Name: Cerebral Blood Flow-Based Resting State Functionele connectiviteit van het menselijk brein met behulp van optical diffuse correlatie spectroscopie (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2020-05-27T13:30:00.000+00:00
Duration: 7 min 13 s
Description: Leer hoe je optische diffuse correlatiespectroscopie gebruikt om hersenbloedstroom-gebaseerde rusttoestand functionele connectiviteit in de menselijke prefrontale cortex te meten.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

playerTrialDesktop

De auteurs willen financiële steun erkennen van de Ohio Third Frontier aan het Ohio Imaging Research and Innovation Network (OIRAIN, 667750) en de National Natural Science Foundation of China (nr. 81771876).

Het protocol werd goedgekeurd door de Institutional Review Board van de Wright State University, en geïnformeerde toestemming werd verkregen van elke deelnemer voorafgaand aan het experiment.
1. Voorbereiding van het onderwerp
<ol><li>Zet het FD-fNIRS- en DCS-systeem aan om minstens 10 minuten op te warmen (zie de secties 2 en 3 voor meer details) voordat u met metingen van het onderwerp begint. Een voorbeeld van onderwerpmeting met het compacte DCS-instrument wordt weergegeven in figuur 1.</li>
	<li>Gebruik eerst een meetlint om de afstand tussen de nasion tot de inion op het hoofd van elk onderwerp te meten (Figuur 2A).</li>
	<li>Met de nasion als uitgangspunt markeert u de locatie die 10% van de afstand tot de inion bedraagt met een inktmarkering. Dit geeft het punt tussen Fp1 en Fp2 van de EEG 10/20 montage (Figuur 2A).</li>
	<li>Met behulp van een EEG 10/20 cap (zie Tabel van materialen),pas de dop aan zodat het gemarkeerde punt tussen Fp1 en Fp2 ligt.</li>
	<li>Markeer het punt tussen Fp1 en F7 (linker cortex) en het punt tussen Fp2 en F8 (rechter cortex). Dit vertegenwoordigt de grenzen tussen de superieure prefrontale cortex en dorsolaterale prefrontale cortex (DLFC) en tussen de DLFC en inferieure prefrontale cortex (IFC), respectievelijk, voor de linker en rechter hersenhelften (Figuur 2A).</li>
	<li>Plaats met behulp van een 3D-geprinte sonde de multi-modevezels (MMF) op de nieuw gemarkeerde punten (punten "S" op figuur 2C)en sluit elk aan op de laserlichtbron van 785 nm(figuur 2B,C).</li>
	<li>Plaats de single-mode vezels (SMFs) 2,75 cm verwijderd van de MMF. Twee vezels moeten worden geplaatst op de DLFC (locaties "DLFC,1" en "DLFC,2") en een op de IFC (locatie "IFC"). De plaatsing van de SMF wordt gerepliceerd aan elke kant van de cortex voor een totaal van zes SMF 's (Figuur 2c).</li>
	<li>Plaats een andere SMF 1 cm onder de MMF op locatie "Ds"aan beide zijden van de cortex (voor de detectie van de bloedstroom in de hoofdhuid) en sluit elk van de SMF's aan op individuele single-photon telmachines (Figuur 2C).</li>
</ol>p klasse="jove_title">2. FD-fNIRS-instellingen en kalibratie

