Name: Jednoczesne zbieranie danych z pomiarów fMRI i fNIRS przy użyciu matrycy optodowej całej głowicy i kanałów o krótkich odległościach (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2023-10-20T14:30:00.000+00:00
Duration: 8 min 19 s
Description: Poznaj metodę jednoczesnego zbierania sygnałów fMRI i fNIRS w celu poprawy wiarygodności danych neuroobrazowych. Protokół umożliwia dokładne wyrównanie sygnałów obu technik w badaniach mózgu.

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

Badania te były wspierane przez następujące źródła finansowania: Grant NARSAD Young Investigator Award od Fundacji Badań nad Mózgiem i Zachowaniem (Grant #29736) (SSA), Global Grand Challenges Grant od Fundacji Billa i Melindy Gatesów (Grant #INV-005792) (RNA) oraz Grant Discovery Fund od Wydziału Psychologii Uniwersytetu Yale (RNA). Autorzy pragną również podziękować Richardowi Wattsowi (Yale Brain Imaging Center) za jego wsparcie podczas zbierania danych oraz Adamowi Eggebrechtowi, Ariemu Segelowi i Emmie Speh (Washington University w St Louis) za ich pomoc w analizie danych.

Opłaty za publikację tego artykułu są sponsorowane przez NIRx. Autorzy nie mają nic więcej do ujawnienia.

Ten protokół do jednoczesnego zbierania danych z sygnałów fMRI i fNIRS wykorzystuje matrycę optodową fNIRS obejmującą całą głowicę i kanały krótkodystansowe do pomiaru i regresji systemowych sygnałów fizjologicznych niekorowych. Kluczowe kroki w tym protokole obejmują modyfikację i rozwój sprzętu fNIRS do zbierania sygnałów fNIRS w środowisku MRI. Zgodnie z naszą najlepszą wiedzą, nie ma komercyjnego systemu "pod klucz", który byłby w pełni zoptymalizowany pod kątem jednoczesnego wykonywania pomiarów fMRI i fNIRS przy uż...

