Name: Ocena lateralizacji mózgu u dzieci za pomocą funkcjonalnego przezczaszkowego USG Dopplera (fTCD) (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2010-09-27T00:00:00.000+00:00
Duration: 7 min 44 s
Description: Poznaj metodę fTCD do oceny lateralizacji językowej mózgu u dzieci. Ta nieinwazyjna technika ultrasonograficzna pozwala badać przepływ krwi w tętnicy środkowej mózgu podczas zadań językowych, oferując przenośną i ekonomiczną alternatywę dla fMRI.

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

Dziękujemy Hubertusowi Lohmannowi za podzielenie się wiedzą ekspercką w zakresie technik fTCD. Praca ta była finansowana z grantu programu Wellcome Trust nr 082498/Z/07/2.

1. Wykorzystanie fTCD do oceny lateralizacji języka u dzieci
<ol>
 <li>W miarę możliwości, w osobnej sesji przed zapoznaniem z systemem Dopplera, oswajamy dziecko z obrazkami przedstawiającymi postaci z historii wideo.</li>
 <li>Istotne jest, aby procedura obejmowała wystarczającą liczbę prób w celu uzyskania wiarygodnego pomiaru: idealnie 20 lub więcej, choć uzyskaliśmy użyteczne dane przy zaledwie 10 do 15 próbach. Każda próba obejmuje okres relaksacji, służący jako poziom bazowy, a następnie aktywację językową. Prędkość przepływu krwi podczas okresu aktywacji jest porównywana z poziomem bazowym. Stwierdziliśmy, że jako poziom bazowy można wykorzystać okres, w którym dziecko pasywnie ogląda 12-sekundowy klip wideo. Pomaga to uniknąć nudy. Po poziomie bazowym następuje 10-sekundowy okres odpowiedzi, w którym dziecko jest proszone o opisanie tego, co się wydarzyło. Następnie następuje 16-sekundowy okres odpoczynku.</li>
 <li>Timing procedury jest istotny dla wykrycia zmian w prędkości przepływu krwi wynikających z zapotrzebowania metabolicznego, co może zająć do 7 sekund. Używamy zadań komputerowych, napisanych w Presentation lub Matlab, które kontrolują czas trwania każdej próby. Co kluczowe, programy te wysyłają również impulsy do sprzętu, który rejestruje marker w pliku danych Dopplera, wskazując początek okresu aktywacji. Są one wykorzystywane w analizie danych do wyznaczenia okresów przepływu bazowego i aktywacyjnego.</li>
 <li>Używamy systemu Multi-dop, który umożliwia jednoczesny zapis ultradźwiękowy z lewej i prawej strony. Najlepiej jest przygotować system Multi-dop i mieć go w gotowości przed przybyciem uczestnika. Przed włączeniem należy upewnić się, że sondy są podłączone do systemu Multi-dop. Należy sprawdzić, czy komputer bodźca jest podłączony za pomocą portu równoległego do komputera Multi-dop i czy impulsy z jednego są widoczne na drugim. Należy upewnić się, że filtr górnoprzepustowy jest ustawiony na 300 Hz dla obu stron, a następnie sprawdzić głębokość sonacji (45-55 mm) oraz moc sygnału. System posiada ustawione limity dla różnych parametrów, aby zapewnić możliwość stosowania wyłącznie bezpiecznych poziomów.</li>
 <li>Kod uczestnika powinien zostać zapisany w plikach danych Multi-dop w celu dopasowania danych dotyczących warunków, grupy lub danych demograficznych.</li>
 <li>Następnie należy wstrzymać działanie systemu podczas przygotowywania sond. Każdą sondę ultradźwiękową pokrywa się żelem, który zapewnia kontakt między sondą a skórą. Należy użyć obfitej ilości żelu, aby zachować jak najlepszy możliwy kontakt.</li>
 <li>Teraz nadszedł czas na rozpoczęcie sesji. Przed startem sprawdź, czy dziecko nie musi skorzystać z toalety! Prezentujemy zestaw słuchawkowy, używając zabawek zwierząt, i upewniamy się, że dziecko rozumie, co się wydarzy i co będzie od niego wymagane. Szczególnie ważne jest, aby dziecko zrozumiało konieczność zachowania ciszy po okresie aktywacji, tak aby sygnał mógł powrócić do poziomu bazowego. Dzieci powinny siedzieć wygodnie, ponieważ pełne zadanie może trwać od 20 do 30 minut, a znaczne ruchy ciała mogą zakłócić sygnał Dopplera.</li>
 <li>Najtrudniejszą częścią procedury jest pozycjonowanie pokrytych żelem sond. Nowi użytkownicy powinni wiedzieć, że opanowanie tej części procesu wymaga praktyki. Istnieje pomocna symulacja komputerowa autorstwa Rune Aaslida, która może pomóc w szkoleniu (<a href="http://www.transcranial.com/">http://www.transcranial.com/</a>), ale najlepszym sposobem nauki jest ćwiczenie na przyjaciołach i kolegach. Po zbadaniu około 10 osób zaczniecie zauważać, że jest to znacznie łatwiejsze. Jedną z zalet pracy z dziećmi jest to, że zazwyczaj łatwiej jest uzyskać sygnał od dziecka niż od dorosłego, ponieważ mają one cieńsze czaszki.</li>