<ol><li>Schakel alle lampjes uit en schakel het FD-fNIRS-systeem in om zich voor te bereiden op kalibratie. LET OP: Kijk uit voorzorg niet direct naar de lichtbronnen en vezeluitgangen, omdat dit oogletsel kan veroorzaken. Gebruik een IR-sensorkaart (Materiaaltafel).</li>
	<li>Vermijd onnodige blootstelling van de detectoren aan de lichtniveaus in de ruimte om geluidloos te blijven werken en schade aan de detectoren te voorkomen.</li>
	<li>Verwarm de lichtbronnen en detectoren door het systeem aan te zetten en het minstens 10 min te laten lopen (bij voorkeur minimaal 20 min en maximaal 1 uur voor optimale nauwkeurigheid en stabiliteit) met het licht aan, modulatie aan en detectorspanning aan.</li>
	<li>Voer gui-gebaseerde software voor gegevensverwerving uit. Pas de detectorversterking aan om een optimaal signaal te bereiken met de sensor bevestigd en bevestigd aan een kalibratiefantoom (polydimethylsiloxaan-gebaseerd fantoom van bekende optische eigenschappen, zie Tabel van materialen)door op de knop "autobias" te drukken. Als de overspanningswaarschuwing knippert, verlaagt u de winst.</li>
	<li>Nadat u de detectorversterking hebt aangepast om het maximale signaal te krijgen, koppelt u een van de bronvezels los van de detector en controleert u of de gelijkstroom (DC) minder dan 20 tellingen per meetperiode is voor de bijbehorende bronvezel. Als deze waarde groter is dan deze waarde, kan er overmatig ruimtelicht in de detector45lekken. Als dit het geval is, moet het systeem worden uitgeschakeld, dan moet het overtollige licht in de kamer worden geblokkeerd / verwijderd en stappen 2.4–2.5 herhaald.</li>
	<li>Controleer het juiste signaalniveau van elke bron en detector. Het systeem definieert dit als boven de 100 en minder dan 1.500 tellingen per meetcyclus.</li>
	<li>Voer kalibratie uit door op de knop Kalibreren in de GUI te drukken. Het systeem zal metingen uitvoeren en kalibratiefactoren toepassen om de optische eigenschappen van het bekende fantoom correct te meten. Deze kalibratiefactoren worden opgeslagen en automatisch toegepast op de in vivo metingen.</li>
	<li>Log de kalibratiegegevens, die een record van de prestaties van het systeem op een standaard fantoom zal bieden.</li>
</ol>3. DCS-instellingen
LET OP: Als algemene voorzorgsmaatregel, niet kijken naar de lichtbronnen en vezel uitgangen direct om potentiële oogschade te voorkomen. Gebruik de IR-sensorkaart (zie Materiaaltafel).
<ol><li>Vermijd onnodige blootstelling van de detectoren (d.w.z. ruimtelicht) om nauwkeurige ruwe gegevens voor de autocorrelatiekrommen te verkrijgen en schade aan de detectoren te voorkomen.</li>
	<li>Warm de DCS laserlichtbronnen en SPCM (zie Tabel van materialen)op door ze over te schakelen naar de "on"-positie en ze ten minste 10 min te laten draaien (bij voorkeur minimaal 20 min en maximaal 1 uur voor optimale nauwkeurigheid en stabiliteit).</li>
	<li>Voer GUI-gebaseerde DCS-gegevensacquisitiesoftware uit, die de fotontellingen voor elke detector en semi-kwantitatieve real-time bloedstroomwaarden weergeeft. Pas de vezelpositie, hoek (vezelvlak moet loodrecht op het huidoppervlak) staan en de timing van gegevensverwerving om een signaal van ten minste 5.000 tellingen/s te verkrijgen (voor een adequate signaal-ruisverhouding) en minder dan 1.000.000 tellingen/s (om schadelijke detectoren te voorkomen) (Figuur 3A).</li>
	<li>Controleer voldoende aantal fotonen (vanaf stap 3.3) van elke detector door het aantal fotonen en bijna realtime automatische correlatiecurven op de monitor te controleren.</li>
	<li>Controleer voldoende vezelcontact zonder omgevingslichtlekkage door de y-intercept van de autocorrelatiecurve op de monitor te controleren. De optimale waarde is ~1,5 zonder het gebruik van polarisatoren (Figuur 3B).</li>
	<li>Controleer of de sonde en metingen niet gevoelig zijn voor bewegingsartefacten door de elastische band aan te spannen, zodat deze strak genoeg is om beweging te weerstaan, maar los genoeg om enig ongemak aan het onderwerp te voorkomen. De gebruiker moet ook de automatische correlatiecurven op de monitor gelijktijdig controleren, zodat de autocorrelatiecurve vervalt tot 1 voor een langere correlatietijd (τ > 10 ms) (figuur 3C).</li>