Funkcja poznawcza była badana w mózgu dorosłego człowieka za pomocą funkcjonalnego rezonansu magnetycznego (fMRI) przez prawie trzy dekady. Chociaż fMRI zapewnia wysoką rozdzielczość przestrzenną oraz obrazy zarówno funkcjonalne, jak i strukturalne, często nie jest praktyczny w badaniach prowadzonych w kontekstach naturalistycznych lub do stosowania z niemowlętami i populacjami klinicznymi. Ograniczenia te znacznie ograniczają nasze zrozumienie funkcji mózgu. Alternatywą dla fMRI jest zastosowanie przenośnych metodologii, które są bardziej opłacalne i odporne na ruch, takich jak funkcjonalna spektroskopia bliskiej podczerwieni (fNIRS)1,2,3. fNIRS został wykorzystany u niemowląt i małych dzieci do oceny funkcji mózgu w wielu domenach poznawczych, takich jak rozwój językowy, przetwarzanie społecznie istotnych informacji i przetwarzanie obiektów 4,5,6. fNIRS jest również metodą neuroobrazowania, szczególnie odpowiednią do testowania populacji klinicznych ze względu na jej potencjał do wielokrotnego testowania i monitorowania w różnych grupach wiekowych7,8,9. Pomimo szerokiego zastosowania, nie ma badań porównujących ilościowo sygnały fMRI i fNIRS zebrane jednocześnie od tych samych osób z pokryciem całej głowy. To porównanie jest konieczne, aby kompleksowo zweryfikować aktywacje na poziomie obszaru i łączność funkcjonalną między regionami zainteresowania (ROI) w odniesieniu do złotego standardu fMRI. Co więcej, ustalenie tej intermodalnej zgodności może potencjalnie poprawić interpretację fNIRS, gdy jest to jedyny zebrany sygnał zarówno w przypadku typowego, jak i nietypowego rozwoju.
Zarówno sygnały fMRI, jak i fNIRS wykrywają zmiany w natlenieniu krwi mózgowej (CBO) podczas funkcjonalnej aktywacji mózgu10,11. fMRI opiera się na zmianach w polach elektromagnetycznych i zapewnia wysoką rozdzielczość przestrzenną zmian CBO12. fNIRS, z kolei, mierzy poziomy absorpcji światła w bliskiej podczerwieni za pomocą serii optodów emitujących i wykrywających światło2. Ponieważ fNIRS mierzy zmiany absorpcji na różnych długościach fal, może ocenić zmiany stężenia zarówno w oksyhemoglobinie, jak i w deoksyhemoglobinie. Wcześniejsze badania wykorzystujące jednoczesne zapisy sygnałów fMRI i fNIRS z niewielką liczbą optodów wykazały, że te dwa sygnały mają wysoką zgodność przestrzenną i czasową10. Istnieją silne korelacje między fMRI zależnym od poziomu tlenu we krwi (BOLD) a pomiarami optycznymi11,13, przy czym deoksyhemoglobina wykazuje najwyższą korelację z odpowiedzią BOLD, zgodnie z wcześniejszymi pracami porównującymi dynamikę czasową funkcji odpowiedzi hemodynamicznej fNIRS i fMRI (HRFs)14. W tych wczesnych badaniach implementowano paradygmaty odpowiedzi motorycznej (tj. stukanie palcami) i stosowano ograniczoną liczbę optodów obejmujących pierwotne obszary kory ruchowej i przedruchowej. W ciągu ostatniej dekady badania rozszerzyły zakres zainteresowania o większą baterię zadań poznawczych i sesji w stanie spoczynku, chociaż nadal używają ograniczonej liczby optodów obejmujących określone zwroty z inwestycji. Badania te wykazały, że zmienność korelacji fNIRS/fMRI zależy od odległości optody od skóry głowy i mózgu15. Co więcej, fNIRS może zapewnić funkcjonalne pomiary łączności w stanie spoczynku porównywalne z fMRI16,17.
Obecny protokół opiera się na wcześniejszych pracach i rozwiązuje kluczowe ograniczenia poprzez: i) zapewnienie pokrycia fNIRS całej głowy, ii) włączenie pomiarów na krótkich dystansach dla regresji niekorowych sygnałów fizjologicznych, iii) implementację dwóch różnych metod korejestracji pomiarów fNIRS metodą optoda do skóry głowy oraz iv) umożliwienie oceny wiarygodności sygnału test-retest w dwóch niezależnych sesjach. Ten protokół jednoczesnego zbierania danych z sygnałów fMRI i fNIRS został początkowo opracowany do testowania młodych dorosłych. Jednak jednym z celów badania było stworzenie eksperymentalnego zestawu do jednoczesnego zbierania sygnałów fMRI/fNIRS, które można następnie zaadaptować do testowania populacji rozwojowych. W związku z tym obecny protokół może być również wykorzystany jako punkt wyjścia do opracowania protokołu testowania małych dzieci. Oprócz wykorzystania pokrycia fNIRS w całej głowie, protokół ma również na celu uwzględnienie najnowszych osiągnięć w dziedzinie sprzętu fNIRS, takich jak włączenie kanałów krótkodystansowych do pomiaru ogólnoustrojowego sygnału fizjologicznego (tj. zmian naczyniowych wynikających ze źródeł niekorowych, takich jak ciśnienie krwi, sygnały oddechowe i sercowe)18,19 ; oraz wykorzystanie czujnika struktury 3D do wspólnej rejestracji optody do skóry głowy20. Chociaż niniejszy protokół skupia się na wynikach zadania z wizualną szachownicą, cały eksperyment obejmuje dwie sesje z mieszanką tradycyjnych projektów zadań blokowych, sesji w stanie spoczynku i naturalistycznych paradygmatów oglądania filmów.
Protokół opisuje kroki potrzebne do dostosowania sprzętu fNIRS do użytku w środowisku MRI, w tym projekt czapki, wyrównanie czasowe poprzez synchronizację wyzwalacza i testy fantomowe wymagane przed rozpoczęciem zbierania danych. Jak już wspomniano, nacisk kładziony jest tutaj na wyniki zadania z szachownicą, ale ogólna procedura nie jest specyficzna dla zadania i może być odpowiednia dla dowolnej liczby paradygmatów eksperymentalnych. Protokół dodatkowo określa kroki wymagane podczas zbierania danych, które obejmują umieszczanie nasadki fNIRS i kalibrację sygnału, konfigurację uczestników i sprzętu eksperymentalnego, a także oczyszczanie i przechowywanie danych po eksperymencie. Protokół kończy się przedstawieniem przeglądu potoków analitycznych specyficznych dla wstępnego przetwarzania danych fNIRS i fMRI.

