Medição da função cerebral Neuromagnetic Em pré-escolares Com Personalizado MEG Sized

Olá, sou Steven Crane. Sou co-diretor do KIT Macquarie Brain Research Lab. O laboratório faz parte do Centro Macquarie de Ciências Cognitivas da Universidade Macquarie em Sydney, Austrália.

Olá, sou Illa Dessan e trabalho no Macquarie Center for Cognitive Science da Macquarie University. Olá, sou Melanie Reed e trabalho no Macquarie Center for Cognitive Science. Na Universidade Macquarie, usamos magnetoencefalografia ou MEG para estudar os mecanismos cerebrais subjacentes à rápida aquisição da linguagem em crianças de dois a seis anos de idade.

O MEG mede os campos magnéticos produzidos pelo córtex cerebral. Usando o MEG, podemos observar quais áreas do cérebro estão ativas durante o processamento da linguagem e como essas diferentes áreas interagem. Existem dois desafios em trabalhar com crianças pequenas usando qualquer sistema de imagem cerebral.

Primeiro, o ambiente típico de laboratório não é adequado para crianças. Em segundo lugar, para participar de um estudo MEG, as crianças devem ser instruídas a manter o movimento no mínimo e devem realizar uma tarefa por um longo período de tempo. Por isso, era importante para nós desenvolver um protocolo que nos permitisse usar o MEG e, ao mesmo tempo, fosse agradável para as crianças.

Dito isso, os benefícios do MEG superam em muito os desafios. O MEG é uma ferramenta valiosa para medir a função cerebral em crianças devido à sua resolução temporal extremamente alta e sua boa resolução espacial, e por ser completamente não invasivo, não representa nenhum risco concebível para o tecido neural das crianças. Em contraste com o MEG, outras técnicas de neuroimagem usaram campos magnéticos fortes e produtos farmacêuticos radioativos que podem representar um risco para crianças pequenas.

Uma das principais características do nosso sistema MEG infantil é que ele foi projetado especificamente para ser usado com crianças pequenas. O sistema de tamanho personalizado foi desenvolvido em colaboração com o Instituto de Tecnologia de Kanawa e a Yokogawa Electric Corporation. No vídeo a seguir, explicaremos por que foi necessário desenvolver um sistema MEG personalizado para crianças e mostraremos como preparamos as crianças para serem estudadas no sistema MEG.

Então junte-se a nós nos próximos minutos e mostraremos o laboratório. Explicaremos as medidas que tomamos para que as crianças gostem de participar de nossos estudos. Um laboratório tem dois sistemas MEG alojados na mesma sala de formato magnético.

O sistema adulto consiste em 160 sensores uniformemente espalhados dentro do capacete MEG, que oferece uma cobertura total da cabeça. O sistema MEG infantil tem um layout semelhante, mas possui 64 sensores, tornando o capacete menor e perfeitamente adequado para crianças em idade pré-escolar e bebês. A magnetoencefalografia ou imagem é uma técnica de neuroimagem que mede diretamente a atividade neuronal.

O MEG pode detectar e amplificar os campos magnéticos fracos gerados por milhares de neurônios ativos no córtex cerebral. A detecção desses campos magnéticos fracos é facilmente alcançada por sensores especiais conhecidos como lulas ou dispositivos de interferência quântica supercondutores. A tecnologia supercondutora é necessária para executar os sistemas MEG.

Os sensores requerem resfriamento com hélio líquido a menos 270 graus Celsius. A sequência a seguir mostra os sistemas sendo reabastecidos com hélio líquido, o que precisa ser feito semanalmente. O hélio líquido é responsável pela maior parte dos custos operacionais de um sistema MEG.

Os campos magnéticos do cérebro são extremamente pequenos em comparação com os campos magnéticos produzidos por todos os equipamentos de um laboratório moderno. Isso significa que os sistemas MEG devem ser alojados em uma sala blindada magneticamente. A sala blindada em nosso laboratório é construída com três camadas de perlo e uma camada de cobre.