</ol>4. Gegevensverzameling
<ol><li>Instrueer het onderwerp om eventuele bewegingen tijdens de 8 min meting te minimaliseren.</li>
	<li>Doe het licht uit en zorg ervoor dat het onderwerp in een comfortabele positie zit met zijn ogen dicht.</li>
	<li>Voer een baseline FD-fNIRS metingen met behulp van het fd-fNIRS systeem optische sonde op het voorhoofd naast de DCS sonde. Druk vervolgens op de knop "Verwerven" in de FD-fNIRS acquisitie GUI. Deze gegevens bieden statische optische eigenschappen, absorptieparameters en verstrooiingsparameters (μa, μ'ss) die zullen worden gebruikt voor de kwantificering van de dynamische optische parameter, CBFi17,20.</li>
	<li>Na voltooiing van de FD-fNIRS metingen, beginnen met het verzamelen van gegevens op de optische DCS metingen door op de "Run" knop in de DCS data acquisition GUI. Verzamel gegevens voor een totaal van 8 min met een maximale integratietijd van 2 s (minder heeft de voorkeur, afhankelijk van de signaal-ruisverhouding voor elk onderwerp).</li>
	<li>Herhaal indien nodig het experiment binnen 1 uur van het eerste experiment of herhaal het experiment gedurende een vergelijkbare tijd van de dag om externe variaties zoals vermoeidheid, stimulerende middelen of temperatuur te verminderen.</li>
</ol>5. Gegevensanalyse
<ol><li>Haal voor FD-fNIRS-gegevens de optische absorptie- en verstrooiingseigenschappen (μa, μ'ss) uit die worden verwerkt volgens de hellingsmethode46,47,48,49,50,51,52,53.</li>
	<li>Voor DCS, aangezien nabewerking nodig is, importeert u de ruwe gegevens van de autocorrelatie van elk van de acht kanalen in de software voor gegevensanalyse.</li>
	<li>Cbf-gerelateerde parameterkwantificering wordt beschreven in recente evaluaties6,27,54. Kortom, uit de genormaliseerde intensiteit autocorrelatie functie (g2 [r,τ])), haal de genormaliseerde diffuse elektrische veld temporele autocorrelatie functie (g1 [r,τ]) met behulp van de Siegert relatie: g2 (r,τ) = 1 + β | g 1 (r,τ)| 2. OPMERKING: β is een constante, evenredig aan het aantal gedetecteerde ruimtelijke modi6,17,27,55,56, varieert van 0 tot 1, en verkregen door het aanbrengen van de (genormaliseerde) elektrische veld autocorrelatie functie g1.</li>
	<li>Gebruik de analytische oplossing voor g16,27,,54 om een bloedstroomgerelateerde parameter (αDB)uit de pasvorm te halen:, VERGELIJKING ÉÉN OPMERKING: In de bovenstaande vergelijking is ko het golfaantal licht in het medium, α is een factor die evenredig is aan de bloedvolumefractie van het weefsel en DB is de effectieve Brownse coëfficiënt. αDB kan worden gedefinieerd als de bloedstroomindex (BFI)6,54 of CBFi17. Hier wordt CBFi gebruikt.</li>
	<li>Past het model met behulp van de optische parameters verkregen uit FD-fNIRS. De belangrijkste parameters die passen bij cbfi en β. OPMERKING: Figuur 3A toont representatieve gegevens die voldoende zijn voor analyse. DCS-gegevens worden verwijderd als (1) de autocorrelatiefunctie aanzienlijk lager is dan 1,5 (β < 0.5) (d.w.z. in het geval van figuur 3B, wanneer de functie ~1,2, β < 0,2 is, als gevolg van ruimtelichtlekkage) of indien (2) de autocorrelatiecurve niet vervalt tot 1 voor langere correlatietijd (τ > 10 ms) (d.w.z. in het geval van figuur 3C, waar het bewegingsartefact, zoals hoofd- of sondebeweging, leidt tot onbruikbare gegevens).</li>
	<li>Detrend van de gekwantificeerde resultaten met behulp van een tweede-orde polynomial fit om langzame drift te verwijderen (Figuur 4A).</li>
	<li>Gebruik een zero-phase tweede-orde Butterworth filter met een passband van 0.009-0.080 Hz om ongewenste hersenfrequenties zoals Mayer golven (Figuur 4A) te verwijderen.</li>
	<li>Gebruik lineaire regressie om de restanten van elk kanaal te verkrijgen tegen de korte afstandmeting om de oppervlakkige hoofdhuidsignalen aan elke kant van de cortex te verwijderen (figuur 4B).</li>
	<li>Bereken de correlatiecoëfficiënt van de Pearson tussen elk paar kanalen om de functionele verbinding tussen hersengebieden te identificeren(figuur 5).</li>
	<li>Zet de correlatiewaarde om in een z-waarde met behulp van een Fisher Z-transformatie en voer een t-testuit om de p-waarde te verkrijgen (figuur 5). Gebruik valse detectiesnelheid (FDR) voor meerdere vergelijkingencorrectie.</li>
</ol>