<table><tbody><tr><td>280 niskoprofilowych przelotek kompatybilnych z MRI do nasadek NIRx</td><td></td><td>GRM-LOP</td><td></td></tr><tr><td>4 128-pozycyjne nasadki NIRS z 128x niezapełnionymi szczelinami w układzie 10-5</td><td>NIRx</td><td>CP-128-128S</td><td>Rozmiary: 52, 54, 56, 60</td></tr><tr><td>8 wiązek 4x światłowodów detektora z niskoprofilową końcówką; Kompatybilny z MRI, MEG i TMS.&nbsp;</td><td>NIRx</td><td>DET-FBO- LOW</td><td>o długości 10 m 8</td></tr><tr><td>wiązek 4x światłowodów źródła laserowego z niskoprofilową końcówką kompatybilną z rezonansem magnetycznym</td><td>NIRx</td><td>SRC-FBO- LAS-LOW</td><td>o długości 10 m</td></tr><tr><td>Zestaw 8 detektorów krótkokanałowych ze specjalistycznymi modułami uszczelniającymi pierścieniowymi, które pasują do niskoprofilowych przepustów</td><td>NIRx</td><td>DET-SHRT-SET</td><td>Rozdziela pojedynczy detektor na 8 krótkich kanałów, które można umieścić w dowolnym miejscu na pojedynczej nasadce NIRS</td></tr><tr><td>Magnetom 3T PRISMA</td><td>Siemens</td><td>N/A</td><td>128-kanałowa pojemność, 64/32/20-kanałowe cewki głowicy, maksymalna amplituda gradientu 80 mT/m, szybkość narastania 200 T/m/s, pełne sekwencje neurologiczne</td></tr><tr><td>Jednostka systemu podstawowego NIRScout XP</td><td>NIRx</td><td>NSXP- CHS</td><td>do 64x oświetlacze Laser-2 (lub 32x laser-4) lub 64 oświetlacze LED-2; do 32x detektorów; zdolne do pomiarów tandemowych (wielosystemowych) i hiperskaningowych (wieloobiektowych); kompatybilny z EEG, tDCS, śledzenie ruchu gałek ocznych i inne modalności; Dostępne moduły kompatybilne z FMRI, TMS, MEG</td></tr><tr><td>Oprogramowanie NIRStar</td><td>NIRx</td><td>N/A</td><td>wersja 15.3</td></tr><tr><td>Replikator portów równoległych NIRx</td><td></td><td>ACC-LPT-REP</td><td>Replikator równoległy prot jest dostarczany z trzema komponentami: skrzynką replikatora z portem równoległym, zasilającym USB i adapterem BNC</td></tr><tr><td>Jednostka impulsów fizjologicznych</td><td>Siemens</td><td>PPU098</td><td>Pletyzmografia optyczna pozwalająca na nabycie rytm serca.</td></tr><tr><td>Jednostka oddechowa</td><td>Siemens</td><td>PERU098&nbsp;</td><td>Jednostka przeznaczona do pomiaru amplitudy oddechowej (za pomocą układu pneumatycznego i pasa przytrzymującego).</td></tr><tr><td>Structure Sensor Mark II</td><td>Potcipital</td><td>101866 (SN)</td><td>3D czujnik struktury do digitalizacji optodowej.</td></tr></tbody></table>

jednoczesne zbieranie danych z pomiarów fmri i fnirs przy użyciu matrycy optodowej całej głowicy i kanałów o krótkich odległościach

Simultaneous Data Collection of fMRI and fNIRS Measurements Using a Whole-Head Optode Array and Short-Distance Channels

