Badanie funkcji mózgu u dzieci za pomocą magnetoencefalografii

Dane dotyczące MEG u dzieci są często skomplikowane ze względu na artefakty ruchu głowy. Ten nowatorski protokół oferuje kompleksową demonstrację tego, w jaki sposób zmniejszamy ruchy głowy podczas zbierania danych MEG od małych dzieci. Wdrożenie procedur przyjaznych dzieciom opisanych w naszym protokole jest ważne dla poprawy jakości danych, zminimalizowania liczby ciągów badań podłużnych wskaźnika odejść uczestników i zapewnienia, że rodziny mają pozytywne doświadczenia związane z udziałem w badaniach.

Protokół ten może być stosowany podczas oceny małych dzieci za pomocą innych systemów neuroobrazowania, takich jak fMRI lub PET, w których ograniczenie ruchów głowy podczas skanowania ma również kluczowe znaczenie dla jakości danych. Aby rozpocząć tę procedurę, przed wizytą w laboratorium MEG zapewnij rodzinom zasoby do nauki o magnetoencefalografii lub MEG, takie jak scenorys szczegółowo opisujący kroki związane z ukończeniem eksperymentu MEG oraz arkusz informacyjny MEG dla rodziców lub opiekunów. Następnie zabierz dziecko na wycieczkę po pomieszczeniu z ekranami magnetycznymi (MSR), w którym znajduje się pediatryczny system MEG, który jest ozdobiony grafiką ścienną związaną z kosmosem, aby wzmocnić motyw misji kosmicznej.

Poproś dziecko, aby poćwiczyło leżenie na plecach z głową w drzwiach kasku. Następnie powiedz dziecku, aby leżało tak nieruchomo, jak to możliwe, aby statek kosmiczny pozostał na kursie i mógł dotrzeć do celu. W celu digitalizacji poinstruuj dziecko, aby usiadło na krzesełku do karmienia i wyposaż je w poliestrowy czepek pływacki zawierający pięć cewek znaczników, które wysyłają dane do jednostki ciągłego śledzenia ruchu.

Dostosuj luźno dopasowane nasadki, składając boki. Umieść nadajnik i trzy odbiorniki na szyi dziecka. Poproś dziecko, aby zademonstrowało swoją najlepszą pozę posągu i często oferuj pozytywne wzmocnienie, gdy pozostaje w bezruchu.

Ma to na celu zminimalizowanie ruchów głowy podczas digitalizacji, które mogą zagrozić dokładności późniejszej korejestracji między głową dziecka a czujnikami MEG. Użyj digitizera pióra, aby zarejestrować położenie trzech punktów odniesienia i pięciu zwojów znacznika, a także kształt powierzchni głowy. Dane te są wykorzystywane do późniejszego określenia pozycji głowy dziecka w stosunku do czujników MEG.

Pod koniec zabiegu zdejmij nasadkę, nadajnik i trzy odbiorniki z szyi dziecka. Następnie zabierz dziecko do pokoju, w którym znajduje się symulator MEG, czyli pełnowymiarowa replika systemu MEG. Symulator MEG jest ozdobiony naklejkami o tematyce kosmicznej i jest wyposażony w atrapę drzwi kasku, łóżko, pudełko na guziki oraz, do wyświetlania wizualnego, ekran umieszczony nad atrapą drzwi.

Opisz pokrótce procedury skanowania MEG poprzez narrację ćwiczebnej misji kosmicznej. Jeśli dziecko wydaje się zdenerwowane, najpierw zademonstruj procedury eksperymentalne za pomocą zabawki. Załóż dziecku kask astronauty, poliestrowy czepek pływacki z czujnikiem ruchu przymocowanym z przodu.

Poproś dziecko, aby położyło się w symulatorze i obejrzało wybrany przez siebie film. Za każdym razem, gdy ruch głowy dziecka przekroczy wcześniej określony próg, system śledzenia ruchu automatycznie wstrzyma wideo i poczeka, aż eksperymentator ręcznie zrestartuje wideo i przywróci linię bazową ruchu. Kiedy dziecko ukończy tę część treningu na symulatorze, zapewnij mu trening z zadania eksperymentalnego za pomocą osobnego zestawu unikalnych bodźców.

