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

Ogólnym celem tego Field Neuro Imaging Protocol jest badanie rozwoju mózgu dzieci oraz wyników poznawczych i uczenia się przy użyciu przenośnej funkcjonalnej spektroskopii w bliskiej podczerwieni, znanej jako FNIRS, w odległych, słabo zbadanych środowiskach o niskich zasobach, takich jak zubożałe społeczności wiejskie w Afryce Subsaharyjskiej. Ta metoda może pomóc nam odpowiedzieć na kluczowe pytania dotyczące rozwoju mózgu w środowiskach wysokiego ryzyka. Na przykład, jak rozwija się sieć mózgu do czytania w społecznościach o wysokim ryzyku analfabetyzmu.

Metoda ta porusza również ważne kwestie teoretyczne dotyczące globalnego rozwoju dziecka, dotyczące tego, jak zarówno rozwój biologiczny, jak i różnorodne, często negatywne doświadczenia, wpływają na mózg. I może ujawnić nowe informacje o rozwojowych, wrażliwych okresach. Na początek zainwestuj w tworzenie współpracy i zapewnij możliwości, w ramach badań, lokalnym naukowcom.

Nawiązanie partnerstw z lokalnymi instytucjami naukowymi w celu zapewnienia inkluzywności, ponieważ uznanie ze strony rówieśników na poziomie lokalnym jest ważne w informowaniu o wynikach badań w regionie. Przygotuj się na deszczowe warunki klimatyczne w terenie, ponieważ warunki temperatury i wilgotności mogą znacznie różnić się od warunków laboratoryjnych, co może mieć wpływ na działanie i trwałość sprzętu oraz komfort uczestników. Procedurę zademonstrują Lais Freitas, wizytujący naukowiec z Uniwersytetu Federalnego w San Pallo w moim laboratorium, oraz Violet Kozloff, kierownik naszego laboratorium.

Rozpocznij od poddania się procedurze zgody, w lokalnym lub preferowanym języku uczestnika, który jest odpowiedni kulturowo i zapewnia, że uczestnicy, ich rodziny i społeczności są poinformowani o badaniu i ich decyzji o udziale w badaniu. Następnie odprowadź uczestników do sali testowej i poproś ich, aby usiedli na krześle. Wyjaśnij uczestnikowi, że zostanie wykonany pomiar głowy.

Za pomocą standardowej taśmy mierniczej zmierz odległości między nasionem a inionem wokół głowy, nasionem i inionem nad czubkiem głowy, przez linię środkową środkową lub CC, oraz odległość między lewym i prawym tragusem ucha, nad czubkiem głowy, przez CC. Następnie umieść nasadkę uchwytu optodontycznego fNIRS na głowie uczestnika, dostosowanie czapki do systemu International 10-20, dla lokalizacji skóry głowy. Zabezpiecz nasadkę paskiem. Po umieszczeniu nasadki poinstruuj uczestnika, aby siedział nieruchomo, podczas gdy digitizer 3D mierzy kluczowe 10-20 pozycji skóry głowy systemu i wykonuje się każdy symbol miejsca optody.

Następnie ułóż sprzęt do digitizera 3D, umieszczając jeden czujnik na głowie uczestnika, w CC i bezpiecznie przymocowany, a drugi czujnik umieszczając na stole bezpośrednio za głową uczestnika. Przenieś stylistę digitizera 3D do każdej lokalizacji sondy i przez kluczowe 10-20 pozycji systemu. Po zebraniu danych z digitizera 3D, poprowadź uczestnika tak, aby usiadł wygodnie przed komputerem prezentującym bodźce.

Korzystając z wbudowanego oprogramowania fNIRS, wybierz układ sondy, który odpowiada projektowi eksperymentu. Upewnij się, że jest umieszczony tak, aby maksymalnie nakładał się na obszary językowe lewej półkuli i ich homologi prawej półkuli, a także płat czołowy. Upewnij się, że zarówno sondy emitera, jak i detektora są ponumerowane zgodnie z mapą rozmieszczenia sond.