Funkcjonalna spektroskopia bliskiej podczerwieni (fNIRS) to przenośna metodologia neuroobrazowania, bardziej odporna na ruch i bardziej opłacalna niż funkcjonalne obrazowanie metodą rezonansu magnetycznego (fMRI), co czyni ją wysoce odpowiednią do prowadzenia naturalistycznych badań funkcji mózgu oraz do stosowania w populacjach rozwojowych i klinicznych. Zarówno metodologia fNIRS, jak i fMRI wykrywają zmiany w utlenowaniu krwi mózgowej podczas funkcjonalnej aktywacji mózgu, a wcześniejsze badania wykazały wysoką zgodność przestrzenną i czasową między tymi dwoma sygnałami. Nie ma jednak ilościowego porównania dwóch sygnałów zebranych jednocześnie od tych samych osób z pokryciem fNIRS całej głowy. Porównanie to jest niezbędne do kompleksowej walidacji aktywacji na poziomie obszaru i łączności funkcjonalnej w odniesieniu do złotego standardu fMRI, co z kolei może ułatwić porównania tych dwóch sygnałów w całym okresie życia. Wypełniamy tę lukę, opisując protokół do jednoczesnego zbierania danych z sygnałów fMRI i fNIRS, który: i) zapewnia pokrycie fNIRS w całej głowie; ii) obejmuje pomiary na krótkich dystansach w celu regresji niekorowego, ogólnoustrojowego sygnału fizjologicznego; oraz iii) implementuje dwie różne metody korejestracji pomiarów fNIRS metodą optody do skóry głowy. Przedstawiono dane z badań fMRI i fNIRS od trzech badanych, a także omówiono zalecenia dotyczące dostosowania protokołu do badania populacji rozwojowych i klinicznych. Obecna konfiguracja z osobami dorosłymi pozwala na sesje skanowania trwające średnio około 40 minut, co obejmuje zarówno skany funkcjonalne, jak i strukturalne. W protokole przedstawiono kroki wymagane do dostosowania sprzętu fNIRS do użytku w środowisku rezonansu magnetycznego (MR), przedstawiono zalecenia dotyczące zarówno rejestracji danych, jak i korejestracji optody do skóry głowy, a także omówiono potencjalne modyfikacje protokołu w celu dopasowania do specyfiki dostępnego systemu fNIRS bezpiecznego dla MR. Reprezentatywne odpowiedzi tematyczne z zadania z szachownicą ilustrują wykonalność protokołu do pomiaru sygnałów fNIRS całej głowy w środowisku MR. Protokół ten będzie szczególnie istotny dla badaczy zainteresowanych walidacją sygnałów fNIRS w stosunku do fMRI przez cały okres życia.

W tej sekcji przedstawiono reprezentatywne odpowiedzi specyficzne dla badanego obszaru podczas zadania z migającą szachownicą dla sygnałów fMRI oraz fNIRS. Najpierw, na Rysunku 6 oraz Rysunku 7 zaprezentowano reprezentatywne surowe dane fNIRS oraz oceny jakości, aby zilustrować możliwość wykorzystania konfiguracji eksperymentalnej do pomiaru sygnałów fNIRS w środowisku MRI. Schemat tablicy optodów obejmującej całą głowę oraz profil czułości prze...

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

Functional near-infrared spectroscopy (fNIRS) is a portable neuroimaging methodology, more robust to motion and more cost-effective than functional ...