A sala pesa cerca de 8,5 toneladas, e o piso do laboratório teve que ser especialmente reforçado para suportar seu peso. O custo da sala blindada magneticamente representa de um terço a metade do custo de capital de um sistema MEG. A sala possui várias portas na lateral para que estímulos visuais possam ser projetados na sala e outros tipos de equipamentos possam ser operados por meio de cabos de fibra óptica.

O MEG mede os campos magnéticos produzidos pelas células ativas do cérebro. Uma técnica relacionada, a eletroencefalografia, mede o componente elétrico desses campos. O EEG é uma tecnologia muito mais simples e menos dispendiosa, mas não tem a capacidade do meg de localizar a atividade no cérebro.

Para estudos com crianças mais velhas e adultos, muitas vezes registramos EEG e MEG ao mesmo tempo. No entanto, isso geralmente não é prático com crianças em idade pré-escolar devido ao tempo de configuração mais longo necessário para o EEG. Como o MEG usa sensores banhados em hélio líquido, os sensores estão em posições fixas dentro de um capacete isolante selado a vácuo.

O capacete de um sistema MEG adulto padrão é projetado para acomodar cerca de 95% das cabeças adultas. Isso significa que as cabeças maiores e menores não se encaixam bem no capacete adulto. Este é um problema particular para crianças em idade pré-escolar porque suas cabeças são até dois a três centímetros menores em raio do que as cabeças dos adultos.

Porque os sinais MEG caem muito rapidamente com a distância. Isso significa que muitos dos sentidos em um capacete adulto não serão eficazes para medir sinais do cérebro das crianças. Outro problema é que as crianças são mais propensas a mover a cabeça nos capacetes grandes durante as sessões de medição.

Isso causa uma degradação dos sinais MEG. Este clipe mostra os sensores MEG em um sistema adulto. Com relação à cabeça de uma criança, você pode ver que muitos dos sensores estão bem longe da superfície da cabeça.

É por isso que é valioso produzir um capacete MEG de tamanho personalizado para caber na cabeça de crianças em idade pré-escolar. Neste clipe, você pode ver que os sensores do nosso sistema MEG infantil estão todos muito próximos da superfície da cabeça. Várias etapas precisam ser concluídas antes que possamos iniciar o experimento.

Dentro do MSR, verificamos se a criança tem algo feito de material Ferris. Você tem alguma coisa nos bolsos? Não. E eles têm o segundo.

Colocamos na criança uma tampa que contém cinco bobinas de marcador. Em seguida, digitalizamos o formato da cabeça da criança ou fazemos um desenho de suas cabeças, como chamamos. Então colocamos a criança dentro do MSR ou da nave espacial pronta para jogar o jogo Enquanto estamos preparando a gravata.

Dentro do MSR, um filme de sua escolha é reproduzido na tela acima. Uma vez que eles estão deitados confortavelmente, fechamos a porta e essa aquisição começa. O experimento normalmente dura cerca de 20 minutos.

Convidamos a criança a jogar um jogo dentro da nave espacial enquanto assiste a um filme mudo. No nosso caso, as crianças ouvem atentamente uma série de frases e repetem a palavra queijo assim que a ouvem. O cheiro de queijo da mochila dos macacos.

Muito bom trabalho. O queijo de cenoura, excelente trabalho Estímulos acústicos, como a fala entregue aos ouvidos da criança através do tubo de plástico que você vê no peito da criança. Usamos fones de ouvido de espuma de tamanho infantil para encaixar os tubos dentro de seus ouvidos.

Durante a aquisição de dados, a criança é monitorada continuamente por meio de vídeo em circuito fechado, e os experimentadores podem se comunicar com a criança por meio de um microfone. Antes da medição do MEG, fixamos cinco bobinas marcadoras em uma touca de natação, que é então colocada na cabeça da criança. Durante as medições MEG, eles são usados para medir e monitorar a posição e o movimento da cabeça durante a aquisição de dados.