De auteurs verklaren geen concurrerende financiële belangen.

Om te bepalen of CBF zoals gemeten door DCS nauwkeurig gedetecteerd RSFC, twee gebieden van de hersenen met bekende RSFC eigenschappen werden onderzocht. Functionele connectiviteit tussen DLFC-regio's en tussen DLFC en IFC wordt verondersteld te bestaan57,58,59. Er is gekozen voor connectiviteit tussen twee sites binnen de linker- en rechter-DLFC, omdat de intraregionale connectiviteit meestal hoger is. Ook werd gekozen voor con...

Wanneer de hersenen zich in een rusttoestand bevinden, toont het een hoge synchronisatie van spontane activiteit in functioneel verwante gebieden aan, die zich dichtbij of van een afstand kunnen bevinden. Deze in-sync regio's staan bekend als functionele netwerken1,2,3,4,5,6,7,8,9. Dit fenomeen werd voor het eerst ontdekt door een functionele magnetische resonantie imaging (fMRI) studie met behulp van bloed zuurstof niveau-afhankelijke (BOLD) signalen die oxygenatie niveaus van het hersenbloed5,,10, ook bekend als ruststaat functionele connectiviteit (RSFC). Afwijkingen in RSFC zijn geassocieerd met hersenaandoeningen zoals autisme11, Alzheimer12, en depressie13. Dus, RSFC is een waardevol instrument voor het bestuderen van patiënten met aandoeningen die moeite hebben met het uitvoeren van taakgebaseerde beoordelingen. Echter, veel patiënten, zoals jonge autistische kinderen, zijn slechte kandidaten voor beoordeling door fMRI, omdat het vereist nog steeds binnen in een besloten ruimte voor langere tijd14,15. Optische beeldvorming is snel en draagbaar; zo is het geschikt voor een meerderheid van de patiënten, met name de pediatrische bevolking16,17,18,19,20,21,22,23,24. Met behulp van deze voordelen, functionele nabij-infrarood spectroscopie (fNIRS), die hemoglobine concentratie en zuurstofverzadiging parameters in de hersenen kan kwantificeren, wordt gebruikt om RSFC te meten bij de mens (met inbegrip van de pediatrische bevolking4,8,25 en patiënten met autisme11).
Optische diffuse correlatiespectroscopie (DCS), een relatief nieuwe optische techniek, kan de cerebrale bloedstroom kwantificeren, wat een belangrijke parameter is die zuurstoftoevoer associeert met metabolisme6,17,26,27,28,29. Het optische stroomcontrast dat door DCS wordt gekwantificeerd, blijkt een hogere gevoeligheid in de hersenen te hebben in vergelijking met oxygenatiecontrast30. Het gebruik van DCS-afgeleide CBF-parameters voor de beoordeling van RSFC is dus voordelig.
DCS is gevoelig voor bewegende bloedcellen. Wanneer het verspreiden van fotonen verstrooiing van bewegende bloedcellen, dit zorgt ervoor dat de intensiteit van gedetecteerd licht te fluctueren in de tijd. DCS meet een op tijd gebaseerde intensiteitautocorrelatiefunctie en de vervalsnelheid is afhankelijk van de optische parameters en de bloedstroom. Deze waarden worden uiteindelijk gebruikt om de cerebrale bloedstroom index (CBFi) te verkrijgen. Met sneller bewegende bloedcellen, de intensiteit autocorrelatie functie vervalt sneller. Daarom kan informatie over beweging diep onder het weefseloppervlak worden afgeleid (bijvoorbeeld in de hersenen) uit metingen van het verspreiden van lichtfluctuaties in de tijd27,31,32,33,34,35. DCS is een techniek die complementair is aan de alom bekende fNIRS die bloedoxygenatie meet17,36. Aangezien zowel fNIRS als DCS optische hersenbeeldvormingstechnieken zijn met een hoge temporele resolutie in het bereik van milliseconden, zijn de optische beeldvormingsopstellingen veel minder gevoelig voor bewegingsartefacten dan fMRI. Ze zijn ook met succes gebruikt voor functionele beeldvorming van de hersenen in pediatrische populaties, waaronder zeer jonge zuigelingen16. Voorheen werden oppervlakkige bloedstroommetingen gebruikt om RSFC te beoordelen in preklinische studies bij muizen37. Hier worden bloedstroomparameters gebruikt om RSFC bij negen gezonde volwassenen te kwantificeren als een proof-of-concept studie38,39.
In deze studie wordt gebruik gemaakt van een commercieel FD-fNIRS systeem en een aangepast DCS systeem(zie Tabel van Materialen). De DCS die in eigen huis werd gebouwd bestaat uit twee 785 nm, 100 mW, lange coherentielengte continugolflasers die zijn gekoppeld aan een FC-connector en acht single-photon telmachines (SPCM) aangesloten op een auto-correlator. Een aangepaste software grafische gebruikersinterface (GUI) is ook speciaal gemaakt voor dit systeem om de fotontellingen, autocorrelatiecurven en semi-kwantitatieve bloedstroom van elk SPCM-kanaal in real-time weer te geven en op te slaan. De onderdelen in dit systeem worden vaak gebruikt voor DCS16,17,31,32,40,42,43,44, en de verkregen resultaten zijn ook in eigen beheer geverifieerd en gebruikt in een recente studie39.

