Name: Walidacja fMRI pomiarów fNIRS podczas zadania naturalistycznego (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2015-06-15T13:00:00.000+00:00
Duration: 10 min 36 s
Description: Poznaj metodę porównania aktywności mózgu mierzonej fMRI i fNIRS podczas naturalistycznego zadania motorycznego. Technika ta umożliwia badanie funkcji mózgu w warunkach zbliżonych do naturalnych.

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

To badanie było częściowo wspierane przez następujące źródła finansowania: JSPS Grant-in-Aid for Scientific Research (C) 25350642 (AT), grant badawczy od Hayao Nakayama Foundation for Science & Technology and Culture (SS & YO) oraz grant na badania nad grami zdrowotnymi od The Robert Wood Johnson Foundation (Grant #66729) (SB & JAN).

<ol><li>Heinzel, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Variability+of+%28functional%29+hemodynamics+as+measured+with+simultaneous+fNIRS+and+fMRI+during+intertemporal+choice%5BTitle%5D)+AND+%22NeuroImage%22%5BJournal%5D)">Variability of (functional) hemodynamics as measured with simultaneous fNIRS and fMRI during intertemporal choice.</a> NeuroImage. 71, 125-134 (2013).</li>
<li>Cui, X., Bray, S., Bryant, D. M., Glover, G. H., Reiss, A. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+quantitative+comparison+of+NIRS+and+fMRI+across+multiple+cognitive+tasks%5BTitle%5D)+AND+%22Neuroimage%22%5BJournal%5D)">A quantitative comparison of NIRS and fMRI across multiple cognitive tasks.</a> Neuroimage. 54, 2808-2821 (2011).</li>
<li>Sato, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+NIRS%E2%80%93fMRI+investigation+of+prefrontal+cortex+activity+during+a+working+memory+task%5BTitle%5D)+AND+%22Neuroimage%22%5BJournal%5D)">A NIRS–fMRI investigation of prefrontal cortex activity during a working memory task.</a> Neuroimage. 83, 158-173 (2013).</li>
<li>Piper, S. K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+wearable+multi-channel+fNIRS+system+for+brain+imaging+in+freely+moving+subjects%5BTitle%5D)+AND+%22NeuroImage%22%5BJournal%5D)">A wearable multi-channel fNIRS system for brain imaging in freely moving subjects.</a> NeuroImage. 85 (Part 1), 64-71 (2014).</li>
<li>Funane, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Quantitative+evaluation+of+deep+and+shallow+tissue+layers%27+contribution+to+fNIRS+signal+using+multi-distance+optodes+and+independent+component+analysis%29%5BTitle%5D)+AND+%22NeuroImage%22%5BJournal%5D)">Quantitative evaluation of deep and shallow tissue layers' contribution to fNIRS signal using multi-distance optodes and independent component analysis).</a> NeuroImage. 85 (Part 1), 150-165 (2014).</li>
<li>Tachtsidis, I., et al. Ch. 46. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aTachtsidis%2C+I+%22Oxygen+Transport+to+Tissue+XXX+Vol.+645+Advances+in+Experimental+Medicine+and+Biology%22">Oxygen Transport to Tissue XXX Vol. 645 Advances in Experimental Medicine and Biology</a>. Liss, P., Hansell, P., Bruley, D. F., Harrison, D. K. , Springer. New York, NY. 307-314 (2009).</li>
<li>Scholkmann, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+review+on+continuous+wave+functional+near-infrared+spectroscopy+and+imaging+instrumentation+and+methodology%5BTitle%5D)+AND+%22NeuroImage%22%5BJournal%5D)">A review on continuous wave functional near-infrared spectroscopy and imaging instrumentation and methodology.</a> NeuroImage. 85 (Part 1), 6-27 (2014).</li>
<li>Saager, R., Berger, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Measurement+of+layer-like+hemodynamic+trends+in+scalp+and+cortex%3A+implications+for+physiological+baseline+suppression+in+functional+near-infrared+spectroscopy%29%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+Of+Biomedical+Optics%22%5BJournal%5D)">Measurement of layer-like hemodynamic trends in scalp and cortex: implications for physiological baseline suppression in functional near-infrared spectroscopy).</a> Journal Of Biomedical Optics. 13 (3), 034017-034017 (2008).</li>
<li>Takahashi, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Influence+of+skin+blood+flow+on+near-infrared+spectroscopy+signals+measured+on+the+forehead+during+a+verbal+fluency+task%5BTitle%5D)+AND+%22Neuroimage%22%5BJournal%5D)">Influence of skin blood flow on near-infrared spectroscopy signals measured on the forehead during a verbal fluency task.</a> Neuroimage. 57, 991-1002 (2011).</li>
<li>Ono, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Frontotemporal+oxyhemoglobin+dynamics+predict+performance+accuracy+of+dance+simulation+gameplay%3A+Temporal+characteristics+of+top-down+and+bottom-up+cortical+activities%5BTitle%5D)+AND+%22NeuroImage%22%5BJournal%5D)">Frontotemporal oxyhemoglobin dynamics predict performance accuracy of dance simulation gameplay: Temporal characteristics of top-down and bottom-up cortical activities.</a> NeuroImage. 85, 461-470 (2014).</li>
<li>Tachibana, A., Noah, J. A., Bronner, S., Ono, Y., Onozuka, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Parietal+and+temporal+activity+during+a+multimodal+dance+video+game%3A+an+fNIRS+study%5BTitle%5D)+AND+%22Neuroscience+Letters%22%5BJournal%5D)">Parietal and temporal activity during a multimodal dance video game: an fNIRS study.</a> Neuroscience Letters. 503 (2), 125-130 (2011).</li>
<li>Annual Society for Neuroscience Conference. Noah, J., Tachibana, A., Bronner, S. 2010 Nov 13-17, San Diego, CA, , (2010).</li>
<li>Maldjian, J. A., Laurienti, P. J., Burdette, J. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Precentral+gyrus+discrepancy+in+electronic+versions+of+the+Talairach+atlas%5BTitle%5D)+AND+%22Neuroimage%22%5BJournal%5D)">Precentral gyrus discrepancy in electronic versions of the Talairach atlas.</a> Neuroimage. 21, 450-455 (2004).</li>
<li>Maldjian, J. A., Laurienti, P. J., Kraft, R. A., Burdette, J. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((An+automated+method+for+neuroanatomic+and+cytoarchitectonic+atlas-based+interrogation+of+fMRI+data+sets%5BTitle%5D)+AND+%22Neuroimage%22%5BJournal%5D)">An automated method for neuroanatomic and cytoarchitectonic atlas-based interrogation of fMRI data sets.</a> Neuroimage. 19, 1233-1239 (2003).</li>
