Desenvolver Neuroimagem fenótipos da rede de modo padrão no TEPT: Integrando o estado de repouso, Memória de Trabalho e Conectividade Estrutural

O objetivo geral do experimento a seguir é examinar a rede do modo padrão no transtorno de estresse pós-traumático utilizando as técnicas complementares de neuroimagem de conectividade funcional em repouso, desativação induzida por tarefa e conectividade estrutural. Isso é alcançado primeiramente treinando os participantes para realizarem a tarefa de memória de trabalho N-back fora do escâner, a fim de não sobrecarregar participantes que possam sentir ansiedade em relação aos procedimentos do estudo, mas ainda assim oferecer um desafio suficiente à sua memória de trabalho para o exame de desativações induzidas pela tarefa. Como segundo passo, solicite que os participantes se deitem dentro da maca de um escâner de ressonância magnética de três Tesla e coloque almofadas ao redor da cabeça para minimizar movimentos.

Em seguida, durante a aquisição de imagens por RM, solicite aos participantes que realizem a tarefa de end back, seguida por uma apresentação de quatro minutos com uma cruz de fixação. Isso permite obter imagens da atividade associada à tarefa e do estado de repouso. Repita esses passos e, então, oriente os participantes a fecharem os olhos durante a aquisição das imagens de tensor de difusão.

Os resultados obtidos mostram um padrão espacial consistente com os principais nós da rede em modo padrão para a análise de conectividade funcional em repouso, ativação aumentada da rede executiva e desativação da rede em modo padrão durante a tarefa de memória de trabalho de dois dígitos atrás e tratos de substância branca conectando regiões da rede em modo padrão obtidos durante a DTI. Esta técnica integra abordagens de neuroimagem funcional e estrutural que, um dia, poderiam auxiliar no diagnóstico do TEPT e de doenças psiquiátricas relacionadas. Abordagens tradicionais de FMRI associadas a tarefas são combinadas com a aquisição de conectividade em estado de repouso e estrutural.

Quem demonstrará os procedimentos do estudo será Louisa Carpenter Vs.Who, assistente de pesquisa em meu laboratório. Este método pode fornecer subsídios para compreender a função e disfunção da rede do modo padrão. Esses métodos também podem ser facilmente estendidos para caracterizar simultaneamente múltiplas redes cerebrais, a fim de avaliar como as doenças psiquiátricas afetam a integração da rede, antes de iniciar as etapas descritas neste protocolo.

Primeiro, obtenha consentimento escrito e informado e certifique-se de triar cuidadosamente o participante quanto à segurança para ressonância magnética. Em seguida, treine o participante para realizar a tarefa N-back fora do scanner. Inicie o primeiro treinamento com a execução do teste de vigilância de letras na condição zero-back.

Instrua o participante a indicar sim para um consoante alvo, como um H maiúsculo ou minúsculo, utilizando uma caixa de resposta de dois botões, e não para todas as outras consoantes. As nove consoantes devem ser exibidas por 500 milissegundos cada, com um intervalo entre estímulos de 2.500 milissegundos, totalizando 27 segundos. As consoantes alvo serão apresentadas quatro vezes dentro de cada bloco zero-back.

Em seguida, peça ao participante que pratique o teste de duas letras para trás. Instrua-o a fornecer uma resposta sim ou não na caixa de resposta após a apresentação de cada consoante, indicando se ela é igual ou diferente da consoante apresentada anteriormente na série.

Mostre ao participante uma série de 15 consoantes, cada uma por 500 milissegundos, com um intervalo interestímulo de 2.500 milissegundos, totalizando 45 segundos. O estímulo-alvo deve ser apresentado cinco vezes. Continue a treinar o participante até que seu desempenho atinja pelo menos 75% de acertos no componente two-back antes da aquisição de imagens.

Primeiro, peça ao participante para remover todos os objetos metálicos, trocar por roupas compatíveis com RM e, em seguida, levá-lo para dentro da sala do scanner de RM de três Tesla. Forneça protetores auriculares para proteção auditiva e peça que deite na maca do scanner, colocando almofadas ao redor da cabeça para minimizar movimentos. Forneça ao participante a caixa de resposta compatível com RM para a tarefa de memória de trabalho com fim retardado, bem como uma bola de borracha para interromper o exame em caso de emergência.

Coloque também um oxímetro de pulso em um dedo para monitoramento e registro fisiológicos. Em seguida, coloque uma bobina de cabeça de 32 canais e a tela de apresentação sobre a cabeça do participante antes de movê-lo para dentro do escâner. Certifique-se de que o participante esteja confortável e consiga ver a tela.

Em seguida, inicie a sessão de aquisição por Ressonância Magnética. Comece adquirindo uma imagem anatômica cerebral com resolução de um milímetro isotrópico. Utilize os parâmetros de Ressonância Magnética de alta resolução conforme mostrado aqui.