Korzystając z mapy optody i wbudowanego oprogramowania fNIRS jako przewodnika, umieść każdą optodę w odpowiednim otworze. Poruszaj dowolnymi włosami, aby zapewnić kontakt między końcówką optody a skórą głowy. Na koniec, po ustawieniu wszystkich optod, sprawdź jakość sygnału, korzystając z wbudowanego oprogramowania systemu fNIRS.

W razie potrzeby wyreguluj poszczególne sondy, aż do uzyskania wystarczającej jakości sygnału. Zacznij od umieszczenia słuchawek z redukcją szumów na głowie uczestnika, uważając, aby nie przeszkadzać w umieszczeniu sondy fNIRS. Upewnij się, że słuchawki dostarczają bodźce dźwiękowe mowy, jeśli ma to zastosowanie do uczestnika, a także blokują wszelkie dźwięki otoczenia.

Poinstruuj uczestnika, aby skupił się na krzyżu na środku ekranu. Poproś ich, aby pozostali nieruchomo podczas eksperymentu, podczas gdy zadania eksperymentalne są wyświetlane. Przyciemnij światła i rozpocznij nagrywanie uczestnika na wbudowanej kamerze wideo.

Rozpocznij rejestrację danych fNIRS na komputerze poleceń fNIRS i rozpocznij zadania na komputerze prezentującym bodźce. Monitoruj wydajność uczestników we wszystkich zadaniach i zapewniaj przerwy między zadaniami i uruchomieniami. Upewnij się, że wyzwolenie z komputera prezentującego bodźce eksperymentalne jest odbierane przez komputer dowodzenia fNIRS.

Na koniec, po zakończeniu wszystkich zadań, przestań zbierać dane wideo i fNIRS. Po zakończeniu eksperymentu usuń każdą optodę z nasadki uchwytu optody. Nie naruszając pozycji nasadki uchwytu optody na głowie uczestnika, pokieruj uczestnika, aby usiadł w pozycji, aby uzyskać drugi pomiar digitizera 3D.

Powtórz pomiar digitizera 3D, aby upewnić się, że wszelkie zakłócenia w pozycjach sondy skóry głowy podczas eksperymentu mogą zostać wykryte, porównując dwa pliki pozycji. Na koniec, po zakończeniu powtarzania pomiaru, zdejmij nasadkę uchwytu optody z głowy uczestnika. Dane o położeniu 3D i dane projektu eksperymentalnego połączono z danymi szeregów czasowych fNIRS w celu analizy w celu zmapowania związanych z eksperymentem, znaczących wzorców aktywacji neuronalnej na standardowym szablonie mózgu.

Pacjent ten wykazywał większą aktywację zakrętu skroniowego górnego lewej półkuli podczas prób rymowania w porównaniu ze spoczynkiem. Dalej pokazana jest większa aktywacja dla prób rymowania wierszy nierymowanych, w lewej półkuli. Na przykład Obiekt 1 wykazywał większą aktywację w lewym dolnym zakręcie czołowym, a Obiekt 2 wykazywał większą aktywację w lewym górnym zakręcie skroniowym.

Zgodnie z tą procedurą można przeprowadzić inne metody, takie jak ocena umiejętności poznawczych i werbalnych, aby odpowiedzieć na dodatkowe pytania dotyczące związku między aktywnością mózgu a zdolnościami dzieci. Po obejrzeniu tego filmu powinieneś dobrze zrozumieć ważne kwestie związane z neuroobrazowaniem w terenie, takie jak lokalne partnerstwa ze społecznościami i badaczami, a także techniczną wiedzę na temat tego, jak ustawić nasadkę fNIRS, umieścić optody i zbierać dane za pomocą tego systemu. Nie zapominaj, że praca w odległych lokalizacjach może być niebezpieczna, wiąże się z ryzykiem chorób, przestępczości i niestabilności politycznej.

Podczas wykonywania tej procedury należy zawsze podejmować środki ostrożności, takie jak leki, szczepienia i zalecenia dotyczące monitorowania.