<li>Chatrian, G. E., Lettich, E., Nelson, P. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ten+percent+electrode+system+for+topographic+studies+of+spontaneous+and+evoked+EEG+activity%5BTitle%5D)+AND+%22Am+J+EEG+Technol%22%5BJournal%5D)">Ten percent electrode system for topographic studies of spontaneous and evoked EEG activity.</a> Am J EEG Technol. 25, 83-92 (1985).</li>
<li>Okamoto, M., Dan, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Automated+cortical+projection+of+head-surface+locations+for+transcranial+functional+brain+mapping%5BTitle%5D)+AND+%22Neuroimage%22%5BJournal%5D)">Automated cortical projection of head-surface locations for transcranial functional brain mapping.</a> Neuroimage. 26, 18-28 (2005).</li>
<li>Ye, J. C., Tak, S., Jang, K. E., Jung, J., Jang, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((NIRS-SPM+statistical+parametric+mapping+for+near-infrared+spectroscopy%5BTitle%5D)+AND+%22Neuroimage%22%5BJournal%5D)">NIRS-SPM statistical parametric mapping for near-infrared spectroscopy.</a> Neuroimage. 44, 428-447 (2009).</li>
<li>Cope, M., Delpy, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((System+for+long-term+measurement+of+cerebral+blood+and+tissue+oxygenation+on+newborn+infants+by+near+infra-red+transillumination%5BTitle%5D)+AND+%22Medical+and+Biological+Engineering+and+Computing%22%5BJournal%5D)">System for long-term measurement of cerebral blood and tissue oxygenation on newborn infants by near infra-red transillumination.</a> Medical and Biological Engineering and Computing. 26 (3), 289-294 (1988).</li>
<li>Savitzky, A., Golay, M. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Smoothing+and+differentiation+of+data+by+simplified+least+squares+procedures%5BTitle%5D)+AND+%22Analytical+Chemistry%22%5BJournal%5D)">Smoothing and differentiation of data by simplified least squares procedures.</a> Analytical Chemistry. 36 (8), 1627-1639 (1964).</li>
<li>Okamoto, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Multimodal+assessment+of+cortical+activation+during+apple+peeling+by+NIRS+and+fMRI%5BTitle%5D)+AND+%22NeuroImage%22%5BJournal%5D)">Multimodal assessment of cortical activation during apple peeling by NIRS and fMRI.</a> NeuroImage. 21, 1275-1288 (2004).</li>
<li>Suzuki, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Prefrontal+and+premotor+cortices+are+involved+in+adapting+walking+and+running+speed+on+the+treadmill%3A+an+optical+imaging+study%5BTitle%5D)+AND+%22Neuroimage%22%5BJournal%5D)">Prefrontal and premotor cortices are involved in adapting walking and running speed on the treadmill: an optical imaging study.</a> Neuroimage. 23, 1020-1026 (2004).</li>
<li>Boas, D. A., Elwell, C. E., Ferrari, M., Taga, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Twenty+years+of+functional+near-infrared+spectroscopy%3A+introduction+for+the+special+issue%5BTitle%5D)+AND+%22NeuroImage%22%5BJournal%5D)">Twenty years of functional near-infrared spectroscopy: introduction for the special issue.</a> NeuroImage. 85, 1-5 (2014).</li>
<li>Holtzer, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((fNIRS+study+of+walking+and+walking+while+talking+in+young+and+old+individuals%5BTitle%5D)+AND+%22The+Journals+of+Gerontology+Series+A%3A+Biological+Sciences+and+Medical+Sciences%22%5BJournal%5D)">fNIRS study of walking and walking while talking in young and old individuals.</a> The Journals of Gerontology Series A: Biological Sciences and Medical Sciences. 66 (8), 879-887 (2011).</li>
<li>Suzuki, M., Miyai, I., Ono, T., Kubota, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Activities+in+the+frontal+cortex+and+gait+performance+are+modulated+by+preparation.+An+fNIRS+study%5BTitle%5D)+AND+%22Neuroimage%22%5BJournal%5D)">Activities in the frontal cortex and gait performance are modulated by preparation. An fNIRS study.</a> Neuroimage. 39, 600-607 (2008).</li>
<li>Shimada, S., Hiraki, K., Oda, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+parietal+role+in+the+sense+of+self-ownership+with+temporal+discrepancy+between+visual+and+proprioceptive+feedbacks%5BTitle%5D)+AND+%22Neuroimage%22%5BJournal%5D)">The parietal role in the sense of self-ownership with temporal discrepancy between visual and proprioceptive feedbacks.</a> Neuroimage. 24, 1225-1232 (2005).</li>
<li>Matsuda, G., Hiraki, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Sustained+decrease+in+oxygenated+hemoglobin+during+video+games+in+the+dorsal+prefrontal+cortex%3A+a+NIRS+study+of+children%5BTitle%5D)+AND+%22Neuroimage%22%5BJournal%5D)">Sustained decrease in oxygenated hemoglobin during video games in the dorsal prefrontal cortex: a NIRS study of children.</a> Neuroimage. 29, 706-711 (2006).</li>
<li>Gregg, N. M., White, B. R., Zeff, B. W., Berger, A. J., Culver, J. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Brain+specificity+of+diffuse+optical+imaging%3A+improvements+from+superficial+signal+regression+and+tomography%5BTitle%5D)+AND+%22Frontiers+in+Neuroenergetics%22%5BJournal%5D)">Brain specificity of diffuse optical imaging: improvements from superficial signal regression and tomography.</a> Frontiers in Neuroenergetics. 2, 14(2010).</li>
<li>Kirilina, E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+physiological+origin+of+task-evoked+systemic+artefacts+in+functional+near+infrared+spectroscopy%5BTitle%5D)+AND+%22Neuroimage%22%5BJournal%5D)">The physiological origin of task-evoked systemic artefacts in functional near infrared spectroscopy.</a> Neuroimage. 61, 70-81 (2012).</li>
<li>Strangman, G., Franceschini, M. A., Boas, D. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Factors+affecting+the+accuracy+of+near-infrared+spectroscopy+concentration+calculations+for+focal+changes+in+oxygenation+parameters%5BTitle%5D)+AND+%22NeuroImage%22%5BJournal%5D)">Factors affecting the accuracy of near-infrared spectroscopy concentration calculations for focal changes in oxygenation parameters.</a> NeuroImage. 18, 865-879 (2003).</li>
</ol>