 <li>Każdą sondę umieszcza się w oknie skroniowym czaszki po każdej stronie głowy. Jest to najcieńszy odcinek kości w głowie i zapewnia najlepszy obszar, przez który można uzyskać sygnał z tętnic środkowych mózgu. Okna te znajdują się tuż przed każdym uchem. Podczas pracy z dziećmi czas konfiguracji może zostać skrócony, jeśli w badaniu uczestniczy dwóch eksperymentatorów, z których każdy reguluje jedną sondę. Większość dzieci chętnie ogląda DVD podczas tej części procedury, ale ważne jest monitorowanie zachowania dziecka i upewnienie się, że czuje się ono komfortowo i zrelaksowanie. Przerwij sesję, jeśli dziecko o to poprosi lub jeśli pojawi się jakikolwiek objaw stresu.</li>
 <li>Następnie koryguje się położenie sond w celu sonacji tętnicy środkowej mózgu. Znalezienie satysfakcjonującego sygnału może zająć kilka minut. Sygnał ten ma charakterystyczny dźwięk oraz wzorzec wizualny, które należy monitorować na komputerze Multi-dop.</li>
 <li>Charakterystyczny dźwięk to niski szum przypominający szum wody, zgodny z rytmem bicia serca uczestnika. Charakterystyczny wzorzec wizualny to gwałtowny wzrost, po którym następuje wykładniczy spadek, co również powtarza się w rytmie bicia serca. W zależności od głębokości sonacji i kierunku sondy można przechwycić aktywność z innych naczyń krwionośnych. Głębokość około 45 do 50 mm zazwyczaj sprawdza się dobrze u dzieci. Po znalezieniu silnego sygnału należy maksymalnie zmniejszyć moc, zachowując jednocześnie dobry sygnał. Można również zwiększyć wzmocnienie, aby wzmocnić słaby sygnał.</li>
 <li>Gdy sygnały dla każdej tętnicy środkowej mózgu są satysfakcjonujące, należy wyciszyć wyjście audio sygnału Multi-dop i rozpocząć procedurę. Eksperymentator wyjaśnia dziecku, że będzie ono w ciszy oglądać klip wideo. Gdy na komputerze pojawi się znak zapytania, dziecko musi powiedzieć eksperymentatorowi jak najwięcej o tym, co wydarzyło się w filmie. Gdy zobaczy obrazek chłopca mówiącego „ćśśś”, musi natychmiast przestać mówić i siedzieć w ciszy, czekając na rozpoczęcie kolejnego filmu (patrz Rysunek 2 i przykłady .avi).</li>
 <li>Następnie uruchamia się urządzenia rejestrujące, tj. rejestrator głosu dla odpowiedzi słownych, zapis systemu Multi-dop oraz komputer kontrolujący prezentację bodźców.</li>
 <li>Zadaniem eksperymentatora jest następnie monitorowanie dziecka i sygnału Dopplera, aby a) upewnić się, że dziecko czuje się komfortowo i skupia się na zadaniu oraz b) zapewnić utrzymanie odpowiedniego sygnału. Sygnał Dopplera jest znacznie mniej wrażliwy na ruchy niż sygnał fMRI, ale nadal może zostać zakłócony przez gwałtowne ruchy ciała lub przesunięcie sondy. Jeśli sygnał zostanie znacząco zakłócony, należy wstrzymać komputer wyświetlacza i odpowiednio zresetować sondy. Czasami konieczne może być nałożenie większej ilości żelu w celu ponownego uzyskania satysfakcjonującego sygnału. Stwierdziliśmy, że testowanie dzieci działa najlepiej, gdy jeden eksperymentator odpowiada za utrzymanie skupienia dziecka na zadaniu i zapisywanie jego wypowiedzi, a drugi monitoruje sygnał Dopplera.</li>
 <li>Po zakończeniu procedury eksperymentalnej można zatrzymać zapis Multi-dop i zdjąć sondy. Warto mieć pod ręką chusteczki higieniczne, aby usunąć nadmiar żelu.</li>
 <li>Surowe pliki danych są przetwarzane w celu porównania lewego i prawego sygnału Dopplera. Opracowaliśmy własne oprogramowanie Matlab w oparciu o metody opracowane przez Deppe7. Przetwarzanie to obejmuje down-sampling danych i korekcję fluktuacji wynikających z bicia serca. Pojedyncze próby są wykluczane z analizy, jeśli aktywacja lewa lub prawa wykracza poza określony zakres, zazwyczaj od 70 do 130% bazowej prędkości przepływu krwi. Aktywacja w tych próbach jest prawdopodobnie zaburzona przez problematyczny kontakt sondy. Rysunek 3 przedstawia aktywację względem sygnałów sondy dla dobrego sygnału, natomiast Rysunek 4 przedstawia przypadek, w którym sygnał jest okresowo tracony.</li>
 <li>W stosunku do bazowej prędkości przepływu krwi, aktywację w kanale prawym odejmuje się od lewego, aby obliczyć aktywację różnicową (patrz Rysunek 5). Indeks lateralizacji oblicza się jako średnią z aktywacji różnicowej dla jednej sekundy po obu stronach maksymalnej różnicy w ramach zdefiniowanego okresu zainteresowania. Okres ten trwa od 7 do 17 sekund po rozpoczęciu polecenia „mów”, wskazanego przez marker wysłany z komputera wyświetlacza do pliku danych Multi-dop. Ponieważ aktywacja różnicowa to kanał lewy minus prawy, dodatnie indeksy lateralizacji odzwierciedlają lateralizację lewostronną, a ujemne – prawostronną.</li>
</ol>