Em seguida, inicie a aquisição por RNM. Depois, configure os parâmetros de aquisição da imagem BOLD por fRNM no console do scanner. Utilize os parâmetros mostrados aqui antes de iniciar a varredura funcional.

Primeiro, projete as instruções para o paciente durante três segundos antes de cada tarefa de zero ou dois passos para trás. Utilize o software de apresentação de estímulos. Em seguida, adquira imagens de FMRI sobre a memória de trabalho utilizando o teste NAC.

Uma cruz de fixação de linha de base de 32º deve ser apresentada ao paciente antes de cada um dos blocos de condição zero. Isso fornecerá uma linha de base para comparação com os outros blocos de condição zero e dois. Durante a análise dos dados, inclua no total três partes de condição zero e três de condição dois, juntamente com dois blocos de linha de base.

Isso deve ser apresentado em duas sessões de aquisição de imagens separadas, em ordem contrabalanceada. Após a conclusão dos paradigmas N-back, certifique-se de que o participante ainda está confortável e pronto para continuar o exame. Em seguida, instrua-o de que o próximo bloco será de repouso e informe-o para não adormecer.

Utilize o software de apresentação de estímulos para exibir uma cruz de fixação na tela. Adquira imagens de estado de repouso pelos próximos quatro minutos usando as mesmas configurações de FMRI utilizadas para adquirir as imagens de NAC. Em seguida, repita a aquisição para memória de trabalho novamente utilizando o teste de NAC.

Em seguida, configure os parâmetros de aquisição de imagem de DTI na consola do scanner para obter imagens ponderadas em difusão do tipo eco de spin duplo com plano de difusão, com gradientes de difusão aplicados em 64 direções não lineares; os ecos parciais e as interpolações devem ser ativados. Certifique-se de informar ao participante que o scanner pode tremer durante as sequências subsequentes e que isso é normal. Instrua-o a fechar os olhos e relaxar o máximo possível dentro do scanner.

Em seguida, adquira a sequência de DTI. Após a conclusão de todos os exames, remova o participante do scanner e pergunte como foi a sessão.

Responda a quaisquer perguntas que eles possam ter e agradeça pela participação deles. Certifique-se de transferir todos os dados de forma segura ou faça o computador do scanner de ressonância magnética gravar um DBD com as imagens dos participantes e a gravação fisiológica para análise subsequente dos dados. Por fim, realize a análise de conectividade em estado de repouso com análise de conectividade por região semente para avaliar a relação entre regiões previamente definidas, a fim de avaliar a conectividade funcional.

Utilize também software de processamento de RMIf para pré-processar os dados de memória de trabalho e modelagem linear geral baseada em voxel para quantificar a atividade específica da tarefa em cada voxel cerebral dos conjuntos individuais de dados. Os resultados apresentados aqui baseiam-se em dados coletados utilizando a mesma abordagem de imagem em duas amostras diferentes de indivíduos com histórico de trauma e maus-tratos na infância, mas sem TEPT, provenientes do estado de repouso. A análise de conectividade funcional revelou um padrão espacial consistente com os principais nós da rede padrão de atividade cerebral, incluindo o córtex pré-frontal medial, o córtex cingulado posterior, o giro angular, o lobo parietal inferior e as regiões temporais médias.

Essas seções sagitais ilustram os padrões associados à tarefa de memória de trabalho com dois estímulos anteriores. Os padrões de ativação dentro da rede executiva são ilustrados em laranja e vermelho, enquanto a desativação da rede do modo padrão é exibida em azul. Aqui observamos a atividade com zero estímulos anteriores, que normalmente é combinada com a memória de trabalho para controle da atenção.

Os padrões de ativação estão em laranja e vermelho e os de desativação, em azul. É evidente aqui alguma desativação da rede do modo padrão com pouca ativação executiva posterior. A extensão do feixe do clum revelada pela tractografia probabilística é exibida aqui.

A forma tridimensional e o padrão dessas fibras podem ser observados com seções transversais do cérebro incluídas como referência visual. Esta imagem ilustra como essas fibras percorrem o córtex pré-frontal medial e o córtex cingulado posterior. E, finalmente, aqui podemos ver como essas fibras atravessam o componente temporal medial da rede em modo padrão.

Após assistir a este vídeo, você deverá ter uma boa compreensão de como combinar abordagens de neuroimagem multimodal, como a aquisição de atividade associada a tarefas com conectividade em estado de repouso e estrutural. Ao tentar este procedimento, é importante lembrar que o movimento do participante deve ser minimizado a todo custo. Isso é conseguido colocando travesseiros contra a cabeça do participante no scanner e realizando avaliações frequentes do seu conforto durante os procedimentos de aquisição de imagens.