Opracowywanie fenotypów neuroobrazowania sieci trybu domyślnego w PTSD: integracja stanu spoczynku, pamięci roboczej i łączności strukturalnej

Ogólnym celem poniższego eksperymentu jest zbadanie sieci trybu domyślnego w zespole stresu pourazowego przy użyciu uzupełniających technik neuroobrazowania łączności funkcjonalnej w stanie spoczynku, dezaktywacji wywołanej zadaniem i łączności strukturalnej. Osiąga się to poprzez pierwsze przeszkolenie uczestników w zakresie wykonywania zadania pamięci roboczej N back poza skanerem, aby nie przytłaczać uczestników, którzy mogą być zaniepokojeni procedurami badawczymi, a jednocześnie nadal stanowić wystarczające wyzwanie dla ich pamięci roboczej do obrazowania dezaktywacji wywołanych zadaniem. W drugim kroku poproś uczestników, aby położyli się w noszach skanera MRI o mocy trzech Tesli i umieścili poduszki wokół głowy, aby zminimalizować ruchy głowy.

Następnie, podczas pozyskiwania obrazów MR, poproś uczestników o wykonanie zadania na końcu, a następnie czterominutową prezentację na krzyżu fiksacji. Powoduje to uzyskanie obrazów aktywności i stanu spoczynku związanego z zadaniem. Powtórz te kroki, a następnie powiedz uczestnikom, aby zamknęli oczy podczas uzyskiwania obrazów tensora dyfuzji.

Uzyskane wyniki pokazują wzorzec przestrzenny zgodny z głównymi węzłami sieci w trybie domyślnym do analizy łączności funkcjonalnej w stanie spoczynku, zwiększoną aktywacją sieci wykonawczej i dezaktywacją sieci w trybie domyślnym podczas dwóch zadań pamięci roboczej wstecznej i ścieżek istoty białej łączących regiony sieci w trybie domyślnym uzyskanych podczas DTI. Technika ta integruje funkcjonalne i strukturalne podejścia do neuroobrazowania, które pewnego dnia mogą pomóc w diagnozowaniu PTSD i powiązanych chorób psychicznych. Tradycyjne podejścia FMRI związane z zadaniami są połączone z pozyskiwaniem stanu spoczynku i łączności strukturalnej.

Procedury badawcze zademonstruje Louisa Carpenter Vs.Who jest asystentką naukową w moim laboratorium. Ta metoda może zapewnić wgląd w zrozumienie funkcji i dysfunkcji sieci w trybie domyślnym. Metody te można również łatwo rozszerzyć tak, aby jednocześnie charakteryzowały wiele sieci mózgowych w celu oceny, jak choroby psychiczne wpływają na integrację sieci Przed rozpoczęciem kroków opisanych w tym protokole.

Po pierwsze, uzyskaj pisemną i świadomą zgodę i upewnij się, że dokładnie przebadałeś uczestnika pod kątem bezpieczeństwa MRI. Następnie przeszkol uczestnika, aby wykonał zadanie N back poza skanerem. Rozpocznij pierwszy trening, uruchom go z testem czujności zerowej litery wstecznej.

Poinstruuj podmiot, aby wskazał "tak" dla spółgłoski docelowej, takiej jak wielka lub mała litera H, za pomocą pola odpowiedzi z dwoma przyciskami i nie dla wszystkich innych spółgłosek. Dziewięć spółgłosek powinno być wyświetlanych przez 500 milisekund każda, z czasem między bodźcami wynoszącym 2, 500 milisekund, co daje łącznie 27 sekund. Spółgłoski docelowe zostaną pokazane cztery razy w każdym bloku zerowym.

Następnie poproś uczestnika, aby przećwiczył test dwóch pleców. Poinstruuj ich, aby udzielili odpowiedzi tak lub nie w polu odpowiedzi. Po każdej spółgłosce jest prezentowana, aby wskazać, czy jest taka sama, czy różna od spółgłoski, która została przedstawiona wcześniej w serii.

Pokaż uczestnikowi serię 15 spółgłosek przez 500 milisekund każda, z interwałem bodźca interra wynoszącym 2 500 milisekund, co daje w sumie 45 sekund. Bodziec docelowy powinien być pokazany pięć razy. Kontynuuj trening uczestnika, aż jego wydajność osiągnie co najmniej 75% poprawności na dwóch tylnych komponentach Przed skanowaniem.

Najpierw poproś uczestnika, aby usunął wszystkie metalowe przedmioty, przebrał się w ubranie kompatybilne z rezonansem magnetycznym, a następnie przyniósł go do pomieszczenia ze skanerem MRI trzech Tesli. Zapewnij zatyczki do uszu w celu ochrony słuchu i każ im położyć się na łóżku skanera, umieść poduszki wokół głowy, aby zminimalizować ruchy głowy. Zapewnij im skrzynkę odpowiedzi kompatybilną z MRI dla zadania pamięci roboczej na końcu, a także żarówkę ściśniętą, aby zatrzymać skanowanie w nagłych wypadkach.

Umieść również pulsoksymetr na palcu w celu monitorowania i rejestrowania fizjologicznego. Następnie umieść 32-kanałową cewkę głowicy i ekran prezentacyjny nad głową uczestnika przed przeniesieniem ich do skanera. Upewnij się, że uczestnik czuje się komfortowo i widzi ekran.

A następnie rozpocznij sesję skanowania MRI. Zacznij od uzyskania izotropowego obrazu anatomicznego mózgu o wysokiej rozdzielczości i grubości jednego milimetra. Użyj parametrów MRI o wysokiej rozdzielczości, jak pokazano tutaj.

