Ocena lateralizacji mózgowej u dzieci z wykorzystaniem funkcjonalnego dopplerowskiego ultrasonografu przezczaszkowego (fTCD)

Ogólnym celem tej procedury jest określenie funkcjonalnej lateralizacji języka w mózgu przy użyciu metody przyjaznej dla dzieci. Osiąga się to najpierw poprzez przykładanie głowic ultradźwiękowych do głowy w celu monitorowania szybkości przepływu krwi w tętnicy środkowej mózgu w każdej półkuli mózgu. Drugim krokiem procedury jest monitorowanie przepływu krwi podczas wykonywania przez uczestnika zadania językowego.

Trzecim krokiem procedury jest wyodrębnienie średniego sygnału Dopplera z lewej i prawej półkuli w okresie zainteresowania, w którym wykonywane było zadanie językowe. Ostatnim etapem procedury jest zbadanie różnicy w aktywacjach lewej i prawej strony w celu wyznaczenia wskaźnika lateralizacji. Wartości dodatnie wskazują na lateralizację lewostronną, a wartości ujemne na lateralizację prawostronną.

W rezultacie można uzyskać dane, które pozwalają na porównanie lateralizacji mózgu u dzieci w różnym wieku lub w grupach z zaburzeniami rozwojowymi i bez nich. Główną zaletą tej techniki w porównaniu z istniejącymi metodami, takimi jak funkcjonalny rezonans magnetyczny, jest fakt, że uczestnik nie musi pozostawać w bezruchu, a metoda ta jest stosunkowo tania i przenośna. Procedurę zaprezentują Georgina Holt i Nick Badcock, asystentka badawcza i postdoc z mojego laboratorium.

W tym filmie zaprezentowano zastosowanie funkcjonalnego dopplerowskiego USG przezczaszkowego (fTCD) do oceny lateralizacji mowy u dzieci. System składa się z urządzenia multi DOPP z sondami ultradźwiękowymi przymocowanymi do opaski na głowę, komputera stymulującego, który służy do wyświetlania filmów badanemu, oraz rejestratora głosu do zapisywania odpowiedzi słuchowych. Należy przygotować urządzenie multi DOPP przed przybyciem uczestnika. Sprawdź wszystkie połączenia zgodnie z opisem w tekście towarzyszącym oraz w instrukcji produktu; upewnij się, że ustawione są limity zapewniające zastosowanie odpowiednich poziomów ultradźwięków.

Przed rozpoczęciem sesji należy sprawdzić, czy dziecko nie musi skorzystać z toalety, aby czuło się komfortowo, ponieważ sesje trwają od 20 do 30 minut, a ruchy motoryki dużej mogą zakłócać sygnał dopplerowski. Zaprezentuj uczestnikowi zestaw słuchawkowy Doppler, wykorzystując do tego zabawkowe zwierzę. Upewnij się, że dziecko chętnie założy zestaw, a następnie umieść go w wygodny i stabilny sposób.

Przełącz system multi do trybu pauzy podczas przygotowywania głowic ultradźwiękowych. Każdą głowicę pokryj obfitą ilością żelu do USG, aby zapewnić jak najlepszy kontakt między głowicą a skórą, podczas gdy dziecko ogląda DVD w pozycji stabilnej. Umieść głowice pokryte żelem w oknie skroniowym czaszki po obu stronach głowy.

Tuż przed uchem, w miejscu, gdzie kość jest najcieńsza. Uruchom urządzenie multi dopp i dostosuj położenie sond w celu namierzenia tętnicy środkowej mózgu. Satysfakcjonujący sygnał charakteryzuje się specyficznym dźwiękiem i obrazem.

Jest to przykład wzoru wizualnego powstałego w wyniku nieprawidłowego rozmieszczenia sondy. Należy zauważyć, że nie słychać dźwięku. Jest to cecha charakterystyczna.

