Sondando o cérebro no autismo utilizando fMRI e Difusão Tensor Imagem

O objetivo geral do experimento a seguir é examinar as conexões entre as áreas do cérebro que são importantes para a cognição social no autismo. Usando ressonância magnética funcional e imagem de tensor de difusão do cérebro em crianças e adultos com autismo, isso é conseguido projetando experimentos FMRI apropriados e, em seguida, recrutando participantes autistas. Os participantes devem estar adequadamente preparados para o procedimento para obter imagens cerebrais funcionais, estruturais e de qualidade.

Os experimentos funcionais são apresentados ao participante no scanner de ressonância magnética durante a execução de uma tarefa predefinida. As imagens de RM adquiridas resultam em uma quantidade relativamente grande de dados para cada experimento. Os dados de neuroimagem adquiridos são transferidos para o servidor de computador do laboratório, depois pré-processados e submetidos a análise estatística por meio da criação de modelos.

Além da análise básica da ativação cerebral, a conectividade funcional e anatômica é examinada em participantes com autismo e controle. FMRI. São obtidos resultados que mostram ativação reduzida e conectividade funcional mais fraca durante a cognição social em indivíduos autistas. Além disso, a análise de dados do DTI indica integridade anormal da substância branca no autismo.

Este método pode responder a perguntas importantes sobre a organização do cérebro e o funcionamento do cérebro nos transtornos do espectro do autismo e, potencialmente, um dia. Isso pode levar à identificação de um marcador neurológico para o autismo. As implicações dessa técnica se estendem à terapia para o autismo, porque a identificação de conectividade alterada entre as regiões do cérebro pode levar ao desenvolvimento de novas terapias que consertam essas conexões.

Portanto, embora esse método possa ser usado para avaliar o cérebro autista, ele também pode ser usado em outras técnicas, como observar outros distúrbios do neurodesenvolvimento, bem como o desenvolvimento do cérebro típico Porque é difícil introduzir o scanner de ressonância magnética para crianças com autismo, pois é um ambiente barulhento, ao qual eles são sensíveis. É um espaço compacto e potencialmente claustrofóbico, e esse é um ambiente novo. A demonstração visual desse método é fundamental para preparar uma criança com autismo.

Para FMRI, a digitalização pode ser difícil e muitas pessoas com autismo geralmente são pensadores visuais. Demonstrando este procedimento estarão meus alunos de pós-graduação do meu laboratório, Donna Murdo, Lauren Libro, Mark Pennick e Heather Wadsworth. Antes da inscrição no estudo, os participantes em potencial e a família, no caso de crianças, devem primeiro ser informados sobre o estudo por telefone.

Isso também deve incluir uma triagem para garantir que o participante atenda aos critérios de inclusão para o estudo. Se elegível, o participante em potencial deve ser recrutado para uma ressonância magnética em um dia e hora adequados para o participante, bem como para os pesquisadores e o centro de imagem. Envie ao sujeito uma cópia da história social sobre o procedimento de ressonância magnética e uma gravação em CD do ruído do scanner.

Estes devem ser revisados com os pais no caso de crianças para entender melhor os procedimentos do estudo antes do dia do exame e para tornar o sujeito mais confortável com o ambiente de ressonância magnética. Quando o participante e a família chegarem ao centro de imagem, cumprimente-os e responda a quaisquer perguntas que possam ter sobre o estudo e o procedimento experimental. Em seguida, revise os documentos do IRB antes de obter o consentimento informado.

Em seguida, leve o participante a uma sala silenciosa para testes neuropsicológicos, incluindo QI, habilidade de linguagem e lateralidade. Em seguida, peça ao participante que pratique versões curtas dos paradigmas de estudo em um laptop para se familiarizar com os experimentos. Depois que todos os testes e práticas estiverem concluídos, leve o participante a um scanner de ressonância magnética simulado e forneça uma experiência simulada do procedimento de ressonância magnética.

Outra etapa preparatória é decorar o scanner de ressonância magnética no centro de imagem com adesivos facilmente removíveis e imagens de animais e personagens de desenhos animados para tornar o ambiente de digitalização mais amigável para crianças. Quando o participante retornar ao centro de imagem, faça uma pequena pausa e, em seguida, faça com que ele preencha um questionário de segurança de RM. Antes de entrar na sala de digitalização, coloque todos os pertences em um armário e, em seguida, verifique se há metais no corpo.

Quando a triagem estiver concluída, leve o participante para a sala de varredura e faça com que ele se sente na cama do scanner, forneça tampões de ouvido e fones de ouvido antes de deitar o sujeito na cama do scanner. Em seguida, um tecnólogo em ressonância magnética deve colocar a bobina de cabeça multicanal sobre a cabeça do participante e ajustar o espelho anexado para que as imagens exibidas na tela do computador possam ser vistas. Em seguida, cubra o participante com um cobertor e forneça caixas de resposta para a mão esquerda e direita a serem usadas durante as tarefas de FMRI.

Coloque também a bola de aperto de emergência ao alcance para que o sujeito possa sinalizar se deseja sair do scanner. Finalmente, o tecnólogo de ressonância magnética avançará a cama do scanner para a bola do scanner e garantirá que o sujeito esteja confortável antes de iniciar os exames. O tecnólogo primeiro inicia a sessão de varredura adquirindo localizadores para garantir que a cabeça do participante esteja posicionada corretamente.