2. Reprezentatywne wyniki
<img src="/files/ftp_upload/2161/2161fig1.jpg" alt="Schemat anatomii mózgu; obszary kory mózgowej oznaczone na potrzeby badań edukacyjnych." data-altupdatedat="1788235205000" data-alt="Rysunek 1"> 
Rysunek 1: Zewnętrzna powierzchnia półkuli mózgu, przedstawiająca obszary zaopatrywane przez tętnice mózgowe. Kolor różowy oznacza obszar zaopatrywany przez tętnicę mózgu środkową. (źródło: <a href="http://en.wikipedia.org/wiki/File:Gray517.png">http://en.wikipedia.org/wiki/File:Gray517.png</a>)
<img src="/files/ftp_upload/2161/2161fig2.jpg" alt="Schemat osi czasu sekwencji eksperymentu: klip wideo, dyskusja, okres odpoczynku trwający 38 sekund." data-altupdatedat="1788235205000" data-alt="Rysunek 2"> 
Rysunek 2: Schematyczny zarys próby eksperymentalnej z 12-sekundowym wideo bazowym, 10-sekundowym interwałem odpowiedzi i 16-sekundową fazą odpoczynku. Przedstawiono również okres zainteresowania dla obliczeń lateralizacji.
<img src="/files/ftp_upload/2161/2161fig3.jpg" alt="Wykres prędkości Dopplera; analiza danych przepływu lewo-prawo w czasie (sec); badanie fizjologiczne." data-altupdatedat="1788235205000" data-alt="Rysunek 3"> 
Rysunek 3. Rejestracja czystych danych surowej prędkości Dopplera (cm/sec) dla lewego (niebieskiego) i prawego (czerwonego) kanału Dopplera od 130 do 150 sekundy podczas jednej sesji eksperymentalnej. Każdy widoczny impuls odpowiada jednemu uderzeniu serca. Marker zdarzenia wskazujący początek bodźca wyświetlony na zielono.
<img src="/files/ftp_upload/2161/2161fig4.jpg" alt="Wykres prędkości Dopplera pokazujący dynamikę przepływu lewy/prawy; czas vs. prędkość; metoda analizy danych." data-altupdatedat="1788235205000" data-alt="Rysunek 4"> 
Rysunek 4. Przerwana rejestracja surowych danych prędkości Dopplera (cm/sec) dla lewego (niebieskiego) i prawego (czerwonego) kanału Dopplera od 400 do 450 sekundy podczas jednej sesji eksperymentalnej. Marker zdarzenia wskazujący moment rozpoczęcia bodźca wyświetlony na zielono. Widoczne są znaczące oznaki utraty danych w obu kanałach.
<img src="/files/ftp_upload/2161/2161fig5.jpg" alt="Wykres analizy prędkości Dopplera przedstawiający porównanie przepływu lewo-prawo w okresie mowy; przedstawione wyniki." data-altupdatedat="1788235205000" data-alt="Rysunek 5"> 
Rysunek 5. Prędkość Dopplera (cm/sec) w kanale lewym (niebieski) i prawym (czerwony) (Panel A) oraz różnica między lewym a prawym (Panel B), uśredniona dla wszystkich dopuszczalnych prób w grupie uczestników. Uczestnicy otrzymali sygnał do „mówienia” w 12. sekundzie, a okres istotny dla obliczenia lateralizacji zaznaczono również kolorem zielonym. Szare słupki błędów wokół różnicy prędkości w Panelu B reprezentują błąd standardowy średniej.
Przykłady plików Avi: sekwencje wideo służące do przedstawienia historii „Freezefoot” można pobrać z adresu: <a href="http://psyweb.psy.ox.ac.uk/oscci/Miscellaneous.htm">http://psyweb.psy.ox.ac.uk/oscci/Miscellaneous.htm</a>

