Medir diferenças de matéria cinzenta com morfometria baseada em Voxel: O Cérebro Musical

1. Recrute 40 músicos e 40 não músicos.

1. Os músicos devem ter pelo menos 10 anos de treinamento musical formal. Treinar com qualquer instrumento musical é aceitável. Os músicos também devem estar praticando ativamente seu instrumento por pelo menos uma hora/dia.
2. Os sujeitos de controle devem ter pouco a treinamento formal em tocar um instrumento musical.
3. Todos os participantes devem ser destros.
4. Todos os participantes não devem ter histórico de distúrbios neurológicos, psiquiátricos ou cardíacos.
5. Todos os participantes não devem ter metal em seus corpos que não possam remover para garantir que estejam seguros para ressonância magnética.

2. Procedimentos de pré-digitalização

1. Preencha a papelada pré-digitalizada.
2. Quando os participantes vierem para a varredura de ressonância magnética, faça-os primeiro preencher um formulário de tela metálica para garantir que eles não tenham contraindicações para ressonância magnética, um formulário de achados incidentais que dá consentimento para que seu exame seja examinado por um radiologista e um formulário de consentimento detalhando os riscos e benefícios do estudo.
3. Prepare os participantes para ir ao scanner removendo todo o metal de seu corpo, incluindo cintos, carteiras, telefones, grampos de cabelo, moedas e todas as joias.

3. Coloque o participante no scanner.

1. Dê aos participantes protetores de ouvido para proteger seus ouvidos do ruído do scanner e dos fones de ouvido para que eles possam ouvir o experimentador durante a varredura, e tê-los deitados na cama com a cabeça na bobina.
2. Dê ao participante a bola de aperto de emergência e instrua-os a espremê-la em caso de emergência durante a varredura.
3. Use almofadas de espuma para fixar a cabeça dos participantes na bobina para evitar o excesso de movimento durante a varredura, e lembre ao participante que é muito importante ficar o mais quieto possível durante a varredura, pois até mesmo os menores movimentos desfocam as imagens.

4. Coleta de dados

1. Colete uma varredura anatômica de alta resolução de todo o cérebro. Esta varredura deve ser uma sequência ponderada T1, como um Magnetization Prepared Rapid Gradient Echo (MP-RAGE) com voxels isotrópicos de 1 mm.

5. Análise de dados

1. Remova o crânio de cada escaneamento cerebral anatômico usando software automatizado. Verifique se há qualidade na descascamento do crânio.
2. Crie um modelo de matéria cinzenta específica do estudo usando um processo iterativo de registro linear e não linear(Figura 1).
   1. Use software automatizado para segmentar o cérebro de cada sujeito em matéria branca, matéria cinzenta e CSF com base na intensidade em cada voxel.
   2. Realize uma transformação linear com 12 graus de liberdade para registrar o cérebro de cada sujeito em um espaço atlas padrão, como o atlas MNI152.
   3. Deforme a imagem de matéria cinzenta de cada sujeito neste espaço, e a media-os todos juntos.
   4. Espelhar esta imagem da esquerda para a direita e, em seguida, a média das imagens do espelho juntos para produzir o cérebro modelo de matéria cinza.
   5. Registre o cérebro de cada sujeito neste modelo usando uma transformação não linear.
   6. Em média, todos os cérebros recém-transformados juntos.
   7. Faça uma imagem espelhada deste novo modelo, e faça uma média das duas imagens espelhadas juntas para produzir um modelo final de matéria cinza para este estudo.

Figura 1: Criação de modelo de matéria cinzenta específica do estudo. Usando transformações lineares e não lineares iterativas, cada cérebro é registrado em um espaço comum e mediado para criar um cérebro de modelo de matéria cinzenta específico para o estudo.

3. Registre a imagem de matéria cinzenta de cada sujeito no modelo e no pré-processo.
   1. Use uma transformação não linear para registrar o cérebro de cada sujeito no modelo específico do estudo.
   2. Para compensar a quantidade que cada estrutura cerebral foi esticada para se encaixar no espaço do modelo, multiplique por uma medida de quanta deformagem foi feita. Esta medida é chamada de Jacobiana do campo de dobra. Este passo é explicar o fato de que as estruturas podem parecer ter mais matéria cinzenta simplesmente porque foram mais esticadas pelo processo de registro não linear.
   3. Suavize os dados usando um kernel gaussiano com uma Meia Máxima de Largura Completa (FWHM) de 10 mm.
   4. Esses cérebros alinhados e suavizadas servirão como os dados finais para análise baseada em voxel.
4. Use o Modelo Linear Geral para analisar a diferença entre os grupos em cada voxel.
   1. Modele cada grupo de cérebros com um regressor separado, e calcule um contraste que compara os dois grupos, gerando mapas estatísticos que quantificam a probabilidade de diferenças em cada voxel.
   2. Limiar os mapas estatísticos para identificar aglomerados estatisticamente significativos.
      1. Empregue uma técnica de correção de múltiplas comparações, como a False Discovery Rate (FDR) para controlar o fato de que estão fazendo milhares de testes estatísticos simultâneos. Com o FDR, um q valor de 0,01 estimará a taxa de falsos positivos acima do limiar para 1%.