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 de modo padrão no transtorno de estresse pós-traumático usando as técnicas complementares de neuroimagem de conectividade funcional em estado de repouso, desativação induzida por tarefa e conectividade estrutural. Isso é conseguido primeiro treinando os participantes para realizar a tarefa de memória de trabalho N back fora do scanner, a fim de não sobrecarregar os participantes que podem estar ansiosos com os procedimentos do estudo, mas ainda fornecer um desafio suficiente para sua memória de trabalho para a imagem de desativações induzidas por tarefas. Como segundo passo, peça aos participantes que se deitem dentro da maca de um scanner de ressonância magnética de três Tesla e coloque almofadas ao redor da cabeça para minimizar o movimento da cabeça.

Em seguida, ao adquirir imagens de ressonância magnética, peça aos participantes que realizem a tarefa final seguida de uma apresentação de quatro minutos em uma cruz de fixação. Isso adquire imagens da atividade associada à tarefa e do estado de repouso. Repita essas etapas e diga aos participantes para fecharem os olhos enquanto adquirem imagens de tensor de difusão.

Os resultados obtidos mostram um padrão espacial consistente com os principais nós da rede de modo padrão para análise de conectividade funcional em estado de repouso, aumento da ativação da rede executiva e desativação da rede de modo padrão durante a tarefa de duas memórias de trabalho e trilhas de substância branca conectando regiões de rede de modo padrão obtidas durante o DTI. Essa técnica integra abordagens de neuroimagem funcional e estrutural que um dia poderão ajudar no diagnóstico de TEPT e doenças psiquiátricas relacionadas. As abordagens tradicionais de FMRI associadas a tarefas são combinadas com a aquisição de estado de repouso e conectividade estrutural.

Demonstrando os procedimentos do estudo será Louisa Carpenter Vs.Who é assistente de pesquisa em meu laboratório. Esse método pode fornecer informações sobre a compreensão da função e da disfunção da rede de modo padrão. Esses métodos também podem ser facilmente estendidos para caracterizar simultaneamente várias redes cerebrais para avaliar como as doenças psiquiátricas afetam a integração da rede antes de iniciar as etapas descritas neste protocolo.

Primeiro, obtenha consentimento por escrito e informado e certifique-se de examinar minuciosamente o participante quanto à segurança da ressonância magnética. Em seguida, treine o participante para realizar a tarefa N back fora do scanner. Comece o primeiro treinamento, execute com o teste de vigilância de letra de volta zero.

Instrua o sujeito a indicar sim para uma consoante alvo, como H maiúsculo ou minúsculo, por meio de uma caixa de resposta de dois botões e não para todas as outras consoantes. As nove consoantes devem ser exibidas por 500 milissegundos cada uma com um tempo entre estímulos de 2.500 milissegundos para um total de 27 segundos. As consoantes alvo serão mostradas quatro vezes dentro de cada bloco posterior zero.

Em seguida, peça ao participante que pratique o teste das duas costas. Instrua-os a dar uma resposta sim ou não na caixa de resposta. Depois de cada consoante é apresentada para indicar se é igual ou diferente da consoante que foi apresentada anteriormente na série.

Mostre ao participante uma série de 15 consoantes por 500 milissegundos, cada uma com um intervalo de estímulo interra de 2.500 milissegundos, totalizando 45 segundos. O estímulo alvo deve ser mostrado cinco vezes. Continue a treinar o participante até que seu desempenho atinja pelo menos 75% de acerto nos dois componentes traseiros antes da digitalização.

Primeiro, peça ao participante que remova todos os itens de metal, vista roupas compatíveis com ressonância magnética e, em seguida, leve-os para dentro da sala de três scanners de ressonância magnética Tesla. Forneça tampões de ouvido para proteção auditiva e deite-os na cama do scanner, coloque almofadas ao redor da cabeça para minimizar o movimento da cabeça. Forneça a eles a caixa de resposta compatível com ressonância magnética para a tarefa de memória de trabalho final, bem como uma lâmpada de compressão para interromper a varredura em caso de emergência.

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

Em seguida, inicie a sessão de ressonância magnética. Comece adquirindo uma imagem anatômica anatômica isotrópica de um milímetro de alta resolução. Use os parâmetros de ressonância magnética de alta resolução como visto aqui.

Em seguida, inicie a aquisição da ressonância magnética. Em seguida, defina os parâmetros de aquisição de imagem em negrito FMRI no console do scanner. Usando os parâmetros vistos aqui antes de iniciar a verificação funcional.

Primeiro, projete as instruções para o paciente por três segundos antes de cada tarefa de zero ou duas costas. Usando o software de apresentação de estímulos. Em seguida, adquira imagens FMRI na memória de trabalho usando o teste NAC.

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

Isso deve ser apresentado em duas tentativas de imagem separadas em uma ordem contrabalançada. Após a conclusão dos paradigmas N back, certifique-se de que o participante ainda esteja confortável e pronto para continuar a varredura. Em seguida, instrua-os de que o bloco de descanso é o próximo e diga-lhes para não adormecerem.

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

Em seguida, os parâmetros de aquisição de imagem DTI no console do scanner para duplicar as imagens ponderadas de difusão do planejador de eco de rotação dupla com gradientes de difusão aplicados em 64 direções não lineares, ecos parciais e interpolações devem ser ativados. Certifique-se de informar ao participante que o scanner pode estar tremendo durante as sequências subsequentes e que isso é normal. Instrua-os a fechar os olhos e relaxar o melhor que puderem no scanner.

Em seguida, adquira a sequência DTI. Quando toda a verificação estiver concluída. Remova o participante do scanner e pergunte sobre como foi a sessão.

Responda a quaisquer perguntas que eles possam ter e agradeça por sua participação. Certifique-se de transferir todos os dados com segurança ou peça ao computador do scanner de ressonância magnética que escreva um DBD com imagens dos participantes e registro fisiológico para análise de dados subsequente. Por fim, execute a análise de conectividade do estado de repouso com a análise de conectividade da região semente para avaliar a relação entre as regiões definidas a priori para avaliar a conectividade funcional.

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

Essas seções sagitais ilustram padrões associados à tarefa de memória de trabalho de duas costas. Os padrões de ativação na rede executiva são ilustrados em laranja e vermelho, enquanto a desativação da rede no modo padrão é exibida em azul. Aqui vemos zero atividade nas costas, que normalmente é combinada com a memória de trabalho para controlar a atenção.

Os padrões de ativação estão em laranja e vermelho e a desativação em azul. Evidente aqui é alguma desativação de rede de modo padrão com pouca ativação executiva por último. A extensão do feixe de clum revelada pela tractografia probabilística é exibida aqui.

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

Depois de assistir a este vídeo, você deve ter uma boa compreensão de como combinar abordagens de neuroimagem multimodais, como aquisição de atividade associada à tarefa com estado de repouso e conectividade estrutural. Ao tentar este procedimento, é importante lembrar que o movimento do participante deve ser minimizado a todo custo. Isso é feito colocando travesseiros contra a cabeça do participante no scanner e avaliações frequentes de seu conforto durante os procedimentos de digitalização.