Opłaty za publikację tego artykułu są sponsorowane przez Shimadzu.

fNIRS to funkcjonalna technika obrazowania mózgu, która ma nadzieję umożliwić badanie neuronalnych korelatów naturalnych aktywności. Rozwój tych technik jest aktywnym kierunkiem badań. Przedstawiamy tutaj metodologię, która okazała się skuteczna w rejestrowaniu funkcjonalnej aktywności mózgu w jednym obszarze zainteresowania związanym z uczestnictwem w tanecznej grze wideo.
Liczba publikacji badających paradygmaty uczenia motorycznego z wykorzystaniem fNIRS gwałtownie wzrosła w ostatnich latach wraz z wprowadzeniem wielokanałowych jednostek fNIRS firm Hitachi i Shimadzu (a także innych) zdolnych do jednoczesnego rejestrowania czynności funkcjonalnych w wielu regionach mózgu20,21. Wykazaliśmy wcześniej, że możliwe jest określenie anatomicznej specyficzności sygnałów fNIRS, a także wykorzystanie sygnałów do określenia, w jaki sposób zmiany czasu i amplitudy sygnałów przyczyniają się do behawioralnej wydajności zadań motorycznych11. Niedawne wydanie specjalne czasopisma Neuroimage skupiło się na aktualnych zastosowaniach technologii NIRS i zawierało szereg badań specyficznych dla uczenia się motorycznego22. Nawet przy tak rosnącym zainteresowaniu technologią NIRS, niewiele badań skupiało się na neuronalnych mechanizmach zachowań naturalistycznych potwierdzonych przez fMRI. Podczas gdy to wydanie specjalne i liczne inne publikacje23-26 wyraźnie nakreślają przyszłą rolę fNIRS w badaniu zachowań motorycznych, opisany tutaj protokół został opracowany w celu walidacji jednolitej metodologii porównywania danych fMRI i fNIRS z zachowań naturalistycznych.
Wyniki wskazują na wysoką korelację między grupami dla sygnałów fNIRS i fMRI w obszarze integracji płata skroniowego, a korelacja między sygnałami jest zgodna z tą, która została pokazana wcześniej w równoległych badaniach fMRI/fNIRS3. Rycina 9 wskazuje, że aktywność fNIRS w płacie skroniowym ma nie tylko charakter korowy z różnicową absorbancją chromoforetu tlenu i deoksyHb, ale także, że aktywność w płacie skroniowym jest zupełnie inna niż ta obserwowana w płacie czołowym, co nie koreluje z aktywnością fMRI w płacie skroniowym. Kładziemy nacisk na kilka krytycznych aspektów badania, które pozwalają na porównanie danych między tymi dwiema technikami. Po pierwsze, kalibracja lokalizacji optody została przedstawiona jako kluczowa strategia potwierdzania anatomii kory mózgowej i interpretacji wyników. Modyfikacje, które wprowadziliśmy w oprogramowaniu i sprzęcie, pozwoliły nam zsynchronizować nasz paradygmat z protokołem projektowania blokowego zoptymalizowanym pod kątem uzyskania silnych odpowiedzi korowych w obu procedurach. Przedstawiamy również kluczowe strategie zapewniające wysoki stosunek sygnału do szumu (usuwanie włosów z powierzchni optody) i redukcję artefaktów, w tym stymulacji ruchu i twarzy (badani zostali specjalnie poinstruowani, aby nie dotykać głowy ani twarzy).
Wyniki te oraz wyniki wcześniejszych badań nad równoległymi procedurami obrazowania fNIRS/fMRI potwierdzają wysoką korelację między sygnałami, zgodnie z teoretycznymi przewidywaniami1-3. Jednym z ograniczeń w interpretacji przedstawionych tutaj danych jest to, że nie byliśmy w stanie wykorzystać nowszych technik optymalizacji nagrywania NIRS, które pokazują, że możliwe jest zwiększenie rozdzielczości danych z poszczególnych kanałów przy użyciu nagrań o dużej gęstości. Ta technika o wysokiej gęstości została również wykorzystana do oddzielenia powierzchownych składników od korowych sygnałów NIRS27 wraz z innymi technikami, które usuwają artefakty z ciśnienia krwi, tętna i innych zmiennych ogólnoustrojowych6,7,28. Wykazano również, że umieszczenie sondy i wybór chromaforu mogą być wykorzystane do kontroli wyników fałszywie dodatnich29 , a adaptacyjne filtrowanie sygnałów NIRS może być skutecznie stosowane w przypadku wysokiego stosunku sygnału do szumu. Zadanie, które zastosowaliśmy tutaj, a wcześniej przy użyciu komercyjnych systemów NIRS z paradygmatami przedstawionymi w projekcie blokowym10,11 , wygenerowało dane z dużymi sygnałami i nie wymagało dalszych technik analizy ani sprzętu do wykazania podobieństw między sygnałami. Możliwe jest jednak, że przedstawione tutaj dane mogłyby zostać jeszcze bardziej ulepszone dzięki zastosowaniu tych i innych technik w przetwarzaniu sygnałów NIRS.
Obecne metodologie funkcjonalnego NIRS nie zastąpią potrzeby skanowania fMRI; raczej, jak sugerujemy tutaj, te dwie procedury obrazowania (oprócz EEG i innych) mogą być stosowane w celu wzajemnego uzupełniania się. W przypadku grupy osób, które są przeciwwskazane do skanowania fMRI, fNIRS może okazać się jedyną realną techniką ustalania korzyści płynących z programu treningowego, takiego jak programy zapobiegania ryzyku upadku dla osób z chorobą Parkinsona. Co więcej, fNIRS ma wiele przyszłych kierunków, które można również wykorzystać do dodania informacji do szczegółów anatomicznych dostarczonych za pomocą skanowania MR. Rozmieszczenie optodów o wysokiej gęstości i zwiększone optody zapewnią wyższą rozdzielczość czasową, którą można wykorzystać do analizy połączeń i głównych komponentów, a także zwiększoną dokładność modelowania sygnału BOLD.