O pesquisador e os pais, se desejarem, ficam com a criança na sala blindada o tempo todo. Isso é para garantir que a criança esteja confortável e o movimento seja minimizado. No final do experimento, as crianças são recompensadas com um prêmio por realizar a tarefa corretamente.

Então, qual adesivo você gostaria de escolher? É um aqui ali. Aqueles de vocês familiarizados com crianças em idade pré-escolar saberão que sua primeira escolha não seria ficar parado em uma sala blindada magneticamente.

Usamos várias técnicas para tornar o ambiente e o processo amigáveis para crianças. O laboratório está cheio de adesivos e peluches para crianças. O teste é feito em três a cinco visitas ao laboratório.

A primeira reunião é geralmente usada para apresentar a criança aos pesquisadores e ao ambiente MEG. A criança observa um brinquedo, um animal um urso ou Caco, o sapo. Passe por todas as etapas pelas quais eles passarão.

Apresentamos um tema para as sessões de teste. O sistema MEG é uma nave espacial esperando para levar as crianças em uma aventura espacial. Temos livretos de trabalho baseados nesse tema que explicam as etapas pelas quais passaremos e, em seguida, com o giz de cera, desenhamos ao redor dele.

Assim como desenhamos uma imagem de sua cabeça. É de vital importância que as crianças possam permanecer paradas enquanto a digitalização e os testes ocorrem. Ok, agora temos que congelar.

Você pode congelar assim? Comunicamos isso pedindo às crianças que nos mostrem como congelam. Muito bom trabalho.

Bom. Congelação. A importância de poder congelar é reforçada em Cada visita ao laboratório. Também é importante garantir que as crianças tenham uma compreensão de cada etapa do experimento.

Explicamos as etapas para as crianças usando uma linguagem que elas possam entender. Por exemplo, nos referimos à tampa que contém as bobinas marcadoras como um capacete de astronauta. Você já se sente como um astronauta?

E descrevemos a digitalização como desenhar uma imagem de sua cabeça. Se uma criança parece tímida ou ansiosa, muitas vezes usaremos fantoches para ilustrar do que se trata o experimento. Também pedimos ajuda às crianças para que elas entendam melhor o que vamos fazer.

As crianças geralmente ficam felizes em ajudar um fantoche a entrar na sala blindada magneticamente. Se a criança ainda não quiser entrar na sala blindada magneticamente, simplesmente temos períodos de brincadeira até que ela se sinta mais confortável. Quando os tailies se familiarizam com todas as etapas do nosso protocolo, introduzimos a tarefa experimental que deve ser realizada dentro do MSR.

Mm.So você se lembra, qual é a palavra mágica que você teve que repetir? Posso não ouvir isso? Eu posso?

Você pode dizer de novo? Yes.Cheese.So, por exemplo, se eu disser algo como, outro dia fui ao parque e vi um pedaço de queijo. O que você faz?

Como você pode ver, a realização de estudos de imagens cerebrais com crianças requer tecnologia especializada e requer procedimentos além daqueles normalmente usados em estudos com adultos. Primeiro, desenvolvemos um capacete MEG de tamanho personalizado, projetado para caber na cabeça das crianças e limitar o movimento da cabeça. Em segundo lugar, tornamos o laboratório adequado para crianças usando arte de parede e brinquedos de pelúcia.

Empregamos métodos que foram adaptados às necessidades e motivação das crianças pequenas. Nosso laboratório é projetado para medir a função cerebral cognitiva em crianças saudáveis e acordadas. Assim, os requisitos são um pouco diferentes daqueles que podem ser encontrados em neuroimagem pediátrica.

O advento dos sistemas MEG infantis é um avanço importante para a neurociência cognitiva. Isso nos permitirá obter medições da função cerebral em uma faixa etária em que a estruturação fascinante e dramática da função cerebral está ocorrendo. Atualmente, sabemos muito pouco sobre esses processos de desenvolvimento.

Esperamos preencher essa lacuna estudando a função cerebral das crianças usando MEG.