<ol><li>Bishop, D. V. M. Handedness and developmental disorder. , Blackwell Scientific, J.B. Lippincott. Philadelphia. (1990).</li>
<li>Pelletier, I., Sauerwein, H., Lepore, F., Saint-Amour, D., Lassonde, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Non-invasive+alternatives+to+the+Wada+test+in+the+presurgical+evaluation+of+language+and+memory+functions+in+epilepsy+patients%5BTitle%5D)+AND+%22Epileptic+Disorders%22%5BJournal%5D)">Non-invasive alternatives to the Wada test in the presurgical evaluation of language and memory functions in epilepsy patients.</a> Epileptic Disorders. 9, 111-126 (2007).</li>
<li>Deppe, M., Ringelstein, E. B., Knecht, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+investigation+of+functional+brain+lateralization+by+transcranial+Doppler+sonography%5BTitle%5D)+AND+%22NeuroImage%22%5BJournal%5D)">The investigation of functional brain lateralization by transcranial Doppler sonography.</a> NeuroImage. 21, 1124-1146 (2004).</li>
<li>Knecht, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Noninvasive+determination+of+language+lateralization+by+functional+transcranial+Doppler+sonography+%3A+A+comparison+with+the+Wada+test%5BTitle%5D)+AND+%22Stroke%22%5BJournal%5D)">Noninvasive determination of language lateralization by functional transcranial Doppler sonography : A comparison with the Wada test.</a> Stroke. 29, 82-86 (1998).</li>
<li>Lohmann, H., Drager, B., Muller-Ehrenberg, S., Deppe, M., Knecht, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Language+lateralization+in+young+children+assessed+by+functional+transcranial+Doppler+sonography%5BTitle%5D)+AND+%22Neuroimage%22%5BJournal%5D)">Language lateralization in young children assessed by functional transcranial Doppler sonography.</a> Neuroimage. 24, 780-790 (2005).</li>
<li>Bishop, D. V. M., Watt, H., Papadatou-Pastou, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((An+efficient+and+reliable+method+for+measuring+cerebral+lateralization+during+speech+with+functional+transcranial+Doppler+ultrasound%5BTitle%5D)+AND+%22Neuropsychologia%22%5BJournal%5D)">An efficient and reliable method for measuring cerebral lateralization during speech with functional transcranial Doppler ultrasound.</a> Neuropsychologia. 47, 587-590 (2009).</li>
<li>Deppe, M., Knecht, S., Henningsen, H., Ringelstein, E. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((AVERAGE%3A+a+Windows+program+for+automated+analysis+of+event+related+cerebral+blood+flow%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neuroscience+Methods%22%5BJournal%5D)">AVERAGE: a Windows program for automated analysis of event related cerebral blood flow.</a> Journal of Neuroscience Methods. 75, 147-154 (1997).</li>
<li>Whitehouse, A. J. O., Bishop, D. V. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cerebral+dominance+for+language+function+in+adults+with+specific+language+impairment+or+autism%5BTitle%5D)+AND+%22Brain%22%5BJournal%5D)">Cerebral dominance for language function in adults with specific language impairment or autism.</a> Brain. 131, 3193-3200 (2008).</li>
<li>Illingworth, S., Bishop, D. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Atypical+cerebral+lateralisation+in+adults+with+compensated+developmental+dyslexia+demonstrated+using+functional+transcranial+Doppler+ultrasound%5BTitle%5D)+AND+%22Brain+and+Language%22%5BJournal%5D)">Atypical cerebral lateralisation in adults with compensated developmental dyslexia demonstrated using functional transcranial Doppler ultrasound.</a> Brain and Language. 111, 61-65 (2009).</li>
<li>Whitehouse, A. J. O., Bishop, D. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Hemispheric+division+of+function+is+the+result+of+independent+probabilistic+biases%5BTitle%5D)+AND+%22Neuropsychologia%22%5BJournal%5D)">Hemispheric division of function is the result of independent probabilistic biases.</a> Neuropsychologia. 47, 1938-1943 (2009).</li>
<li>Whitehouse, A. J. O., Badcock, N., Groen, M. A., Bishop, D. V. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Reliability+of+a+novel+paradigm+for+determining+hemispheric+lateralization+of+visuospatial+function%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+the+International+Neuropsychological+Society%22%5BJournal%5D)">Reliability of a novel paradigm for determining hemispheric lateralization of visuospatial function.</a> Journal of the International Neuropsychological Society. 15, 1028-1032 (2009).</li>
</ol>

Nie zgłoszono żadnych konfliktów interesów.

