하여 세 개의 수탁 점과 5개의 마커 코일의 위치와 헤드 표면의 모양을 기록합니다. 이 데이터는 나중에 MEG 센서와 관련하여 아이의 머리 위치를 결정하는 데 사용됩니다.절차가 끝나면 자식의 목에서 캡, 송신기 및 수신기 3을 제거합니다. 다음으로, MEG 시뮬레이터, MEG 시스템의 전체 크기의 복제본을 수용 방에 아이를 데려 가라. MEG 시뮬레이터는 공간을 테마로 한 스티커로 장식되어 있으며 모의 헬멧 문, 침대, 버튼 박스, 시각적 디스플레이의 경우 모의 문 위에 위치한 스크린을 갖추고 있습니다.연습 공간 임무의 내러티브를 통해 MEG 스캔 절차를 간략하게 설명합니다. 아이가 긴장하게 나타나면 먼저 장난감으로 실험 적 절차를 시연하십시오. 앞쪽에 모션 감지기가 부착된 폴리에스테르 수영 캡인 우주 비행사 헬멧을 착용합니다.시뮬레이터에 누워 자신의 선택의 비디오를 보고 아이를 초대합니다. 아이의 머리 움직임이 미리 정해진 임계값을 초과할 때마다 모션 추적 시스템은 비디오를 자동으로 일시 중지하고 실험자가 수동으로 비디오를 다시 시작하고 이동 기준선을 복원할 때까지 기다립니다. 아이가 시뮬레이터 교육의이 부분을 완료할 때, 독특한 자극의 별도의 세트를 사용하여 실험 작업에 대한 교육을 제공합니다.작업 훈련이 끝나면 어린이에게 우주 비행사 훈련 증명서를 제공합니다. 아이가 도착하면 자기 물질이 MEG 신호를 왜곡 할 수 있기 때문에 옷이나 몸에 자기 물질을 착용하지 않는지 확인하십시오. 그런 다음 이전에 MEG 친숙도 세션에 설명된 디지털화 절차를 반복합니다.그 후, MSR에 아이를 데리고. 이 절차에 는 두 명의 연구원이 필요하며, 하나는 MSR 내부의 어린이를 보조 연구원으로 동반하고 다른 하나는 주요 연구원으로 MSR 외부에서 MEG 데이터 수집을 실행해야합니다. MSR 설정은 일반적으로 5분이 소요됩니다.MSR 내부에서 아이에게 헬멧 문에 머리를 놓아 달라고 부탁한다. 아이의 머리가 중앙에 정렬되어 있는지 확인하여 머리의 크라운이 헬멧 도어 뒤쪽에 닿지 않고 가능한 한 가깝습니다. 아이가 편안하고 편안하며 MEG 녹음을 위해 가능한 한 남아 있는지 확인하십시오.장비를 설치하는 동안, 문 위의 화면에 자신의 선택의 비디오를 재생하여 즐겁게 아이를 유지합니다. MSR 외부에서, 사전 실험 기준마커 코일 측정을 실시하여 헬멧 도어와 관련하여 초기 헤드 위치를 기록한다. 다음으로, 초기 마커 코일 측정과 디지털화 헤드 형상 데이터를 모두 사용하여 아이의 머리와 센서 어레이 사이에 공동 등록을 수행한다.이러한 준비 측정을 통해 도어 내부의 헤드 위치를 육안 검사하여 아이의 머리가 올바르게 배치되었는지 확인할 수 있습니다. 이러한 조건이 충족되지 않으면 자녀의 머리를 재배치하고 데이터 수집을 시작하기 전에 다른 공동 등록을 수행합니다. 헬멧 도어에 대한 헤드 포지션에 만족하면 MEG 레코딩 및 실험 작업을 시작합니다.실시간 헤드 무브먼트라는 소아 MEG 소프트웨어 시스템으로 지속적인 머리 움직임을 기록합니다. 실험이 끝나면 어린이에게 참여를 위한 선물 가방을 제공하고 가족과 의 시간 및 여행 경비를 보상하십시오. 이 실험에서, 데이터는 수동적으로 15 분 동안 청각 톤을 듣고 세 살 짜리 소년에서 수집되었다.데이터가 노이즈제거된 다음 필터링되고 기준선이 수정되고 평균이 조정되었습니다. 루트-평균 사각형 자기 또는 RMS, 웨이브 형태는 모든 센서에서 계산되었고 평균 스캐너 내 헤드 움직임은 44.3 밀리미터였습니다. 입증된 바와 같이, 실시간 헤드 무브먼트는 모션 관련 아티팩트를 보상하여 더 초점 이소필드 윤곽맵을 생성합니다.RMS 자기 파형이 많이 왜곡되고 양측 청각 엽에서 더 의미있는 소스 재건. 시험 절차 내내, 아이와 교감을 구축하고, 세션을 재미있고 매력적으로 유지하고, 아이의 불안이나 불안의 징후에 대응하는 것이 중요합니다. 소아 MEG 녹음 중에 아이들이 머리를 계속 유지하도록 교육함으로써 MEG 데이터의 품질을 향상시켰습니다.이제 고급 분석 기술을 이러한 데이터에 적용할 수 있습니다. 소아 MEG는 뇌에서 전기적으로 일어나는 일에 대한 창을 열뿐만 아니라 발달 중인 뇌에 특정 인지 기능을 매핑 할 수 있습니다.

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Research

연구

JoVE Journal

Neuroscience

신경과학

우리는 magnetoencephalography (MEG)와 electroencephalography이 (EEG) 단순한 감각 자극의 처리에 관련된 뇌 영역을지도하기 위해 사용합니다.

동시 MEG와 EEG와 기능 매핑

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

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) 

출처: Shafi, M. M., et al. 간질 환자의 연결성 관련 뇌 흥분성을 평가하는 다중 모드 이미징 및 자극 기반 방법. J. Vis. 경험. (2016년)이 비디오는 간질 환자의 신경 흥분성을 평가하기 위해 경두개 자기 자극(TMS) 및 뇌파 검사(EEG)를 사용하는 절차를 보여줍니다. 사전 기록된 뇌 스캔으로 환자의 머리를 정렬하고, 기능적으로 연결된 피질 표적 위에 TMS 코일을 배치하고, 자극을 가하여 신경 회로를 활성화하는 단계를 자세히 설명합니다. 이 과정에는 운동 반응 추적, EEG 신호 기록, 뇌 활동을 건강한 대조군의 뇌 활동과 비교하여 과흥분성을 식별하고 발작 발병 영역을 국소화하는 것이 포함됩니다.

경두개 자기 자극 및 뇌파 검사를 통한 뇌 과흥분성 평가

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

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

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

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

학습하세요 아동용 자기뇌파검사 프로토콜을 통해 머리 움직임을 최소화하여 고품질 신경영상 데이터를 수집하는 방법을. MEG 시뮬레이터와 실시간 움직임 추적 시스템을 활용하여 어린이 참여자의 데이터 정확도를 향상시킵니다.

Magnetoencephalography를 사용 하 여 아이 들에 있는 두뇌 기능을 공부

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