<table><tbody><tr><td>3D Printed Probe</td><td>In-house</td><td>N/A</td><td>3D printed PLA probe (Craftbot, Craft unique)</td></tr><tr><td>785nm, 100mW, CW, FC coupled Laser</td><td>CrystaLaser</td><td>DL785-100-S</td><td>DCS component (lichtbron)</td></tr><tr><td>Auto-correlator</td><td>Correlator.com</td><td>Flex05-8ch</td><td>DCS component (uitvoerg2-curve naar PC)</td></tr><tr><td>Data Acquisition GUI</td><td>In-house</td><td>N/A</td><td>GUI gecodeerd in LabVIEW om het DCS-systeem te runnen</td></tr><tr><td>Data analysis software</td><td>In-house</td><td>N/A</td><td>Matlab-code gebruikt voor het verkrijgen van RSFC-resultaten</td></tr><tr><td>EEG Electrode Cap</td><td>OpenBCI</td><td>N/A</td><td>EEG-mesh-cap met standaard 10/20-posities</td></tr><tr><td>Multi-mode fiber</td><td>OZ Optics</td><td>QMMJ-3,2.5-IRVIS-600/630-3PCBK-3</td><td>DCS component (bronvezel)</td></tr><tr><td>Oxiplex calibration phantom</td><td>ISS</td><td>75019, 75020</td><td>Set van 2 PDMS-kalibratie-phantom</td></tr><tr><td>Oxiplex muscle probe</td><td>ISS</td><td>86010</td><td>4-kanaals spiersondev</td></tr><tr><td>Oxiplex Oximeter</td><td>ISS</td><td>95205</td><td>FD-fNIRS (690nm, 830nm)</td></tr><tr><td>Power meter</td><td>Thorlabs</td><td>PM100D</td><td>Laserlichtvermogen-insteller</td></tr><tr><td>Sensor card</td><td>Thorlabs</td><td>F-IRC1-S</td><td>laser IR-straalviewer</td></tr><tr><td>Single-mode fiber</td><td>OZ Optics</td><td>SMJ-3S2.5-780-5/125-3PCBK-3</td><td>DCS component (detectorvezel)</td></tr><tr><td>Single-Photon Counting Machine</td><td>Excelitas</td><td>SPMC-NIR-1x2-FC</td><td>DCS component (detector)</td></tr></tbody></table>

cerebral blood flow-based resting state functionele connectiviteit van het menselijk brein met behulp van optical diffuse correlatie spectroscopie

Cerebral Blood Flow-Based Resting State Functional Connectivity of the Human Brain using Optical Diffuse Correlation Spectroscopy

Om een uitgebreid begrip van het menselijk brein te verkrijgen, is het gebruik van cerebrale bloedstroom (CBF) als een bron van contrast gewenst omdat het een belangrijke hemodynamische parameter is die verband houdt met cerebrale zuurstoftoevoer. Rusttoestand lage frequentie schommelingen op basis van oxygenatie contrast is aangetoond dat correlaties tussen functioneel verbonden regio's te bieden. Het gepresenteerde protocol maakt gebruik van optische diffuse correlatie spectroscopie (DCS) om de bloedstroom-gebaseerde rusttoestand functionele connectiviteit (RSFC) in het menselijk brein te beoordelen. Resultaten van CBF-gebaseerde RSFC in de menselijke frontale cortex geven aan dat intra-regionale RSFC aanzienlijk hoger is in de linker- en rechtercortices in vergelijking met interregionale RSFC in beide cortices. Dit protocol moet van belang zijn voor onderzoekers die gebruik maken van multi-modale beeldvormingstechnieken om de menselijke hersenfunctie te bestuderen, vooral in de pediatrische bevolking.

