Obrazowanie funkcjonalne ze wzmocnieniem, śledzeniem wzroku i monitorowaniem fizjologicznym

Ten samouczek przedstawia metodę badania mechanizmu wzmacniania za pomocą funkcjonalnego obrazowania mózgu lub FMRI. W tym protokole badani przechodzą obrazowanie funkcjonalne podczas wykonywania zadania wizualnego podejmowania decyzji, które jest wzmacniane przez bodźce, które awersują sok, zaciągają się powietrzem lub neutralnym tonem słuchowym przez gogle kompatybilne ze skanerem. Badani muszą zdecydować, czy tablica kropek porusza się szybko, czy wolno.

Monitorowane są również ruchy gałek ocznych i reakcje fizjologiczne, takie jak oddychanie i tętno. Cześć, nazywam się Jack Grin Band z Laboratorium Vince'a Ferrery i Joy Hirsch na Wydziale Neuronauki Uniwersytetu Columbia i nazywam się Franco Past. Również z laboratorium na Uniwersytecie Columbia.

Dzisiaj pokażemy Ci procedurę obrazowania funkcjonalnego ze wzmocnieniem behawioralnym, monitorowaniem fizjologicznym i śledzeniem oczu. Stosujemy tę procedurę w naszym laboratorium do badania procesu podejmowania decyzji z pozytywnym i niekorzystnym wzmocnieniem. Więc zacznijmy.

Pierwszym krokiem w przeprowadzeniu eksperymentu FMR jest ustawienie i sprawdzenie sprzętu. Kroki te można wykonać w dowolnej kolejności podczas naszych eksperymentów, badani są nagradzani za prawidłowe reakcje behawioralne. Satysfakcjonującym bodźcem jest ulubiony napój badanego podawany przez dozownik soku, który kontroluje ilość płynu dostarczanego do ust badanego.

Dozownik soku składa się ze zbiornika, sterowanego komputerowo zaworu elektromagnetycznego i długiej rurki, która dostarcza sok do pacjenta. Wszystkie elementy elektroniczne tego dozownika są przechowywane na zewnątrz pomieszczenia skanera, dzięki czemu nie wprowadzają żadnych artefaktów do sygnału MR. Dozownik soku jest płukany i napełniany preferowanym napojem badanego.

Przed skanowaniem system jest testowany, aby upewnić się, że sok płynie. Badani są karani za nieprawidłowe odpowiedzi 50-milisekundowym podmuchem powietrza do oka. Regulator ciśnienia zapewnia kontrolowane zaciągnięcie się powietrzem, które pacjent oceni jako awersyjne, ale nie traumatyczne.

Regulator ciśnienia jest początkowo ustawiony na 30 PSI i jest podłączony do źródła sprężonego powietrza, którym może być zbiornik powietrza lub powietrze w domu. Zawór elektromagnetyczny jest sterowany sygnałem komputerowym. Powietrze jest dostarczane do obiektu przez kawałek jednej 16-calowej rurki tigon, która jest krótsza niż około ośmiu stóp.

Aby uniknąć opóźnienia między momentem otwarcia zaworu a czasem, w którym sprężone powietrze dociera do obiektu, regulator ciśnienia znajduje się w pomieszczeniu skanera, ponieważ każdy ruch, taki jak reakcja na podmuchy powietrza lub ruch głowy podczas połykania, może wprowadzić artefakty do obrazu FMRI. Pasek do gryzienia służy do zminimalizowania ruchów głowy. Pałąk do gryzienia jest przymocowany do cewki głowicy RF i ma specjalnie dopasowany ustnik wykonany z rurki z materiału termoplastycznego do dostarczania soku i monitorowania gazów oddechowych jest wbudowany w ustnik.

Pacjent powinien po prostu utrzymywać dobry kontakt między górnymi zębami a ustnikiem. Ważne jest, aby powiedzieć im, aby nie gryzły mocno ustnika. Spowoduje to, że ich mięśnie szczęki zmęczą bicie serca i będzie monitorowane podczas eksperymentu, aby później usunąć wszelkie artefakty podczas analizy danych, które mogą wynikać ze zwiększonego natlenienia krwi w mózgu, a nie z powodu aktywności neuronalnej.

Aby zmierzyć zmiany natlenienia związane z cyklem sercowym, używamy pulsoksymetru do pomiaru natlenienia krwi tlenem w opuszku palca za pomocą czujnika podczerwieni. Pulsoksymetr jest kompatybilny z rezonansem magnetycznym, a jego sygnał wyjściowy jest podawany przez panel filtrów do sterowni, gdzie jest digitalizowany i przechowywany na komputerze. Mierzymy również oddech za pomocą monitora gazów oddechowych lub RGM, który mierzy poziom dwutlenku węgla w wydychanym powietrzu.