Następnie rozpocznij akwizycję MRI. Następnie ustaw parametry akwizycji obrazu FMRI bold na konsoli skanera. Korzystając z parametrów przedstawionych tutaj przed rozpoczęciem skanowania funkcjonalnego.

Najpierw wyświetlaj instrukcje pacjentowi przez trzy sekundy przed każdym zadaniem zerowym lub dwu wstecznym. Korzystanie z oprogramowania do prezentacji bodźców. Następnie uzyskaj obrazy FMRI w pamięci roboczej za pomocą testu NAC.

32. krzyż fiksacyjny linii bazowej powinien być przedstawiony pacjentowi przed każdym z zerowych bloków pleców. Zapewni to punkt odniesienia dla pozostałych bloków zerowych i dwóch tylnych. Podczas analizy danych w sumie uwzględnij trzy zerowe części wsteczne i trzy dwie tylne wraz z dwoma blokami linii bazowej.

Powinno to być przedstawione w dwóch oddzielnych seriach obrazowania w przeciwstawnej kolejności. Po zakończeniu paradygmatów N wstecz upewnij się, że uczestnik nadal czuje się komfortowo i jest gotowy do kontynuowania skanowania. Następnie poinstruuj ich, że blok odpoczynku jest następny i powiedz im, aby nie zasypiali.

Użyj oprogramowania do prezentacji bodźców, aby wyświetlić krzyżyk fiksacji na ekranie. Uzyskaj obrazy stanu spoczynku przez następne cztery minuty przy użyciu tych samych ustawień FMRI, które zostały użyte do uzyskania obrazów NAC. Następnie powtórz akwizycję pamięci roboczej ponownie, korzystając z testu NAC.

Następnie należy włączyć parametry akwizycji obrazu DTI w konsoli skanera do podwójnego planowania echa spinowego obrazów ważonych dyfuzją z gradientami dyfuzji zastosowanymi w 64 kierunkach nieliniowych, echa cząstkowego i interpolacji. Pamiętaj, aby poinformować uczestnika, że skaner może się trząść podczas kolejnych sekwencji i że jest to normalne. Poinstruuj ich, aby zamknęli oczy i zrelaksowali się najlepiej jak potrafią w skanerze.

Następnie uzyskaj sekwencję DTI. Po zakończeniu całego skanowania. Usuń uczestnika ze skanera i zapytaj, jak przebiegła sesja.

Odpowiedz na wszelkie pytania i podziękuj im za udział. Upewnij się, że wszystkie dane zostały bezpiecznie przesłane lub poproś komputer skanera MRI o zapisanie DBD z obrazami uczestników i zapisem fizjologicznym w celu późniejszej analizy danych. Na koniec wykonaj analizę łączności w stanie spoczynku z analizą łączności regionu inicjatora, aby ocenić relację między regionami zdefiniowanymi apriorycznie w celu oceny łączności funkcjonalnej.

Korzystaj również z oprogramowania do przetwarzania FMRI do wstępnego przetwarzania danych pamięci roboczej i ogólnego modelowania liniowego opartego na wokselach, aby określić ilościowo aktywność specyficzną dla zadania w każdym wokselu mózgu poszczególnych zestawów danych. Wyniki przedstawione tutaj opierają się na danych zebranych przy użyciu tego samego podejścia do obrazowania w dwóch różnych próbkach osób z historią traumy i maltretowania w dzieciństwie, ale bez PTSD wynikających ze stanu spoczynku. Analiza połączeń funkcjonalnych ujawniła wzorzec przestrzenny zgodny z głównymi węzłami sieci trybu domyślnego, w tym przyśrodkową korą przedczołową, tylną korą obręczy, zakrętem kątowym, dolną dolną częścią ciemieniową i środkowymi obszarami skroniowymi.

Te sekcje strzałkowe ilustrują wzorce związane z dwoma zadaniami pamięci roboczej pleców. Wzorce aktywacji w sieci wykonawczej są zilustrowane kolorem pomarańczowym i czerwonym, podczas gdy dezaktywacja sieci w trybie domyślnym jest wyświetlana na niebiesko. Tutaj widzimy zerową aktywność pleców, która jest zwykle połączona z pamięcią roboczą w celu kontrolowania uwagi.

Wzorce aktywacji są w kolorze pomarańczowym i czerwonym, a dezaktywacja w kolorze niebieskim. Ewidentnie jest tutaj pewna dezaktywacja sieci w trybie domyślnym z niewielką aktywacją wykonawczą na końcu. Zasięg wiązki clum ujawniony przez traktografię probabilistyczną jest wyświetlany tutaj.

Trójwymiarowy kształt i wzór tych włókien można zobaczyć z przekrojami mózgu dołączonymi do odniesienia wizualnego. Ten obraz ilustruje, w jaki sposób te włókna przemieszczają się przez przyśrodkową korę przedczołową i tylną korę zakrętu obręczy. I wreszcie tutaj możemy zobaczyć, jak te włókna przemieszczają się przez przyśrodkową składową czasową sieci w trybie domyślnym.

Po obejrzeniu tego filmu powinieneś dobrze zrozumieć, jak łączyć multimodalne podejścia do obrazowania neurologicznego, takie jak nabywanie aktywności związanej z zadaniami ze stanem spoczynku i łącznością strukturalną. Podejmując się tej procedury, należy pamiętać, że ruch uczestnika powinien być za wszelką cenę zminimalizowany. Osiąga się to poprzez umieszczanie poduszek przy głowie uczestnika w skanerze i częste oceny jego komfortu podczas zabiegów skanowania.