Jednoczesne zbieranie sygnału fMRI i fNIRS od tych samych osób jest niezwykle ważne, ponieważ pozwala nam dostosować sygnał fNIRS do sygnału fMRI, który jest złotym standardem w neuroobrazowaniu. fNIRS to metodologia, która wciąż się rozwija i nie może dotrzeć do głębszych struktur mózgu. Tak więc nagrania fMRI pozwalają nam lepiej zrozumieć sygnał fNIRS.Poprzednie próby nagrania sygnałów fNIRS i fMRI z mózgu tego samego uczestnika wymagały dwóch sesji nagraniowych. Niestety, te dwie sesje oznaczają, że uczestnik wielokrotnie widział i słyszał te same bodźce, co może zmienić sposób, w jaki mózg reaguje. Chociaż w protokole sygnały fMRI i fNIRS są wyrównane tylko u typowych dorosłych, mamy nadzieję, że obecny protokół można również rozszerzyć na badania populacji klinicznych i rozwojowych.Będzie to szczególnie ważne np. przy zbieraniu danych od osób, które mogą mieć deficyty neuropsychologiczne, ponieważ będziemy mogli z największą pewnością interpretować sygnał fNIRS. Uważamy, że te jednoczesne zapisy fNIRS i fMRI będą szczególnie ważne w zrozumieniu sieci neuronowych w mózgu dla specjalnych populacji i dla dzieci. Nie ma wątpliwości, że jednoczesne zbieranie sygnałów fMRI i fNIRS jest wyzwaniem, ale pracujemy nad wszystkimi krokami i jesteśmy przekonani, że nasz protokół umożliwi innym laboratoriom zbieranie tego samego typu danych.Jednym z głównych wyzwań będzie prawdopodobnie upewnienie się, że uczestnik czuje się komfortowo w skanerze, zwłaszcza gdy nosi nasadkę na całą głowę fNIRS. Procedurę zademonstruje Virginia Chambers, kierownik laboratorium z naszego laboratorium. Gdy uczestnik podpisze niezbędne formularze zgody i otrzyma instrukcje dotyczące zadań, poproś, aby usiadł na krześle w pokoju kontrolnym.Owiń czoło miękką taśmą mierniczą. Przejdź do najszerszej części z tyłu i wróć do punktu początkowego. Wybierz wywrotkę fNIRS najbliższą zmierzonemu obwodowi.Mocno chwyć i przesuń podstawę sond detektora krótkiego zasięgu wokół części przelotki przechodzącej przez siatkę nasadki fNIRS. Upewnij się, że detektora krótkiej odległości jest skierowany w stronę tylnej części nasadki, aby zapewnić wyraźny obszar twarzy. Następnie poproś uczestnika, aby zsunął czapkę w dół z czubka głowy w taki sposób, jak zakłada czapkę zimową i zacisnął pasek pod brodą w wygodnym stopniu.Zapnij tylne paski. Sprawdź, czy nasadka jest dobrze zamocowana, a gniazda optodowe mocno przylegają do głowicy. Następnie umieść zielone naklejki, aby oznaczyć kluczowe lokalizacje odniesienia zgodnie z pozycjami systemu 10/20.Użyj taśmy mierniczej, aby wyrównać punkty skóry głowy symetrycznie z punktami na nasadce. Zapewnij równą odległość od punktu CZ do punktu przedmałżowiny, inion i nasion. Poinstruuj uczestnika, aby pozostał nieruchomy, aby stworzyć model 3D swojej głowy.Następnie uruchom aplikację struktury na tablecie lub iPadzie. Upewnij się, że kolory w wysokiej rozdzielczości, automatyczna ekspozycja w podczerwieni i ulepszone funkcje trackera są wyłączone. Teraz ustaw uczestnika centralnie, upewniając się, że cała jego głowa mieści się w kwadracie 3D na ekranie, a jego ramiona są minimalnie widoczne w kadrze.Przejdź się wokół obiektu, aby zeskanować kształt głowy i optody za pomocą skanera 3D. Po zakończeniu całego skanowania naciśnij przycisk po prawej stronie ekranu, aby rozpocząć renderowanie 3D. Sprawdź przejrzystość i poziom szczegółowości renderowania, aby zapewnić dokładne rozmieszczenie optodów i zielonych naklejek odniesienia.Ze względów bezpieczeństwa i prywatności zapisz skan 3D na serwerze chronionym przez HIPAA. Gdy model 3D jest gotowy, usuń zielone naklejki i poproś uczestnika o włożenie zatyczek do uszu do uszu. W pomieszczeniu skanowania upewnij się, że 20-kanałowa cewka głowicy jest umieszczona w skanerze.Umieść piankową poduszkę w dolnej części cewki głowicy MRI, aby podeprzeć górną część głowy uczestnika. Poinstruuj uczestnika, aby usiadł wygodnie na stole skanera. Trzymając przelotkę optode stabilnie jedną ręką, użyj aplikatora bezpiecznego dla rezonansu magnetycznego, aby usunąć włosy ze środka przelotki.Następnie mocno dociśnij, aby zamocować optodę w przelotce. Poinstruuj uczestnika, aby położył się powoli i ostrożnie. Wyreguluj wiązki światłowodów, aby upewnić się, że głowa uczestnika wygodnie spoczywa w cewce głowicy.W zależności od położenia z falowodu, podnieś stół skanera. Umieść miękką poduszkę pod nogami uczestnika, aby zagwarantować wygodę. Owiń pas oddechowy wokół talii uczestnika.Poinstruuj uczestnika, aby założył słuchawki z redukcją szumów, upewniając się, że nie przeszkadzają one w umieszczeniu sondy fNIRS. Umieść pulsoksymetr na lewym palcu wskazującym fotografowanej osoby. W przypadku, gdy do zadań eksperymentalnych używane jest pudełko z guzikami, poinstruuj badanego, aby trzymał je dominującą ręką.Podaj jasne instrukcje dotyczące korzystania z pola przycisków. Umieść kulkę ściskającą lub alarm przycisku na niedominującej ręce badanego i poinstruuj uczestnika, jak z niego korzystać. Przetestuj alarm, prosząc uczestnika o jego naciśnięcie.Wsuń uczestnika na kilka centymetrów w otwór skanera, aby wyrównać głowicę. Ustaw górną część cewki głowicy. Następnie włóż mikrofon i lustro do odpowiednich wkładek cewki.Powoli wsuń uczestnika do otworu skanera, trzymając za światłowody. Na komputerze skanera wybierz odpowiednie sekwencje strukturalne i funkcjonalne niezbędne do badania. Sprawdź lokalizator pod kątem prawidłowego ułożenia głowy w otworze skanera, upewniając się, że zapewnia pełne pokrycie od czubka głowy do móżdżku.Potwierdź z uczestnikiem, że ekran komputera jest widoczny przez lustro cewki głównej i uruchom wstępne skanowanie strukturalne. Dane fNIRS na poziomie podmiotu wykazały zwiększoną aktywację w obustronnych obszarach kory wzrokowej podczas bloków szachownicy w porównaniu z okresami międzypróbnymi. Ślady czasowe aktywności mózgu wykazały wzrost sygnału HBO podczas prezentacji szachownicy i spadek w okresach międzypróbnych.Wizualizacja danych HBO w okresie szachownicy wykazała obustronną aktywację w obszarach kory wzrokowej na poziomie indywidualnego podmiotu. Dane fMRI na poziomie podmiotu wykazują większą śmiałą odpowiedź sygnałową w pierwszorzędowej i wtórnej korze wzrokowej podczas okresów szachownicy w stosunku do okresów międzypróbnych Na poziomie podkorowym obserwuje się zwiększoną aktywację w bocznym jądrze kolankowatym wzgórza. Jednym z kluczowych wyzwań naszego protokołu jest zapewnienie, że uczestnik może wygodnie odpoczywać w skanerze, a to będzie zależało przede wszystkim od rodzaju optody, która jest dostarczana z systemem fNIRS.Protokół można dostosować do zbierania danych z określonych regionów zainteresowania i z różnych paradygmatów eksperymentalnych. Przedstawiamy również konkretne sugestie dotyczące stosowania protokołu w populacjach klinicznych i rozwojowych.