Oprócz badania prawidłowego rozwoju, wykorzystujemy fTCD do badania lateralizacji języka u dorosłych i dzieci z zaburzeniami rozwojowymi języka i umiejętności czytania i pisania 8, 9. Interesuje nas również opracowanie metod wykorzystania fTCD do oceny lateralizacji zdolności wzrokowo-przestrzennych10, 11.

A correction was made to <a href="http://www.jove.com/video/2161">Assessment of Cerebral Lateralization in Children using Functional Transcranial Doppler Ultrasound (fTCD)</a>. There was a misstated time interval for the point of interest.

Erratum: Assessment of Cerebral Lateralization in Children using Functional Transcranial Doppler Ultrasound (fTCD)

<table><tbody><tr><td>Multi-Dop T z aktualizacją do 2-kanałowego monitorowania MultiFlow</td><td>Compumedics</td><td>5610 EN</td><td>wkrótce zostanie zastąpione wersją cyfrową</td></tr><tr><td>Słuchawki</td><td>Spencer Technologies, 701&amp;#8211;16th Avenue, Seattle,WA 98122</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

ocena lateralizacji mózgowej u dzieci z wykorzystaniem funkcjonalnego dopplerowskiego ultrasonografu przezczaszkowego (ftcd)

Assessment of Cerebral Lateralization in Children using Functional Transcranial Doppler Ultrasound (fTCD)

Istnieje wiele nieodpowiedzianych pytań dotyczących lateralizacji mózgowej. W szczególności nie jest jasne, które aspekty języka i zdolności niewerbalnych są lateralizowane, czy istnieją jakiekolwiek wady związane z nietypowymi wzorcami lateralizacji mózgowej oraz czy lateralizacja mózgowa rozwija się wraz z wiekiem. W przeszłości badacze zainteresowani tymi kwestiami mieli tendencję do wykorzystywania preferencji ręki jako miary zastępczej dla lateralizacji mózgowej, jednak jest to rozwiązanie niesatysfakcjonujące, ponieważ preferencja ręki jest jedynie słabym i pośrednim wskaźnikiem lateralizacji funkcji poznawczych1. Inne metody, takie jak fMRI, są kosztowne w przypadku badań na dużą skalę i nie zawsze są możliwe do zastosowania u dzieci2.
W niniejszym materiale opisano zastosowanie funkcjonalnego transkranialnego dopplerowskiego badania przepływów (fTCD) jako taniej, nieinwazyjnej i niezawodnej metody oceny lateralizacji mózgowej. Procedura polega na pomiarze przepływu krwi w tętnicy środkowej mózgu za pomocą głowicy ultradźwiękowej umieszczonej bezpośrednio przed uchem. Nasza praca opiera się na badaniach Rune Aaslida, który współwprowadził TCD w 1982 roku, oraz Stefana Knechta, Michaela Deppe i ich współpracowników z Uniwersytetu w Münster, którzy zapoczątkowali stosowanie jednoczesnych pomiarów przepływu krwi w lewej i prawej tętnicy środkowej mózgu oraz opracowali metodę korygowania aktywności związane z rytmem serca. Dzięki temu możliwe stało się zaobserwowanie wyraźnego wzrostu przepływu krwi po stronie lewej podczas generowania mowy, przy czym stopień lateralizacji był zgodny z wynikami uzyskanymi za pomocą innych metod3.
Tętnica mózgu środkowa posiada bardzo obszerny obszar unaczynienia (patrz Figura 1), a metoda ta nie dostarcza przydatnych informacji dotyczących lokalizacji w obrębie jednej półkuli. Nasze doświadczenie sugeruje, że jest ona szczególnie czuła na zadania obejmujące jawną lub niejawną produkcję mowy. Zadaniem uznawanym za „złoty standard” jest zadanie generowania słów (np. wymyśl jak najwięcej słów zaczynających się na literę „B”) 4, jednak nie jest ono odpowiednie dla małych dzieci oraz osób o ograniczonej sprawności czytania i pisania. W porównaniu z innymi metodami obrazowania mózgu, fTCD jest w stosunkowo niewielkim stopniu podatne na artefakty ruchowe wynikające z mówienia, dzięki czemu jesteśmy w stanie uzyskać wiarygodne wyniki w zadaniach polegających na głośnym opisywaniu obrazów5,6. W związku z tym opracowaliśmy dostosowane do dzieci zadanie, które polega na oglądaniu klipów wideo opowiadających historię, a następnie opisywaniu tego, co zostało zobaczone.

