Monitorar a atividade cerebral durante tarefas motoras eretas é de grande valor ao investigar a fonte neural dos distúrbios do movimento. Aqui, demonstramos um protocolo que combina espectroscopia funcional de infravermelho próximo com monitoramento contínuo da atividade muscular e cinemática durante 4 tipos de tarefas motoras.
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Artigo de método
Perto Funcional Espectroscopia no Infravermelho das Regiões sensoriais e motoras do cérebro com simultânea cinemática e Monitoramento EMG Durante tarefas motoras
Neste artigo
Resumo
Resumo
Há várias vantagens que a espectroscopia de infravermelho próximo funcional (fNIRS) apresenta no estudo do controlo de movimento neural humana. É relativamente flexível no que diz respeito ao posicionamento participante e permite alguns movimentos de cabeça durante as tarefas. Além disso, é de baixo custo, peso leve, portátil e, com muito poucas contra-indicações para a sua utilização. Isto representa uma oportunidade única para estudar a atividade cerebral funcional durante tarefas motoras em indivíduos com desenvolvimento típico, bem como aqueles com distúrbios do movimento, como a paralisia cerebral. Uma consideração adicional quando se estuda distúrbios do movimento, no entanto, é a qualidade dos movimentos reais executadas eo potencial para movimentos adicionais, não intencionais. Portanto, o monitoramento simultâneo de ambas as alterações de fluxo sanguíneo no cérebro e movimentos reais do corpo durante o teste é necessário para a interpretação adequada de fNIRS resultados. Aqui, nós mostramos um protocolo para a combinação de fNIRS commuscular e monitoramento cinemática durante tarefas motoras. Nós exploramos a marcha, um movimento unilateral multi-articular (ciclismo), e dois movimentos single-joint unilaterais (isolado dorsiflexão do tornozelo, e isolado mão apertar). As técnicas apresentadas pode ser útil no estudo de controlo, tanto típicos e atípicos do motor, e podem ser modificados para investigar uma variedade de tarefas e perguntas científicas.
Introdução
Imaging Neural durante tarefas funcionais tornou-se mais portáteis e custo-eficiente usando espectroscopia no infravermelho próximo funcional não invasiva (fNIRS) para identificar áreas de atividade cerebral medindo dinâmica do fluxo sanguíneo no córtex. A portabilidade de fNIRS é especialmente útil para o estudo das funções na posição vertical e funcionais, tais como marcha 1, o que não é possível com outras tecnologias, tais como imagem de ressonância magnética (RMF). Esta capacidade é fundamental nas áreas de neurologia e neurociências, e poderia fornecer novos insights sobre os mecanismos subjacentes distúrbios do movimento em crianças e adultos com pa....
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Protocolo
NOTA: Este protocolo foi aprovado pelo Comitê de Ética do Instituto Nacional de Saúde (identificador ClinicalTrials.gov: NCT01829724). Todos os participantes têm a oportunidade de fazer perguntas e dar seu consentimento informado antes de sua participação. Em consideração de alterações à resposta hemodinâmica causada pelo uso recente de vasodilatadores e vasoconstritores, os participantes são convidados a abster-se de álcool e cafeína durante 24 horas antes do experimento 3 vídeos de animação .Estes foram personalizado feito em nosso laboratório, mas poderia ser gravadas com outro sons ou imagens específicas para questões de pesquisa alternativos.
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Resultados
Este protocolo coordena aquisição simultânea de três modalidades para capturar o fluxo de sangue do cérebro, a atividade elétrica muscular e cinemática do movimento das articulações, enquanto um participante executa tarefas motoras (Figura 1).
Figura 1. Localização da Sonda. A parte esquerda desta figura mostra as localizações aproximadas das .......
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Discussão
Coleta simultânea de atividade cerebral a partir de áreas específicas do córtex e dados quantitativos sobre a forma como a pessoa está se movendo apresenta um enorme potencial para melhorar a nossa compreensão do controle neural do movimento, tanto em uma população com desenvolvimento normal, bem como aqueles com distúrbios do movimento. Há também uma ampla aplicação em termos de idades e tarefas de movimento que poderiam ser concluídas, como os participantes não são restritos a uma posição supina como seriam para uma r.......
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Divulgações
Os autores não têm nada a divulgar.
Agradecimentos
Este projeto foi financiado pelo Programa de Pesquisa Intramural do Centro Clínico do National Institutes of Health. Reconhecemos as discussões úteis com o Dr. Thomas Bulea, PhD e Laurie Ohlrich, PT no refinamento dos procedimentos apresentados neste protocolo. Muyinat W. Osoba e Andrew Gravunder, MS ajudaram com as animações.
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Materiais
| Nome | Empresa | Número de catálogo | Comentários |
|---|---|---|---|
| CW6 | TechEn | http://nirsoptix.com/ | fNIRS máquina com número variável de fontes e detectores, dependendo do número de módulos incluídos |
| Sistema MX com dez câmeras da série T40 | Vicon Motion Systems Ltd., Oxford, Reino Unido | http://www.vicon.com/System/TSeries | Câmeras de captura de movimento |
| marcadores reflexivos de 4 mm | Vicon Motion Systems Ltd., Oxford, Reino Unido | Marcadores usados pelas câmeras de captura de movimento para localizar optódios fNIRS, Ar, Al, NZ e coordenadas manuais. | |
| marcadores reflexivos de 9,5 mm | Vicon Motion Systems Ltd., Oxford, Reino Unido | Marcadores usados pelas câmeras de captura de movimento para localizar coordenadas de braço e perna. Clusters são usados para os segmentos dos membros e marcadores com deslocamentos são usados para PSIS e Iz para melhorar a confiabilidade na captura de dados. | |
| Sistema EMG sem fio Trigno | Delsys, Inc. Natick, MA | http://www.delsys.com/products/wireless-emg/ | Eletromiografia |
| Esteira instrumentada de correia dividida Bertec | Corporation, Columbus, OH | http://bertec.com/products/instrumented-treadmills.html | |
| Esteira Sistema de suporte de peso corporal ZeroG | Aretech, LLC, Ashburn, VA | http://www.aretechllc.com/overview.html | Trilho e carrinho passivo usado para suportar cabos, chicote pode ser usado para segurança do paciente durante testes de marcha |
| 3DS Max 2013 | Autodesk, Inc., San Francisco, CA | http://www.autodesk.com/ | Software de animação 3D usado para animar animais para vídeos instrutivos |
| Windows Movie Maker | Microsoft Corporation, Redmond, WA | http://windows.microsoft.com/en-us/windows-live/movie-maker | software usado para combinar imagens de animação com música |
| Audacity | software de código aberto | http://audacity.sourceforge.net/ | Software usado para alterar a batida musical para a cadência apropriada |
Referências
- Suzuki, M., et al. Prefrontal and premotor cortices are involved in adapting walking and running speed on the treadmill: an optical imaging study. Neuroimage. 23 (3), 1020-1026 (2004).
- Leff, D. R., et al.
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Reimpressões e permissões