De haalbaarheid van het gebruik van DCS om functionele connectiviteit te meten werd met succes gedemostrated39. De ruststaat functionele connectiviteit in de prefrontale cortices van negen onderwerpen werd gemeten. De resultaten (gemiddelde ± SD) wezen op een hogere correlatie in het intraregionale gebied van links (0,64 ± 0,25) en rechts (0,62 ± 0,23) cortices, in vergelijking met het interregionale gebied van links (0,32 ± 0,32), (0,34 ± 0,27) en rechts (0,34 ± 0,29), (0,34 ± 0,26) cortices. (<s...

Dit protocol laat zien hoe de functionele connectiviteit van de rusttoestand in de menselijke prefrontale cortex kan worden gemeten met behulp van een op maat gemaakt diffuus correlatiespectroscopie-instrument. Het rapport bespreekt ook praktische aspecten van het experiment en gedetailleerde stappen voor het analyseren van de gegevens.

Cerebral Blood Flow-Based Resting State Functionele connectiviteit van het menselijk brein met behulp van optical diffuse correlatie spectroscopie

To obtain a comprehensive understanding of the human brain, utilization of cerebral blood flow (CBF) as a source of contrast is desired because it is a ...

Dit protocol maakt gebruik van variabele optische sondes om de bloedstroom van de hersenen te evalueren tijdens de rusttoestand. Een belangrijk voordeel van deze techniek is de draagbaarheid. Waardoor het zeer geschikt is voor nachtbewaking.De draagbare sonde maakt het mogelijk om functionele connectiviteitsmetingen te verkrijgen in natuurlijke omgevingen van de proefpersonen voor zowel diagnostische als therapeutische toepassingen. Dit protocol maakt gebruik van draagbare optische sondes om de bloedstroom van de hersenen te evalueren tijdens de functionele connectiviteitsmetingen in rusttoestand. Het aantonen van de procedure met Chien Poon zal Ben Rinehart, een grad student van mijn laboratorium.Ten minste 10 minuten voor aanvang van de analyse, power-up van de FD-fNIRS en DCS met een licht modulatie en detector spanning. Gebruik een meetlint om de afstand tussen de nasion en de inion op het hoofd van het onderwerp te meten. Gebruik de nasion als uitgangspunt en gebruikt een inktmarkering om de locatie aan te wijzen die 10% van de afstand tot de inion bedraagt.Plaats een EEG 10/20-dop op het hoofd van het onderwerp, zodat het gemarkeerde punt zich tussen Fp1 en Fp2 bevindt. Marke

cerebral-blood-flow-based-resting-state-functional-connectivity-human

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Bio-engineering

We combineerden frequentie-domein nabij-infrarood spectroscopie maatregelen van de cerebrale oxygenatie hemoglobine met diffuse correlatie spectroscopie maatregelen van de cerebrale doorbloeding index om een ​​index van zuurstof metabolisme te schatten. We testten het nut van deze maatregel als een bed screening instrument om de gezondheid en ontwikkeling van de pasgeborene hersenen te evalueren.

Niet-invasieve optische meting van Cerebral Metabolisme en Hemodynamica bij zuigelingen

In this video, we demonstrate the diffuse correlation spectroscopy technique to measure cerebral blood flow in a mouse model of mild traumatic brain injury.

Diffuse Correlation Spectroscopy to Assess Cerebral Blood Flow in a Mouse Model

Source: Hage, B. D. et. al., Functional Transcranial Doppler Ultrasound for Monitoring Cerebral Blood Flow. J. Vis. Exp. (2021) This video demonstrates the use of Doppler ultrasound as a functional imaging tool to measure cerebral blood flow velocity, or CBFV in real time. It highlights how frequency shifts in the middle cerebral artery during tasks like breath-holding reveal changes in CBFV, offering insights into brain activity and vascular dynamics.

