Neurale beeldvorming tijdens functionele taken heeft meer draagbaar en kostenefficiënt worden met behulp van niet-invasieve functionele nabij-infraroodspectroscopie (fNIRS) gebieden van hersenactiviteit identificeren door het meten van bloedstroming dynamiek in de cortex. De draagbaarheid van fNIRS is bijzonder nuttig bij de studie van rechtop en functionele taken zoals gang 1, wat niet mogelijk is met andere technologieën zoals functionele magnetische resonantie (fMRI). Deze mogelijkheid is van cruciaal belang op het gebied van neurologie en neurowetenschappen, en nieuwe inzichten kunnen verschaffen in de mechanismen die ten grondslag liggen bewegingsstoornissen bij kinderen en volwassenen met cerebrale parese (CP) en andere neurologische aandoeningen van de motorische controle. Inzicht in mechanismen verbetert het vermogen om effectieve interventies om de bron van stoornissen en beperkingen in activiteiten gericht op het ontwerpen.
Veel fNIRS studies van motorische taken tot op heden met een gezonde populatie van volwassenen waar een deel geweesticipants krijgen de opdracht om een bepaalde taak en de monitoring van de taakuitvoering is beperkt tot visuele inspectie uit te voeren. Dit kan voldoende zijn voor degenen met normale bewegingen en een hoge mate van betrokkenheid, maar is niet aanvaardbaar bij het bestuderen deelnemers bewegingsstoornissen of mensen die moeite die bij een taak voor langere tijd, zoals normaal ontwikkelende kinderen. Om de analyse van hersenactiviteit in deze gevallen de hoogte wordt gelijktijdige bewaking van de motor patroon daadwerkelijk voltooid vereist.
Uitgebreide reviews van fNIRS systemen en gebruiken zijn gepresenteerd in de literatuur 2-5 dat het gebruik begeleiden en helpen om de nauwkeurigheid en de gevoeligheid van deze systemen, maar technische problemen in het verzamelen, verwerken en interpreteren van fNIRS gegevens nog steeds aan te tonen. Kleur en dikte van het haar van invloed op de kwaliteit van het optische signaal, met donker dik haar het meest waarschijnlijk te blokkeren of te vervormen optische zender;ssion 3,6. Dit is vooral van belang bij het bestuderen van de sensomotorische gebieden gelegen op de kruin van het hoofd waar haarfollikel dichtheid is het grootst, en sommige studies rapporteren non-responders 6,7. De gevestigde International 10/20 systeem kan worden gebruikt voor plaatsing van de optoden, maar vooral bij patiënten met atypische hersenen anatomie, co-registratie van optode locatie anatomische MRI een deelnemer is zeer nuttig als niet noodzakelijk om nauwkeurig interpreteren resultaten.
Het gebruik van fNIRS om hersenactiviteit te beoordelen in de jeugd-onset hersenletsel is vrij recent, maar steeds tractie op het gebied van unilaterale cerebrale parese 6,8,9. Met het oog op de bovengenoemde uitdagingen, dit protocol combineert fNIRS, motion capture, en elektromyografische (EMG) monitoring tijdens een aantal taken, waaronder eenvoudige single-joint taken evenals meer complexe full-body bewegingen. Visuele en auditieve begeleiding is onsed om aandacht en taakuitvoering over meerdere leeftijden van de deelnemers te verbeteren. Het doel van het protocol is om verschillen in hersenactiviteit patronen herkennen in die met een unilaterale en bilaterale jeugd-onset hersenletsel in vergelijking met degenen die doorgaans worden ontwikkelen. We verkennen een full body beweging (lopen), een bilaterale onderste extremiteiten multi-joint beweging (fietsen), en twee eenzijdige single-joint bewegingen (geïsoleerd dorsiflexie van de enkel, en geïsoleerde hand knijpen) om de verscheidenheid aan toepassingen van de methoden te illustreren. Dezelfde of een vergelijkbaar protocol kan worden gebruikt om andere zintuiglijke of bewegingsstoornissen of andere opdrachten van belang bestuderen.
Continuous wave nabij-infrarood licht werd uitgezonden en gedetecteerd bij 690 nm en 830 nm over de sensomotorische cortex met behulp van de fNIRS systeem met een snelheid van 50 Hz, met behulp van een configuratie op maat ontworpen bron-detector. EMG gegevens werden draadloos verzameld op een frequentie van 1000 Hz. Reflecterende marker 3-D locaties warendoor een optische motion capture systeem verzameld met een frequentie van 100 Hz. Twee verschillende computers behandeld data-acquisitie, één voor de fNIRS en een andere voor de motion capture en EMG. De gegevens werden gesynchroniseerd met behulp van een trigger puls van een derde computer die overeenkomt met een muisknop indrukken om de educatieve animatie voor elke taak te starten. Voor alle taken behalve gait, werden educatieve animaties ontworpen om deelnemer prestaties standaardiseren met behulp van visuele begeleiding van het tempo van een taak (1 Hz), vertegenwoordigd door een cartoon dier springen of schoppen, evenals een auditieve cue.