Celem opisanych tutaj metod było opracowanie działającego protokołu do porównywania sygnałów fMRI (funkcjonalnego rezonansu magnetycznego) i fNIRS (funkcjonalnej spektroskopii bliskiej podczerwieni) w podobnych zadaniach multimodalnych. W szczególności naszym celem było opracowanie procedury obrazowania funkcjonalnego do użytku u osób przeciwwskazanych do tradycyjnych badań fMRI z powodu drżenia, dyskinezy lub wielu wszczepionych urządzeń. Chociaż istnieje wiele skutecznych programów treningowych i rehabilitacyjnych dla osób zagrożonych upadkiem, nie ma potwierdzenia mechanizmów neuronalnych leżących u podstaw skuteczności tych programów. Często osoby uczestniczące w tych programach szkoleniowych są przeciwwskazane z przytoczonych powodów. Naszym uzasadnieniem dla tego badania było określenie skuteczności funkcjonalnej spektroskopii bliskiej podczerwieni (fNIRS) w celu określenia wzorców aktywności mózgu związanych z naturalistycznym zadaniem motorycznym obejmującym ruchy całego ciała. Długoterminowe cele obejmują opracowanie narzędzia do badania nie tylko paradygmatów uczenia się motorycznego, ale także potwierdzenia przydatności fNIRS do szerszego zakresu zadań, które nie są możliwe do wykonania w sposób naturalistyczny przy użyciu tradycyjnych metod.
aktywność fNIRS została wcześniej wykazana jako silnie skorelowana (r = 0,77-0,94) dla regionów homologicznych z zapisami sygnału fMRI BOLD (zależnym od poziomu tlenu we krwi) w ograniczonych badaniach, które mierzyły jednoczesną aktywność funkcjonalną fNIRS i fMRI przy użyciu klasycznych paradygmatów psychologicznych i prostego stukania palcami1-3. Wyniki tych badań potwierdzają, że fNIRS jest ważny i wiarygodny w określaniu aktywności kory mózgowej związanej ze zmniejszonym zadaniem środowiskowym zgodnym z fMRI. Jednak fNIRS ma wiele zalet w porównaniu z fMRI jako metodą neuroobrazowania. fNIRS, co ważne, jest znacznie mniej wrażliwy na artefakty ruchu niż fMRI i pozwala badanym zachowywać się tak, jak zachowywaliby się w środowisku naturalistycznym, w przeciwieństwie do badań fMRI, które ograniczają paradygmaty motoryczne. Dokładność czasowa związana z fNIRS pozwala na określenie zmian w funkcjach odpowiedzi neuronalnej ze zwiększoną szczegółowością ze względu na zwiększoną częstotliwość próbkowania. Wreszcie, koszt fNIRS jest niższy niż skanowanie fMRI i pozwala na prowadzenie badań przy niższych kosztach. Istnieją jednak wady fNIRS w porównaniu z fMRI, w tym ograniczona głębokość penetracji, ograniczona rozdzielczość przestrzenna, a ostatnio wykazano, że niektóre zjawiska fizjologiczne, takie jak ciśnienie krwi, tętno i wpływ przepływu krwi w skórze głowy, mogą wprowadzać fałszywie dodatnie wyniki do korowego sygnału hemodynamicznego5-9. Chociaż obecnie opracowywanych jest wiele metodologii i rozwiązań sprzętowych specyficznych dla NIRS, w tym przetwarzanie sygnałów, sprzęt zapewniający gradienty optodowe o dużej gęstości, nadal ważne jest opracowanie mieszanych metodologii, które pozwolą procedurom fMRI i fNIRS na wzajemne uzupełnianie się.
To badanie służy do przetestowania metody fNIRS do określania mechanizmów neuronowych zaangażowanych podczas zadania w grze wideo z tańcem naturalistycznym. Celem pracy było porównanie aktywności w ośrodku integracji mózgu (zakręt skroniowy górny i środkowy) pomiędzy grupą osób obrazowanych za pomocą fMRI z inną grupą osób korzystających z naturalistycznej wersji zadania zobrazowanego za pomocą fNIRS. Nasza grupa wcześniej badała ten obszar przy użyciu podobnych interaktywnych paradygmatów gier i wykazała, że aktywność w płacie skroniowym reaguje zarówno na chromofory tlenowe, jak i deoksyHb zgodnie z aktywacjami kory mózgowej10. Wcześniej próbowaliśmy również kontrolować artefakty systemowe, pokazując, że reakcje w tym obszarze są modulowane pod względem amplitudy w odniesieniu do obciążenia kory mózgowej zadania, a nie odpowiedzi systemowych związanych z samą aktywnością11. Zakręt skroniowy górny i środkowy ma znaną aktywność związaną z integracją multimodalnych bodźców sensorycznych, a wcześniej wykazaliśmy, że obszar ten jest aktywny w grze Dance Dance Revolution (DDR) w pilotażowych badaniach fMRI, oprócz naszych publikacji fNIRS10-12. Nasza hipoteza dla obecnego badania była taka, że aktywność funkcjonalna w tym obszarze, zarejestrowana za pomocą fNIRS, byłaby istotnie skorelowana z aktywnością funkcjonalną zarejestrowaną za pomocą fMRI w podobnym, ale ograniczonym protokole gry tanecznej.
Protokół opisany tutaj zawiera informacje o tym, jak zmodyfikować grę wideo do tańca, aby mogła być używana jako paradygmat neuroobrazowania zarówno w protokołach fNIRS, jak i fMRI. Jednak ogólna procedura nie jest specyficzna dla paradygmatu gry wideo i może być odpowiednia dla dowolnej liczby zadań, które nie są możliwe do wykonania w ograniczeniach protokołu fMRI, w tym zadań językowych i lokomotorycznych. Protokół ten dodatkowo nakreśla procedurę wykorzystania anatomicznej specyficzności fMRI do opracowania określonych regionów zainteresowania (ROI), które mogą być dalej badane podczas rzeczywistych zadań przy użyciu fNIRS.