Słyszalny, cichy szum tętna badanego przy prawidłowo umieszczonej sondzie. Należy maksymalnie zmniejszyć moc, zwiększając w razie potrzeby wzmocnienie, aby zachować dobrą jakość sygnału. Gdy sygnały z obu środkowych tętnic mózgowych będą zadowalające, należy wyciszyć wyjście audio urządzenia multi oraz wyjaśnić dziecku trzystopniową procedurę, posługując się zdjęciami.

Dobrze, a po obejrzeniu fragmentu filmu zobaczycie taki symbol. Czy wiecie, co on oznacza? Znak zapytania?

Tak. Kiedy zobaczysz znak zapytania, chcę, żebyś opowiedział mi, co działo się w filmie – powiedz mi jak najwięcej o tym, co robiły pingwiny, w co się bawiły, co jadły, cokolwiek chcesz. A kiedy skończysz opowiadać o tym, co wydarzyło się w filmie, zobaczysz obrazek chłopca, który robi „ćśś”. Kiedy go zobaczysz, chcę, żebyś był bardzo cicho, spokojnie, przestał mówić i nie opowiadał mi już nic więcej. Dobrze.

Prosimy o chwilę cierpliwości, aż obraz wideo powróci. Uruchom urządzenia nagrywające i rozpocznij. Testy próbne przebiegają najefektywniej, gdy jeden z eksperymentatorów jest odpowiedzialny za utrzymanie uwagi dziecka na zadaniu oraz zapisywanie jego wypowiedzi.

Co się stało w tym przypadku? Założył kapelusz swojej dziewczyny i wyszedł. Bardzo dobrze.

A jakiego koloru była jego czapka i szalik? Świetnie. Bardzo dobrze. Dobra robota.

Po sekundzie badacz powinien monitorować sygnał, aby upewnić się, że jest on utrzymywany na odpowiednim poziomie. Jeśli sygnał zostanie znacząco zakłócony, należy zatrzymać komputer sterujący wyświetlaniem i ponownie ustawić sondy, w razie potrzeby nakładając więcej żelu.

Monitoruj zachowanie dziecka i upewnij się, że czuje się ono komfortowo i jest zrelaksowane. Oto przykład jednej próby. Program na komputerze stymulacyjnym utrzymuje dokładny czas zdarzeń i wysyła impuls markera do pliku danych Dopplera, aby wskazać początek okresu aktywacji językowej.

W przypadku tej procedury z udziałem dzieci rejestrujemy 30 prób. Dla dokładnej oceny lateralizacji zalecamy przeprowadzenie minimum 20 prób. Po zakończeniu procedury eksperymentalnej należy zatrzymać wielokanałowy zapis i usunąć sondy.

Użyj chusteczek, aby usunąć nadmiar żelu z ciała uczestnika. Daj dziecku drobny upominek w podziękowaniu za udział. Oto czysty zapis danych surowej prędkości przepływu krwi.

W trakcie jednej próby eksperymentalnej każdy widoczny impuls odpowiada jednemu uderzeniu serca. Marker zdarzenia wskazujący moment rozpoczęcia stymulacji jest wyświetlany w kolorze zielonym. Tutaj widoczny jest zapis danych z fragmentu sesji eksperymentalnej, podczas której sygnał był słaby i okresowo zanikał.

Sekcje te są automatycznie usuwane z zapisu przez procedurę odrzucania artefaktów. Wykres ten przedstawia średni sygnał w obrębie EPOCH dla kanału lewego oraz kanału prawego, uśredniony dla wszystkich zaakceptowanych prób. Dla grupy uczestników okres aktywacji językowej został zaznaczony kolorem zielonym.

Ten panel przedstawia różnicę prędkości dopplerowskiej między stroną lewą a prawą. Okres istotny dla obliczeń boczności został również zaznaczony kolorem zielonym. Szary obszar zacieniowany wokół różnicy prędkości reprezentuje standardowy błąd średniej po opanowaniu techniki.

Technikę tę można zastosować w ciągu około 30 minut, jeśli jest ona prawidłowo przeprowadzona po jej opracowaniu. Metoda ta utorowała drogę badaczom z zakresu neuropsychologii rozwojowej do badania lateralizacji mózgu u dzieci w wieku przedszkolnym.