Ponieważ oddychanie wpływa na natlenienie krwi, RGM jest kompatybilny z MR, a jego sygnały wyjściowe są wysyłane do sterowni, gdzie są digitalizowane i przechowywane na komputerze. Stymulację wzrokową zapewnia para gogli kompatybilnych ze skanerem, które stymulują oba oczy niezależnie. Gogle zawierają miniaturową kamerę na podczerwień do pomiaru ruchów gałek ocznych w celu stwierdzenia, gdzie patrzy obiekt, śledzimy ruchy oczu za pomocą ikonografii wideo w podczerwieni.

Ruchy gałki ocznej wpływają na położenie bodźców wzrokowych na siatkówce, co wpływa na reakcje wzrokowe w mózgu. Ruchy gałek ocznych mogą być również wykorzystywane przez badanego do wskazania reakcji słuchowych VA. W tej metodzie kamera na podczerwień służy do śledzenia ruchów źrenicy.

Emiter podczerwieni i kamera są wbudowane w parę specjalnie zaprojektowanych gogli. Są to te same gogle, które zapewniają stymulację wzrokową. Dane z gogli są przetwarzane przez dedykowany komputer, który przetwarza obrazy oka na sygnały analogowe dla poziomej i pionowej pozycji oka.

Skaner znajduje się w pomieszczeniu ekranowanym elektrycznie i magnetycznie. Wszystkie sygnały elektryczne przesyłane z sterowni do pomieszczenia skanera przechodzą przez panel filtrów, usuwając wszelkie częstotliwości, które mogłyby utworzyć artefakt na obrazie MR. Przed skanowaniem każda osoba musi przejść przez proces bezpieczeństwa i zgody.

Badanie jest wyjaśniane, omawiane są wszystkie zagrożenia, a osoba badana wyraża zgodę. Proces ten ma na celu ochronę badanych przed przymusem oraz ochronę zarówno ich prywatności, jak i zdrowia. Obiekt jest sprawdzany pod kątem metalu w dowolnym miejscu wewnątrz lub na zewnątrz ciała.

Przed eksperymentem badani są poddawani pragnieniu poprzez dobrowolne ograniczenie spożycia płynów przez sześć godzin. W ten sposób sok otrzymany podczas eksperymentu staje się niezwykle satysfakcjonujący. Gdy pacjent jest gotowy do skanowania, musi założyć zatyczki do uszu, aby chronić uszy przed hałasem skanera.

Osoba badana musi również założyć słuchawki kompatybilne z rezonansem magnetycznym, aby komunikować się z badaczami i słuchać instrukcji. Podczas sesji skanowania używamy ważonych obrazów strukturalnych T one, które dają jasną definicję morfologii mózgu badanego. Podmiot leży biernie i pozostaje tak nieruchomy, jak to tylko możliwe.

Podczas tej fazy, która trwa około 10 minut, używamy T dwie ważone sekwencje funkcjonalne, aby pokazać zmiany w natlenieniu krwi, które są skorelowane z aktywnością neuronalną. To właśnie w tej fazie podmiot wykonuje percepcyjne zadanie podejmowania decyzji za pomocą bodźców wizualnych. Badany widzi wzór poruszających się kropek i dokonuje percepcyjnej oceny ich kierunku lub prędkości ruchu.

Podmiot sygnalizuje swoją odpowiedź, naciskając przyciski. Reakcje te są wzmacniane przez sok z prawidłowych i zaciągnięć powietrza. Jeśli są nieprawidłowe, bodźce słuchowe są używane jako wtórne wzmacniacze.

W tej fazie ruchy gałek ocznych są stale monitorowane. Każdy przebieg eksperymentalny trwa 11 minut, a sesja skanowania składa się z czterech przebiegów. Używamy obrazów ważonych dyfuzją, DWI, aby określić strukturalne połączenia między regionami mózgu.

Na tym etapie. Obiekt leży bez ruchu przez około 12 minut. Właśnie pokazaliśmy Ci eksperyment z obrazowaniem funkcjonalnym ze wzmocnieniem behawioralnym, monitorowaniem fizjologicznym i śledzeniem oczu.

Pokazaliśmy, jak wykorzystać tę procedurę do badania procesu podejmowania decyzji ze wzmocnieniem awersyjnym i petitive. Więc to wszystko. Dziękujemy za oglądanie i życzymy powodzenia w eksperymentach.