Funkcjonalna dopplerowska sonografia przezczaszkowa (fTCD) to prosta i nieinwazyjna technika ultradźwiękowa, która może być wykorzystywana do oceny lateralizacji funkcji poznawczych, zwłaszcza mowy, i nadaje się do stosowania u dzieci.

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

Istnieje wiele nieodpowiedzianych pytań dotyczących lateralizacji mózgowej. W szczególności niejasne pozostaje, które aspekty języka i zdolności niewerbalnych są...

Ogólnym celem niniejszej procedury jest określenie funkcjonalnej lateralizacji języka w mózgu z wykorzystaniem metody dostosowanej do dzieci. Jest to realizowane poprzez najpierw przyłożenie głowic ultradźwiękowych do głowy w celu monitorowania szybkości przepływu krwi w tętnicy środkowej mózgu w każdej z półkul 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 krokiem procedury jest zbadanie różnicy w aktywacji lewej i prawej półkuli w celu wyznaczenia indeksu lateralizacji. Wartości dodatnie wskazują na lateralizację lewostronną, a wartości ujemne na lateralizację prawostronną.Ostatecznie można uzyskać wyniki, które pozwalają porównać lateralizację 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 sama metoda jest stosunkowo tania i przenośna. Procedurę zaprezentują Georgina Holt i Nick Badcock, asystentka badawcza oraz postdoc z mojego laboratorium.Niniejszy film zademonstruje zastosowanie funkcjonalnego przezczaszkowego Dopplera (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 będzie służył do wyświetlania filmów badanemu, oraz rejestratora głosu do zapisywania odpowiedzi słownych. Skonfiguruj urządzenie multi DOPP przed przybyciem uczestnika. Sprawdź wszystkie połączenia zgodnie z opisem w towarzyszącym tekście oraz instrukcji obsługi produktu i upewnij się, że ustawione limity gwarantują zastosowanie odpowiednich poziomów ultradźwięków.Przed rozpoczęciem sesji należy sprawdzić, czy dziecko musi skorzystać z toalety oraz czy czuje się komfortowo, ponieważ sesje trwają od 20 do 30 minut, a ruchy motoryki dużej mogą zakłócać sygnał dopplerowski. Zaprezentzuj uczestnikowi zestaw słuchawkowy Dopplera, wykorzystując do tego zabawkę w kształcie zwierzęcia. Upewnij się, że dziecko chętnie założy zestaw słuchawkowy, a następnie ustaw go wygodnie i stabilnie.Przełącz system multi do trybu pauzy podczas przygotowywania głowic ultradźwiękowych. Na każdą głowicę nałóż obfitą ilość żelu do badań USG, aby zapewnić jak najlepszy kontakt między głowicą a skórą, podczas gdy dziecko ogląda płytę DVD w celu ustalenia pozycji. Umieść pokryte żelem głowice w oknie skroniowym czaszki po każdej stronie głowy.Tuż przed uchem, w miejscu, gdzie kość jest najcieńsza. Uruchom urządzenie multi dopp i dostosuj położenie sond, aby zestroić sygnał z tętnicą mózgową środkową. Satysfakcjonujący sygnał charakteryzuje się określonym wzorcem dźwiękowym i wizualnym.Jest to przykład wzorca wizualnego powstałego w wyniku nieprawidłowego rozmieszczenia sondy. Należy zauważyć, że nie słychać dźwięku. Jest to cecha charakterystyczna.Słabo słyszalne szumy bicia serca badanego, pochodzące z prawidłowo umieszczonej sondy. Zmniejszyć moc tak bardzo, jak to możliwe, zwiększając w razie potrzeby wzmocnienie, przy jednoczesnym zachowaniu dobrego sygnału. Gdy sygnały z obu środkowych tętnic mózgowych będą zadowalające, wyciszyć wyjście audio urządzenia i wyjaśnić dziecku trzystopniową procedurę, korzystając ze zdjęć.Dobrze, a następnie, gdy obejrzymy fragment filmu, zobaczycie symbol taki jak ten. Czy wiecie, co to jest? Znak zapytania?Tak. Kiedy zobaczysz znak zapytania, chcę, żebyś opowiedział mi, co działo się na filmie – opisz jak najwięcej informacji o tym, co robiły pingwiny, w co się bawiły, co jadły lub cokolwiek innego, co chcesz. A kiedy skończysz opowiadać o tym, co wydarzyło się na filmie, zobaczysz obrazek chłopca robiącego „ciiii”. Kiedy to zobaczysz, chcę, żebyś był bardzo cicho, pozostał w bezruchu i przestał mówić oraz nic więcej mi nie opowiadał. Dobrze?Proszę chwilę poczekać, aż obraz wideo powróci. Uruchom urządzenia nagrywające i rozpocznij. Testy próbne przebiegają najlepiej, gdy jeden eksperymentator 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 eksperymentator powinien monitorować wielokanałowy pomiar, aby upewnić się, że utrzymywany jest odpowiedni sygnał. 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 stymulującym 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. W celu dokładnej oceny lateralizacji zalecamy przeprowadzenie minimum 20 prób. Po zakończeniu procedury eksperymentalnej należy przerwać wielokanałowy zapis i usunąć sondy.Użyj chusteczek, aby usunąć nadmiar żelu z ciała uczestnika. Podaj dziecku poczęstunek w ramach podziękowania za udział. Oto czysty zapis danych dotyczący surowej prędkości przepływu krwi.Podczas jednej próby eksperymentalnej każdy widoczny impuls odpowiada jednemu uderzeniu serca. Marker zdarzenia wskazujący początek stymulacji jest wyświetlany w kolorze zielonym. Tutaj widoczny jest zapis danych z fragmentu sesji eksperymentalnej, w którym 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, uśrednione dla wszystkich dopuszczalnych prób. Dla grupy uczestników okres aktywacji językowej jest zaznaczony kolorem zielonym.Ten panel przedstawia różnicę między lewą a prawą stroną w zakresie prędkości dopplerowskiej. Okres istotny dla obliczeń lateralizacji został również zaznaczony kolorem zielonym. Szary obszar zacieniowany wokół różnicy prędkości reprezentuje błąd standardowy średniej po opanowaniu metody.Technikę tę można zastosować w około 30 minut, jeśli jest ona prawidłowo przeprowadzona po jej opracowaniu. Metoda ta utorowała drogę badaczom w dziedzinie neuropsychologii rozwojowej do badania lateralizacji mózgu u dzieci w wieku przedszkolnym.