simultaneous-data-collection-fmri-fnirs-measurements-using-whole-head

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Neuronauka

Opracowaliśmy metodę jednoczesnego wykonywania funkcjonalnego obrazowania rezonansem magnetycznym oraz rejestracji elektrofizjologicznej w mózgu gryzoni, co stanowi platformę do badania zależności między aktywnością neuronalną a sygnałem fMRI zależnym od poziomu utlenowania krwi (BOLD).

Jednoczesne badanie fMRI i elektrofizjologii w mózgu gryzoni

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

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

Obecny protokół opisuje, jak przeprowadzać eksperymenty hiperskanowania fNIRS i analizować synchronizację mózg-mózg. Ponadto omawiamy wyzwania i możliwe rozwiązania.

Przeprowadzanie eksperymentów hiperskaningowych z funkcjonalną spektroskopią w bliskiej podczerwieni

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

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

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

Dynamika między sprzężonymi mózgami osób jest coraz częściej reprezentowana przez synchronizację między mózgami (IBS), gdy koordynują się one ze sobą, głównie za pomocą jednoczesnego rejestrowania sygnałów mózgów (czyli hiperskanowania) z fNIRS. W badaniach hiperskanowania fNIRS, IBS był powszechnie oceniany za pomocą metody koherencji transformacji falkowej (WTC) ze względu na jej przewagę w rozszerzaniu szeregów czasowych do przestrzeni czasowo-częstotliwościowej, gdzie oscylacje można...

Jak obliczyć i zweryfikować synchronizację między mózgami w badaniu hiperskanowania fNIRS

Ten protokół opisuje częściową koherencję transformacji falkowej (pWTC) do obliczania opóźnionego w czasie wzorca interpersonalnej synchronizacji neuronowej (INS) w celu wywnioskowania kierunku i czasowego wzorca przepływu informacji podczas interakcji społecznych. Skuteczność pWTC w usuwaniu zakłóceń autokorelacji sygnału na INS została udowodniona w dwóch eksperymentach.

Pomiar kierunkowego przepływu informacji w danych fNIRS-Hyperscaning z wykorzystaniem metody częściowej koherencji transformacji falkowej

Poznaj metodę jednoczesnego zbierania sygnałów fMRI i fNIRS w celu poprawy wiarygodności danych neuroobrazowych. Protokół umożliwia dokładne wyrównanie sygnałów obu technik w badaniach mózgu.

Jednoczesne zbieranie danych z pomiarów fMRI i fNIRS przy użyciu matrycy optodowej całej głowicy i kanałów o krótkich odległościach (Wideo) | JoVE Journal

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

Przeglądaj więcej filmów