Na koniec treningu zadaniowego zaoferuj dziecku certyfikat szkolenia astronauty. Po przyjeździe dziecka upewnij się, że nie ma na sobie żadnego materiału magnetycznego na ubraniu lub ciele, ponieważ materiały magnetyczne mogą zniekształcać sygnał MEG. Następnie powtórz procedurę digitalizacji opisaną w poprzedniej sesji zapoznawczej MEG.

Następnie zabierz dziecko do MSR. Do tej procedury potrzebnych jest dwóch badaczy, jeden do towarzyszenia dziecku w MSR jako asystent badacza, a drugi do prowadzenia akwizycji danych MEG poza MSR jako główny badacz. Konfiguracja MSR trwa zwykle pięć minut.

Wewnątrz MSR poproś dziecko, aby włożyło głowę do drzwiczek kasku. Sprawdź, czy głowa dziecka jest ustawiona centralnie, tak aby czubek głowy znajdował się jak najbliżej tylnej części drzwi kasku bez dotykania ich. Upewnij się, że dziecko czuje się komfortowo, jest zrelaksowane i pozostaje tak nieruchomo, jak to możliwe podczas nagrania MEG.

Podczas ustawiania sprzętu zapewnij dziecku rozrywkę, odtwarzając wybrany przez niego film na ekranie nad drzwiami. Na zewnątrz MSR należy przeprowadzić pomiar cewki znacznika linii bazowej przed eksperymentem, aby zarejestrować początkową pozycję głowy w stosunku do drzwi hełmu. Następnie przeprowadź korejestrację między głową dziecka a matrycą czujników, korzystając zarówno z początkowego pomiaru cewki znacznika, jak i danych dotyczących kształtu głowicy digitalizującej.

Te pomiary przygotowawcze umożliwiają wizualną kontrolę pozycji głowy wewnątrz drzwi, aby upewnić się, że głowa dziecka jest prawidłowo umieszczona. Jeśli te warunki nie są spełnione, przed rozpoczęciem zbierania danych należy zmienić pozycję głowy dziecka i przeprowadzić kolejną korejestrację. Gdy jesteś zadowolony z pozycji głowy w stosunku do drzwi kasku, rozpocznij nagrywanie MEG i zadanie eksperymentalne.

Rejestruj bieżące ruchy głowy za pomocą pediatrycznego systemu oprogramowania MEG zwanego ruchem głowy w czasie rzeczywistym. Na zakończenie eksperymentu zaoferuj dziecku torbę z prezentem za udział w eksperymencie i wynagrodź rodzinie za poświęcony czas i koszty podróży. W tym eksperymencie zebrano dane od trzyletniego chłopca, który biernie słuchał tonów słuchowych przez 15 minut.

Dane zostały odszumione, a następnie przefiltrowane w przeszłość, skorygowane i uśrednione. Kształty fal magnetycznych (RMS) zostały obliczone ze wszystkich czujników, a uśrednione ruchy głowicy w skanerze wyniosły 44,3 milimetra. Jak wykazano, ruch głowy w czasie rzeczywistym kompensował artefakty związane z ruchem, co skutkowało bardziej ogniskowymi mapami konturów izopola.

Znacznie zniekształcone przebiegi magnetyczne RMS i bardziej znacząca rekonstrukcja źródła w obustronnych płatach słuchowych. Przez całą procedurę testową ważne jest, aby budować relację z dzieckiem, aby sesja była zabawna i wciągająca oraz reagować na wszelkie oznaki niepokoju lub niepokoju u dziecka. Ucząc dzieci, aby trzymały głowę nieruchomo podczas nagrań MEG u dzieci, poprawiliśmy jakość naszych danych MEG.

Do tych danych można teraz zastosować zaawansowane techniki analizy. Pediatryczny MEG nie tylko otwiera okno na to, co dzieje się elektrycznie w mózgu, ale także pozwala nam mapować pewne funkcje poznawcze na rozwijający się mózg.