assessment-cerebral-lateralization-children-using-functional

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Neuronauka

Ocena bocznego ukierunkowania mózgu u dzieci za pomocą czynnościowego przezczaszkowego dopplerografii ultrasonograficznej (fTCD)

Połączyliśmy pomiary utlenowania hemoglobiny mózgowej wykonane za pomocą spektroskopii bliskiej podczerwieni w dziedzinie częstotliwości z pomiarami wskaźnika przepływu krwi mózgowej za pomocą dyfuzyjnej spektroskopii korelacyjnej, aby oszacować wskaźnik metabolizmu tlenu. Przebadaliśmy przydatność tego pomiaru jako narzędzia do przesiewowej oceny przy łóżku pacjenta w celu ewaluacji stanu zdrowia i rozwoju mózgu noworodka.

Nieinwazyjny pomiar optyczny metabolizmu mózgowego i hemodynamiki u niemowląt

Źródło: Hage, B. D. et. al., Funkcjonalne przezczaszkowe USG Dopplera do monitorowania przepływu krwi w mózgu. J. Vis. exp. (2021) Ten film pokazuje zastosowanie ultrasonografii dopplerowskiej jako funkcjonalnej narzędzie do obrazowania do pomiaru prędkości przepływu krwi w mózgu lub CBFV w czasie rzeczywistym. Podkreśla, w jaki sposób zmiany częstotliwości w tętnicy środkowej mózgu podczas zadań takich jak wstrzymywanie oddechu ujawniają zmiany w CBFV, oferując wgląd w aktywność mózgu i...

Funkcjonalne obrazowanie przepływu krwi w mózgu za pomocą przezczaszkowego USG Dopplera

Ultrasonografia czaszki (CUS) jest cennym narzędziem do obrazowania mózgu u krytycznie chorych noworodków. Ten film przedstawia kompleksowe podejście do CUS u noworodków (dopplerowskich) zarówno do celów klinicznych, jak i badawczych, w tym demonstrację techniki przy łóżku pacjenta.

Najnowocześniejsze obrazowanie ultrasonograficzne czaszki u noworodków

Monitorowanie aktywności mózgu podczas wykonywania zadań motorycznych w pozycji pionowej jest bardzo przydatne podczas badania neuronalnego źródła zaburzeń ruchowych. Tutaj demonstrujemy protokół, który łączy funkcjonalną spektroskopię w bliskiej podczerwieni z ciągłym monitorowaniem aktywności mięśniowej i kinematycznej podczas 4 rodzajów zadań motorycznych.