<table><tbody><tr><td colspan="4">Sprzęt</td></tr><tr><td>Shimadzu OMM-3000</td><td><a href="http://www.shimadzu.com/an/lifescience/imaging/nirs/nirs_top.html" target="_blank"><img src="/img/new_window.png"> Shimadzu</a></td><td></td><td>Model OMM-3000 wykorzystany w tym badaniu został zastąpiony przez LABNIRS</td></tr><tr><td>Polhemus Patriot 3D Digitizer</td><td><a href="http://polhemus.com/motion-tracking/all-trackers/patriot/" target="_blank"><img src="/img/new_window.png"> Polhemus</a></td><td></td><td></td></tr><tr><td>GE Twin-Speed 1.5T MRI scanner</td><td><a href="http://www3.gehealthcare.com/en/Products/Categories/Magnetic_Resonance_Imaging" target="_blank"><img src="/img/new_window.png"> General Electric</a></td><td></td><td>Skaner Twin-Speed 1.5 T został wycofany z eksploatacji. Do powtórzenia tej procedury dostępnych jest szereg nowych skanerów</td></tr><tr><td colspan="4">Oprogramowanie</td></tr><tr><td>Stepmania</td><td><a href="http://www.stepmania.com/" target="_blank"><img src="/img/new_window.png"> Stepmania</a></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Matlab</td><td><a href="http://www.mathworks.com/" target="_blank"><img src="/img/new_window.png"> MathWorks</a></td><td></td><td></td></tr><tr><td>NIRS-SPM</td><td><a href="http://bispl.weebly.com/nirs-spm.html#/" target="_blank"><img src="/img/new_window.png"> BISPL</a></td><td></td><td></td></tr><tr><td>WFU Pick Atlas</td><td><a href="http://fmri.wfubmc.edu/software/PickAtlas" target="_blank"><img src="/img/new_window.png"> ANSIR</a></td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

walidacja fmri pomiarów fnirs podczas zadania naturalistycznego

fMRI Validation of fNIRS Measurements During a Naturalistic Task

Przedstawiamy metodę porównywania aktywności mózgu zarejestrowanej za pomocą spektroskopii bliskiej podczerwieni (fNIRS) w zadaniu z gry tanecznej z aktywnością zarejestrowaną w zmniejszonej wersji zadania przy użyciu fMRI (funkcjonalnego rezonansu magnetycznego). Ostatnio wykazano, że fNIRS może dokładnie rejestrować funkcjonalne czynności mózgu równoważne z tymi, które są jednocześnie rejestrowane za pomocą funkcjonalnego rezonansu magnetycznego dla klasycznych zadań psychofizycznych i prostych paradygmatów stukania palcami. Jednak często przytaczaną zaletą fNIRS jest to, że technika ta pozwala na badanie mechanizmów neuronalnych złożonych, naturalistycznych zachowań, które nie są możliwe przy użyciu ograniczonego środowiska fMRI. Naszym celem było rozszerzenie wyników poprzednich badań, które wykazały wysoką korelację między jednocześnie rejestrowanymi sygnałami fNIRS i fMRI, aby porównać zapisy neuronalne uzyskane w procedurach fMRI z tymi oddzielnie uzyskanymi w naturalistycznych eksperymentach fNIRS. W szczególności opracowaliśmy zmodyfikowaną wersję tanecznej gry wideo Dance Dance Revolution (DDR), aby była kompatybilna zarówno z procedurami obrazowania fMRI, jak i fNIRS. W tej metodologii wyjaśniamy modyfikacje oprogramowania i sprzętu pod kątem kompatybilności z każdą techniką, a także procedury skanowania i kalibracji stosowane w celu uzyskania reprezentatywnych wyników. Wyniki badania wskazują na związany z zadaniem wzrost oksyhemoglobiny w obu modalnościach i pokazują, że możliwe jest powtórzenie wyników fMRI przy użyciu fNIRS w zadaniu naturalistycznym. Technika ta reprezentuje metodologię porównywania paradygmatów obrazowania fMRI, które wykorzystują środowisko zredukowanego świata z fNIRS w bliższym przybliżeniu do naturalistycznych czynności i zachowań całego ciała. Dalszy rozwój tej techniki może mieć zastosowanie do chorób neurodegeneracyjnych, takich jak choroba Parkinsona, późne stany otępienia lub te z podatnością magnetyczną, które są przeciwwskazane do badania fMRI.