Em seguida, é adquirida uma varredura estrutural de alta resolução, que será usada para co-registro e normalização. Na análise subsequente para manter o sujeito entretido, o pesquisador pode apresentar um clipe de filme ao participante durante essa varredura. Em seguida, configure os parâmetros de imagem apropriados para o scanner e a sequência de pulso usada.

O pesquisador deve auxiliar o tecnólogo na prescrição dos cortes para imagem funcional. Aqui, 17 fatias de cinco milímetros são prescritas no plano axial oblíquo para permitir a cobertura máxima de todo o cérebro. Agora fale pelo microfone para que o sujeito saiba que o experimento está prestes a começar e dê instruções para a tarefa que será executada.

Abra também a tarefa experimental no computador, que deve ser sincronizada para iniciar com um gatilho do scanner. O participante deve pressionar um botão para iniciar o experimento e a varredura quando estiver pronto para iniciar as tarefas experimentais, incluindo estímulos visuais estáticos e dinâmicos, bem como estímulos auditivos que podem ser vistos aqui exibidos e programados via software ePrime. Certifique-se de monitorar as respostas do participante à medida que são gravadas e exibidas na tela do computador.

Após o primeiro experimento, converse com o participante e forneça feedback sobre o desempenho da tarefa e o movimento da cabeça e prepare-o para o próximo experimento que será executado. Quando todos os experimentos FMRI forem concluídos, o pesquisador deve instruir o sujeito a simplesmente ficar parado por cerca de 12 minutos, à medida que uma varredura DTI é adquirida, um segmento de um filme pode ser exibido novamente aqui para entretenimento. Quando toda a digitalização estiver concluída, retire o participante do scanner e permita que ele recupere quaisquer pertences que possam ter sido colocados no armário.

Em seguida, leve-o a uma sala silenciosa para uma breve sessão de interrogatório. Durante a sessão de debriefing, pergunte ao participante sobre seu desempenho no scanner, feedback sobre o nível de dificuldade das tarefas, bem como quaisquer problemas ou preocupações que possam ter surgido. Além disso, não deixe de agradecer ao sujeito por sua participação no estudo.

Enquanto isso, o MR. O tecnólogo deve carregar todos os dados de ressonância magnética e DTI adquiridos em uma rede de computadores protegida pela HIPAA. O pesquisador pode então fazer login nessa rede com uma senha para acessar e transferir os dados para um servidor de pesquisa. Antes da análise, os dados adquiridos devem ser anonimizados, removendo qualquer informação identificável, como nome e data de nascimento, do cabeçalho da imagem.

Em seguida, converta os dados para um formato de imagem bacana para iniciar o processamento funcional. Tanto o pré quanto o pós-processamento dos dados podem ser realizados por meio de softwares como mapeamento paramétrico estatístico ou SPM oito. A conectividade funcional para uma determinada tarefa deve então ser medida primeiro desenhando regiões de interesse e extraindo o curso de tempo do sinal FMRI de cada ROI para cada participante.

Em seguida, correlacione o sinal de um ROI com o outro. A conectividade anatômica também pode ser examinada usando os dados DTI adquiridos e o software FSL. A análise preliminar com esse software examina a difusão da água no cérebro e a usa como um índice de integridade da substância branca.

Uma análise mais aprofundada pode envolver tractografia da substância branca, na qual os detalhes sobre a orientação e a estrutura do trato são inferidos. Aqui, mapas funcionais representativos podem ser vistos com maior ativação, como visto em uma tarefa típica de linguagem, como compreensão de frases. As ativações aparecem no giro frontal inferior esquerdo e no sulco temporal póstero-superior esquerdo aumentada bilateral A ativação dos sulcos temporais póstero-superiores pode ser observada em participantes neurotípicos durante a atribuição de estados mentais.

Para outros, esses mapas são corrigidos pelo FWE com um valor de P limite menor que 0,05. Aqui vemos dados de uma tarefa de cognição social em participantes com autismo conectividade funcional significativamente reduzida, indicando que a sincronização da ativação cerebral entre as regiões frontal e temporal é demonstrada. Finalmente, esta figura demonstra os resultados da tractografia DTI mostrando um feixe de fibras da substância branca procedendo do lobo temporal para a junção parietal temporal.

O ponto de partida inicial para a tractografia foi um ROI identificado por estatísticas espaciais baseadas em rastreamento como tendo um valor de FA significativamente menor em adultos jovens com autismo quando comparado aos participantes de controle típicos pareados por idade. A neuroimagem pediátrica pode ser muito difícil, especialmente com crianças com autismo, mas com prática e preparação suficientes, essas técnicas de varredura podem ser realizadas com sucesso. Ao tentar exames de ressonância magnética com qualquer participante, mas principalmente com crianças, é importante garantir que a experiência do laboratório seja agradável e positiva.

Os dados adquiridos seguindo este procedimento podem ser usados para responder a perguntas relacionadas à neurociência. Além disso, com as hipóteses e análises corretas, pode-se usar essas informações para aprender não apenas sobre o cérebro, mas também a relação entre o cérebro e o comportamento. Não se esqueça de que o processo de ressonância magnética é extremamente sensível ao movimento.

Além disso, devem ser tomadas precauções para remover todo o metal dos bolsos dos participantes e de seu corpo antes que o procedimento seja feito. Depois de assistir a este vídeo, você deve ter uma boa compreensão de como usar com sucesso a neuroimagem para estudar crianças em geral e crianças com distúrbios do desenvolvimento, como o autismo.