Funkcjonalna spektroskopia w bliskiej podczerwieni czuciowych i ruchowych obszarów mózgu z jednoczesnym monitorowaniem kinematycznym i EMG podczas zadań motorycznych

Kilkoro dzieci z jednostronnym porażeniem mózgowym zdaje się lekceważyć zachowaną zdolność chorej kończyny górnej. To rozwojowe lekceważenie jest szeroko opisane w literaturze, ale zaangażowane procesy poznawcze nie zostały zbadane. Aby zbadać czynniki poznawcze leżące u podstaw kontroli kończyn górnych, opracowano protokół potencjału związanego ze zdarzeniem.

Potencjały związane ze zdarzeniami podczas zadań odpowiedzi docelowej w celu badania procesów poznawczych używania kończyn górnych u dzieci z jednostronnym porażeniem mózgowym

Ten protokół pokazuje, jak mierzyć funkcjonalną łączność w stanie spoczynku w ludzkiej korze przedczołowej za pomocą specjalnie zaprojektowanego instrumentu do spektroskopii korelacji dyfuzyjnej. W raporcie omówiono również praktyczne aspekty eksperymentu, a także szczegółowe kroki analizy danych.

Funkcjonalna łączność ludzkiego mózgu w stanie spoczynku oparta na przepływie krwi w mózgu przy użyciu optycznej spektroskopii korelacji rozproszonej

Funkcjonalne przezczaszkowe ultrasonografie dopplerowskie uzupełnia inne metody obrazowania funkcjonalnego, dzięki wysokiej rozdzielczości czasowej pomiaru wywołanych bodźcem zmian w przepływie krwi w mózgu w tętnicach podstawnych mózgu. Ten artykuł dotyczący metod zawiera instrukcje krok po kroku dotyczące korzystania z funkcjonalnego przezczaszkowego ultrasonografii dopplerowskiej do przeprowadzenia eksperymentu z obrazowaniem funkcjonalnym.

Funkcjonalne przezczaszkowe USG Dopplera do monitorowania przepływu krwi w mózgu

Ten protokół opisuje kwantyfikację wolumetrycznych zmian hemodynamicznych mózgu w mózgu myszy za pomocą funkcjonalnych ultradźwięków (fUS). Procedury dla mapy aktywacji funkcjonalnej 3D po stymulacji sensorycznej, a także łączności funkcjonalnej w stanie spoczynku są przedstawione jako przykłady ilustracyjne u myszy znieczulonych i obudzonych.

Aktywacja 3D całego mózgu i mapowanie łączności funkcjonalnej u myszy przy użyciu przezczaszkowego funkcjonalnego obrazowania ultrasonograficznego

Prezentujemy metodę jednoczesnego zbierania sygnałów fMRI i fNIRS od tych samych osób z pokryciem fNIRS całej głowy. Protokół został przetestowany na trzech młodych osobach dorosłych i może być dostosowany do zbierania danych do badań rozwojowych i populacji klinicznych.

Jednoczesne zbieranie danych z pomiarów fMRI i fNIRS przy użyciu matrycy optodowej całej głowicy i kanałów o krótkich odległościach

Opisujemy protokół oceny krzywych dawka-odpowiedź dla stymulacji pozaczaszkowej pod względem pomiarów pola elektrycznego mózgu i odpowiedniego biomarkera przepływu krwi w mózgu. Ponieważ protokół ten obejmuje inwazyjne umieszczenie elektrod w mózgu, potrzebne jest znieczulenie ogólne, w którym preferowane jest spontaniczne oddychanie, a nie kontrolowane oddychanie.

Umieszczenie zewnątrzczaszkowych elektrod stymulujących i pomiar przepływu krwi w mózgu i wewnątrzczaszkowych pól elektrycznych u znieczulonych myszy

Przezczaszkowe ultrasonografie to niezbędne narzędzie do monitorowania pacjentów z różnymi schorzeniami neurologicznymi. Chociaż jest powszechnie stosowany w sposób protokolarny w badaniach konsultacyjnych, mózg został pominięty w wielu protokołach wykorzystujących ultrasonografię przyłóżkową (PoCUS). W niniejszym badaniu zaproponowano protokół akwizycji obrazu PoCUS.

Punkt opieki nad pacjentem Przezczaszkowe, oznaczone kolorami dupleksowe ultrasonografie tętnicy środkowej mózgu

Poznaj metodę fTCD do oceny lateralizacji językowej mózgu u dzieci. Ta nieinwazyjna technika ultrasonograficzna pozwala badać przepływ krwi w tętnicy środkowej mózgu podczas zadań językowych, oferując przenośną i ekonomiczną alternatywę dla fMRI.

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

Przeglądaj więcej filmów