Wyniki eksperymentu wskazują, że aktywność ośrodków integracyjnych w zakrętach skroniowych górnych i środkowych uzyskana za pomocą funkcjonalnego rezonansu magnetycznego (fMRI) wykazuje wysoką korelację z sygnałami funkcjonalnej spektroskopii bliskiej podczerwieni (fNIRS) z tego samego obszaru w naturalistycznej wersji zadania. Rycina 8 przedstawia znormalizowane i uśrednione surowe dane od 16 osób z procedury skanowania fMRI (linia niebieska) oraz od 26 osób z protokołu fNIRS (linia czerwona). Dane zostały wyrównane do punktu czasowego 0, a aktywna faza interakcji z grą miała miejsce w ciągu pierwszych 30 s na wykresie (oznaczono jako task). Pionowa przerywana linia wskazuje przejście tła zadania z zielonego na czerwone oraz początek fazy odpoczynku (oznaczonej jako rest). Oba zestawy danych wykazują wzrost odpowiedzi w fazie aktywnej i spadek w fazie odpoczynku, przy czym w sygnale fMRI zaobserwowano większą zmienność. Porównanie przebiegów przeprowadzono, najpierw stosując regresję sygnału fMRI w celu zminimalizowania pierwiastka średniokwadratowego różnicy między oboma przebiegami. Wynikowy współczynnik korelacji między dwoma sygnałami wyniósł 0,78, a wartość p dla korelacji wyniosła 0,03.
Rysunek 9 przedstawia rendering mózgu z nałożonymi lokalizacjami kanałów pojedynczego badanego. Uśrednione ślady z kanałów 1 i 22 są przedstawione liniami ciągłymi dla sygnałów oksyhemoglobiny oraz liniami przerywanymi dla sygnałów deoksyhemoglobiny. Czerwone i niebieskie ślady reprezentują odpowiednio dwa warianty rozgrywki: z muzyką i bez muzyki. Sygnały z kanału 1 służą jako przykład kontrolny do porównania z obszarem zainteresowania. Sygnały w tych dwóch obszarach różnią się pod względem odpowiedzi na zadanie.
<img alt="Wykres porównania sygnałów fNIRS i fMRI, lewy zakręt skroniowy, analiza zadania ruchowego z bodźcem sensorycznym." src="/files/ftp_upload/52116/52116fig8.jpg" data-altupdatedat="1787630408000" data-alt="Rycina 8"> 
Rycina 8: Korelacja między sygnałami fNIRS i fMRI z zakrętu skroniowego środkowego. Przedstawiono sygnały fNIRS (czerwony) i fMRI (niebieski) dla każdej grupy ± SEM reprezentowane przez zacieniowane obszary. Współczynnik regresji między nimi wynosi 0,78; p = 0,03. Wstawka przedstawia wizualizację ROI wyznaczonego na podstawie aktywności w fMRI z maksymalną aktywnością w koordynacie MNI (-66, -24, 0) przy wielkości klastra = 571, szczytowym t = 5,73. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52116/52116fig8highres.jpg" target="_blank">Kliknij tutaj, aby wyświetlić większą wersję tej ryciny.</a>
<img alt="Mapowanie obszarów mózgu z wykresami sygnałów; schemat analizy aktywacji neuronalnej w FPC i MTG." src="/files/ftp_upload/52116/52116fig9.jpg" data-altupdatedat="1787630408000" data-alt="Rycina 9"> 
Rycina 9: Różnice w sygnałach w płatach skroniowych i czołowych. Przebieg czasowy odpowiedzi ΔoxyHb (linia ciągła) i ΔdeoxyHb (linia przerywana) u jednego badanego z dwóch pojedynczych prób gry tanecznej, przedstawiający dwa warunki: „z muzyką (czerwony)” i „bez muzyki (niebieski)”. Rycina została zmodyfikowana na podstawie pracy Ono et al.10.

Prezentujemy metodę porównywania funkcjonalnej aktywności mózgu zarejestrowanej podczas zadania naturalistycznego przy użyciu fNIRS z aktywnością zarejestrowaną podczas fMRI.

Walidacja fMRI pomiarów fNIRS podczas zadania naturalistycznego

We present a method to compare brain activity recorded with near-infrared spectroscopy (fNIRS) in a dance video game task to that recorded in a reduced ...