Functional Imaging of Cerebral Blood Flow Using Transcranial Doppler Ultrasound

Source: Nishidate, I., et al. Simultaneous Evaluation of Cerebral Hemodynamics and Light Scattering Properties of the In Vivo Rat Brain Using Multispectral Diffuse Reflectance Imaging. J. Vis. Exp. (2017)This video demonstrates the use of multispectral diffuse reflectance imaging to analyze cerebral blood flow, oxygen levels, and tissue structure changes in an anesthetized rat, providing insights into brain hemodynamics and morphology under varying conditions.

Multispectral Diffuse Reflectance Imaging of Rat Cerebral Blood Flow and Tissue Structure

Source: Menezes Forti, R. et al. Real-Time Monitoring of Neurocritical Patients with Diffuse Optical Spectroscopies. J. Vis. Exp. (2020)This video demonstrates the use of Diffuse Correlation Spectroscopy (DCS) to measure cerebral blood flow in humans. It outlines the steps for preparing the system, calibrating the probe, positioning it on the participant’s forehead, acquiring scattered light data, and analyzing intensity fluctuations to interpret blood flow dynamics in the brain.

Diffuse Correlation Spectroscopy to Measure Cerebral Blood Flow in a Human Subject

De gelijktijdige evaluatie van cerebrale hemodynamica en de lichtverstrooiende eigenschappen van in vivo rattenhersenweefsel wordt aangetoond met conventionele multispectrale diffuse reflectie-afbeeldingssysteem.

Gelijktijdige Evaluatie van Cerebrale hemodynamiek en Light Scattering Eigenschappen van de<em&gt; In Vivo</em&gt; Rat Brain behulp Multispectral Diffuse reflectie Imaging

Hier wordt een protocol gepresenteerd voor het niet-invasief monitoren van cerebrale hemodynamiek van neurokritische patiënten in realtime en aan het bed met behulp van diffuse optica. In het bijzonder maakt het voorgestelde protocol gebruik van een hybride diffuus optisch systeem om real-time informatie over cerebrale oxygenatie, cerebrale bloedstroom en cerebrale metabolisme te detecteren en weer te geven.

Real-time monitoring van neurokritische patiënten met diffuse optische spectroscopieën

We presenteren een methode voor het gelijktijdig verzamelen van fMRI- en fNIRS-signalen van dezelfde proefpersonen met fNIRS-dekking van het hele hoofd. Het protocol is getest met drie jongvolwassenen en kan worden aangepast voor gegevensverzameling voor ontwikkelingsstudies en klinische populaties.

Gelijktijdige gegevensverzameling van fMRI- en fNIRS-metingen met behulp van een optode-array voor het hele hoofd en kanalen over korte afstand

Deze studie integreerde magnetische resonantiebeeldvorming - arteriële spin-labelafbeeldingen om de cerebrale bloedstroom (CBF) -atlas af te leiden voor cerebrale functionele regio's. Het vergelijken van typische CBF-atlassen voor gezonde en chronische cerebrale ischemie bracht significante verschillen aan het licht in regionale CBF-verdelingen, waardoor snelle, niet-invasieve beoordelingen van functionele CBF mogelijk zijn om te helpen bij de diagnose en evaluatie van therapieën.

Constructie en toepassing van cerebrale functionele regio-gebaseerde cerebrale bloedstroomatlas met behulp van magnetische resonantiebeeldvorming - arteriële spin-labeling

Deze studie maakte gebruik van functionele nabij-infraroodspectroscopie (fNIRS) om de prefrontale cortexactiviteit te meten tijdens een 23 minuten durende blokontwerp yoga asana-sequentie met 27 volwassenen. De connectiviteit in rusttoestand werd voor en na de training opgenomen. Bevindingen benadrukken de effectiviteit van fNIRS in op beweging gebaseerd onderzoek en bieden neurologische inzichten in de effecten van yoga asana's.

Connectiviteit in rusttoestand en neuroimaging van prefrontale cortexactiviteit tijdens een blokontwerp yoga asana-oefening met behulp van fNIRS

Leer hoe je optische diffuse correlatiespectroscopie gebruikt om hersenbloedstroom-gebaseerde rusttoestand functionele connectiviteit in de menselijke prefrontale cortex te meten.

Cerebral Blood Flow-Based Resting State Functionele connectiviteit van het menselijk brein met behulp van optical diffuse correlatie spectroscopie (Video) | JoVE Journal

Cerebral Blood Flow-Based Resting State Functionele connectiviteit van het menselijk brein met behulp van optical diffuse correlatie spectroscopie

Meer video's verkennen