Ogólnym celem tej procedury jest porównanie metodologii i wyników uzyskanych za pomocą funkcjonalnego rezonansu magnetycznego i funkcjonalnej spektroskopii bliskiej podczerwieni lub F near u osób wykonujących złożone zadanie motoryczne. Osiąga się to najpierw poprzez opracowanie paradygmatu, który może być stosowany w obu technikach. Drugim krokiem jest pozyskanie i przetworzenie obrazów funkcjonalnych za pomocą FMRI.Następnie pozyskuj i przetwarzaj obrazy funkcjonalne za pomocą F ns. Ostatnim krokiem jest porównanie obserwacji w porównywalnych obszarach mózgu. Ostatecznie wyniki FMRI i F N'S są podobne we wszystkich grupach badawczych, które uczestniczyły w każdej metodologii.Główną zaletą tej techniki w porównaniu z istniejącymi metodami, takimi jak FMRI, jest to, że NERS może być stosowany w naturalnych warunkach bez ekstremalnej wrażliwości na ruch. Artefakty i kryteria wykluczenia, takie jak podatność magnetyczna, nie mają znaczenia. Zacznij od modyfikacji rewolucji w grze dance stance lub DDR, edytując szczegóły plików konfiguracyjnych SM.Korzystanie z klonu DDR step mania o otwartym kodzie źródłowym do zmiany czasu, grafiki i muzyki. Korzystając z motyla piosenki z gry, zmodyfikuj plik konfiguracyjny DO SM tak, aby badani grali przy użyciu naprzemiennego projektu bloku wbudowanego w mechanikę gry, przeplatając 30 sekund czasu gry z 32. okresami odpoczynku. Grafika tła wskaże graczowi, kiedy grać na zielono, a kiedy zrelaksować się na czerwono.W celu zbierania danych FMRI ogranicz ruchy do naciśnięć przycisków strzałek w lewo i w prawo za pomocą stopy uczestnika. Całkowita liczba naciśnięć przycisków powinna pozostać taka sama dla obu zadań przed skanowaniem. Uzyskaj świadomą zgodę zgodnie z wytycznymi instytucjonalnymi i badania przesiewowe pod kątem bezpieczeństwa MRI.Następnie wyjaśnij pacjentowi podstawy gry i pozwól na kilka prób przed obrazowaniem Poinstruuj badanych, aby nacisnęli odpowiedni przycisk strzałki stopą tak blisko idealnego czasu nakreślonego na górze ścieżki poruszającej się strzałki, ale tak, aby zminimalizować ruchy głowy tak bardzo, jak to możliwe. Gdy wszystko będzie gotowe do skanowania, uzyskaj obraz strukturalny przed rozpoczęciem gry. Następnie uzyskaj funkcjonalne obrazowanie metodą rezonansu magnetycznego.Poinstruuj badany, aby zagrał w grę przy użyciu przygotowanego paradygmatu, ale używając tylko strzałek w lewo i w prawo, aby zredukować artefakt ruchu po zakończeniu skanowania. Wykonuj pogrubioną analizę sygnału FMRI za pomocą statystycznego mapowania parametrycznego lub oprogramowania SPM. Przeprowadź również analizę grupową z indywidualnymi wynikami przy użyciu podejścia efektów losowych drugiego poziomu.Następnie zdefiniuj obszar zainteresowania jako połączenie między klastrem funkcjonalnym a anatomiczną maską zakrętu skroniowego górnego i środkowego uzyskaną z Wake Forest University. Wybierz narzędzie Atlas do spektroskopii bliskiej podczerwieni. Użyj wielokanałowego systemu F nears, aby rejestrować dane z Optos ułożone w tablicę trzy na pięć.Odległość międzyoperacyjna dla każdej pary detektorów źródła powinna wynosić trzy centymetry. Zacznij od ustawienia elastycznej nasadki zawierającej układ czujników optycznych tak, aby była ustawiona w linii od lewej kory przedczołowej do lewego płata skroniowego. Upewnij się, że najbardziej przednia opto na najniższej drodze jest wyśrodkowana na FPZ międzynarodowego systemu 10 10.Następnie wyrównaj dolny rząd optos równolegle do linii między anatomicznymi punktami orientacyjnymi, FPZ i T seven. Po umieszczeniu na miejscu dokręć matrycę sondy optycznej do głowy fotografowanej osoby i upewnij się, że jest bezpiecznie przymocowana za pomocą pasków i paska podbródkowego. Należy zwrócić uwagę, aby zapobiec przemieszczaniu się optos z powierzchni głowy.Pary detektorów źródła powinny przylegać ściśle do głowy, ale nie powinny być niewygodne dla fotografowanego obiektu. W przypadku testów zbliżeniowych należy upewnić się, że łączna liczba naciśnięć strzałek jest identyczna między zadaniami FMRI i F N'S oraz że różni się tylko wzór. Stosuj identyczny paradygmat jak w przypadku testów FMRI z dodaniem strzałek w górę i w dół w porównaniu tylko ze strzałkami w lewo i w prawo używanymi w FMRI.Cześć.Używaj standardowego systemu reakcji przycisków z czterema przyciskami na macie podłogowej do rozgrywki podczas testów F n. Gdy już oswoisz się z podstawami rozgrywki, poinstruuj badanych, aby rozegrali 32. czas gry z 32. okresem odpoczynku. Powtórz tę pięciominutową grę dwa razy z każdym obiektem.Następnie użyj pióra do digitalizacji 3D, aby określić wartości przestrzenne lokalizacji opto źródła i detektora. W każdym kanale elastycznej nasadki zidentyfikuj współrzędne nasn Ian Oracles i cz bezpośrednio przed zebraniem danych i rozgrywką. Zapisuj pliki tekstowe z lokalizacjami źródła i detektora w plikach tekstowych i współrzędnych anatomicznych w źródłowych plikach tekstowych.Przetwarzaj przechwycone współrzędne 3D, korzystając z opcji rejestracji w pobliżu SPM z menu głównego. Wybierz autonomiczną rejestrację przestrzenną. Na następnym ekranie wybierz za pomocą digitizera 3D i wybierz wcześniej zapisane inne oraz pliki tekstowe pochodzenia za pomocą odpowiedniego okna dialogowego.Następnie wybierz funkcję NFRI rejestracji, aby określić reprezentację przestrzenną W przypadku analizy F'S wybierz kanały, które mają być analizowane na podstawie informacji z digitizera 3D. Wybierz kanał do analizy, który ma prawdopodobieństwo rejestracji 80% lub więcej w środkowym i górnym zakręcie skroniowym, zgodnie z danymi wyjściowymi procesu rejestracji. Użyj funkcji wyników w SPM eight, aby określić woksele superprogowe przy wartości T większej niż 2,6 lub odpowiadającej jej wartości P większej niż 0,01.Następnie określ obszar zainteresowania za pomocą nakładających się na siebie wokseli superprogowych. Aby zdefiniować skupisko wewnątrz obszaru anatomicznego, zdefiniuj górny i środkowy zakręt skroniowy za pomocą atlasu A A L zawartego w atlasie wyboru lasu śladowego. W tym przypadku powstały klaster ma 572 2 na dwa na dwa milimetry wokseli zlokalizowanych w środkowym zakręcie skroniowym z pikowym wokselem na współrzędnej ujemnej 66, ujemnej 24 0 i piku T równym 5,73.Dla F N. Określ interesujący Cię kanał na podstawie danych F N za pomocą zdigitalizowanych współrzędnych 3D, które zostały przekonwertowane na współrzędne MNI przy użyciu N SPM w większości obiektów. Kanał 22 ma największe prawdopodobieństwo aktywności w zdefiniowanym regionie zainteresowania.Określ uśrednioną odpowiedź wyzwalaną zdarzeniem w obszarze zainteresowania dla FMRI i odpowiadającego mu kanału w F zbliża się na czas trwania 62. bloku aktywnego i spoczynkowego łącznie. Porównaj wskaźniki FMRI i F nears, skalując dane FMRI w celu optymalnego dopasowania do danych F ns. Korzystając z regresji liniowej, użyj F ns równa się B razy FMRI, gdzie metoda regresji uzyskuje wartość B tak, że minimalizacja średniej kwadratowej wartości F Ns minus B razy FMRI.Na koniec porównaj sygnały F i FMRI przez korelację obu grup. Rysunek ten przedstawia znormalizowane i uśrednione dane surowe od 16 osób z procedury skanowania FMRI i 26 osób z protokołu F NS. Dane zostały przypięte w czasie zero, a aktywna faza interakcji z grą miała miejsce w pierwszych 30 sekundach wykresu.Ten rysunek przedstawia renderowanie mózgu z nałożonymi lokalizacjami kanałów z jednego obiektu. Średnie ślady z kanałów pierwszego i 22 są pokazane liniami ciągłymi reprezentującymi sygnały oksyhemoglobiny i liniami przerywanymi reprezentującymi sygnały deoksyhemoglobiny. Czerwone ślady reprezentują rozgrywkę muzyczną, a niebieskie ślady reprezentują sygnały z pierwszego kanału niezwiązane z muzyką, które służą jako przykład kontrolny do porównania z regionem zainteresowania.Sygnały w tych dwóch regionach różnią się pod względem odpowiedzi na zadanie po jego opracowaniu. Technika ta utorowała drogę naukowcom zajmującym się neurobiologią systemową do zbadania aktywności neuronalnej związanej ze złożonymi zadaniami motorycznymi u zdrowych, normalnych osób. Po obejrzeniu tego filmu powinieneś dobrze zrozumieć, jak porównywać wyniki uzyskane za pomocą FMRI i fne.

fmri-validation-of-fnirs-measurements-during-a-naturalistic-task

Research

JoVE Journal

Behavior

Zachowanie

W niniejszym artykule przedstawiono projekt eksperymentalny, w którym animowane postaci całego ciała są wykorzystywane w połączeniu z funkcjonalnym rezonansem magnetycznym (fMRI) do badania neuronalnych korelatów obserwowania wirtualnych interakcji społecznych.

Badanie obrazowania mózgu w celu analizy neuronalnych korelatów obserwowania wirtualnych interakcji społecznych

Rozważane jest przeniesienie paradygmatu z historią użycia w eksperymentach EEG do eksperymentu fMRI. Wykazano, że manipulowanie wymaganiami zadania w zadaniu wizualnym skutkowało różnymi wzorcami aktywacji BOLD i zilustrowało, jak kluczowe znaczenie ma projektowanie zadań w eksperymentach fMRI.

Przenoszenie zadań poznawczych między modalnościami obrazowania mózgu: implikacje dla projektowania zadań i interpretacji wyników w badaniach fMRI

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

Monitorowanie aktywności mózgu poza laboratorium bez fizycznych ograniczeń stanowi wyzwanie metodologiczne. Bezwłóknowy, nadający się do noszenia system funkcjonalnej spektroskopii bliskiej podczerwieni (fNIRS) został wykorzystany do pomiaru aktywności mózgu podczas ekologicznego zadania pamięci prospektywnej. Wykazano, że system ten może być wykorzystywany do monitorowania aktywności mózgu podczas eksperymentów nielaboratoryjnych.

Wykorzystanie bezwłóknistego, ubieralnego fNIRS do monitorowania aktywności mózgu w rzeczywistych zadaniach poznawczych

Przenośne metody neuroobrazowania (funkcjonalna spektroskopia bliskiej podczerwieni) zapewniają postęp w badaniach mózgu w wcześniej niedostępnych regionach; tutaj, na wiejskich terenach Wybrzeża Kości Słoniowej. Innowacje w metodach i rozwój odpowiednich kulturowo protokołów neuroobrazowania pozwalają na nowatorskie badania nad rozwojem mózgu i wynikami uczenia się dzieci w środowiskach o znacznym ubóstwie i przeciwnościach losu.

Metody terenowe neuroobrazowania wykorzystujące funkcjonalną spektroskopię bliskiej podczerwieni (NIRS) Neuroobrazowanie do badania globalnego rozwoju dziecka: obszary wiejskie Afryki Subsaharyjskiej

Obecny protokół opisuje, jak wykonywać równoczesne zapisy EEG i fNIRS oraz jak sprawdzić związek między danymi EEG i fNIRS.

Prowadzenie jednoczesnych zapisów elektroencefalografii i funkcjonalnej spektroskopii bliskiej podczerwieni z zadaniem Flankera

Opracowaliśmy oryginalny Dual Task Screen (DTS) jako przenośny, tani środek, który może oceniać sportowców z łagodnym urazowym uszkodzeniem mózgu wywołanym przez sport. Zaktualizowaliśmy oryginalny DTS do przyszłego użytku klinicznego i opracowaliśmy kompatybilną z neuroobrazowaniem wersję DTS do pomiaru neuronalnych podstaw wydajności pojedynczego i podwójnego zadania.

Poprawione i kompatybilne z neuroobrazowaniem wersje ekranu Dual Task

Opisujemy analizę eksperymentu z funkcjonalną spektroskopią bliskiej podczerwieni z wykorzystaniem konstrukcji blokowej z zadaniem sensomotorycznym. Aby zwiększyć wiarygodność analizy danych, zastosowaliśmy jakościowe ogólne mapowanie parametryczne oparte na ogólnym modelu liniowym oraz porównawcze hierarchiczne modele mieszane dla wielu kanałów.

Jakościowe i porównawcze analizy danych dotyczących aktywności kory mózgowej z eksperymentu funkcjonalnej spektroskopii bliskiej podczerwieni z zastosowaniem projektowania blokowego

Przedstawiono protokół przeprowadzania eksperymentów hiperskanowania fNIRS na diadach wspólnego uczenia się w naturalnym środowisku uczenia się. Ponadto przedstawiono proces analizy synchronizacji międzymózgowej (IBS) sygnałów hemoglobiny natlenionej (Oxy-Hb).

Synchronizacja między mózgami w otwartym uczeniu się opartym na współpracy: badanie fNIRS-Hyperscanning

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

Szacuje się, że 1 na 6 osób na całym świecie dozna udaru mózgu w swoim życiu, powodując długotrwałą niepełnosprawność, której mechanizmy rehabilitacji są nadal słabo poznane. W badaniu tym zaproponowano protokół oceny aktywacji mózgu za pomocą funkcjonalnej spektroskopii bliskiej podczerwieni (fNIRS) podczas sesji terapii robotycznej kończyn dolnych.

Eksperyment z wykorzystaniem funkcjonalnej spektroskopii w bliskiej podczerwieni i wspomaganych przez robota wielostawowych ruchów wskazujących kończyny dolnej

Poznaj metodę porównania aktywności mózgu mierzonej fMRI i fNIRS podczas naturalistycznego zadania motorycznego. Technika ta umożliwia badanie funkcji mózgu w warunkach zbliżonych do naturalnych.

Walidacja fMRI pomiarów fNIRS podczas zadania naturalistycznego

Przeglądaj więcej filmów