Name: Perto Funcional Espectroscopia no Infravermelho das Regiões sensoriais e motoras do cérebro com simultânea cinemática e Monitoramento EMG Durante tarefas motoras (Vídeo) | JoVE Journal
Uploaded: 2014-12-05T15:00:00.000+00:00
Duration: 11 min 31 s
Description: Aprenda a usar espectroscopia funcional no infravermelho próximo para monitorar atividade cerebral durante tarefas motoras, combinando dados cinemáticos e EMG simultaneamente. Este método identifica padrões de ativação neural em diferentes populações.

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Este projeto foi financiado pelo Programa de Pesquisa Intramural do Centro Clínico do National Institutes of Health. Reconhecemos as discussões úteis com o Dr. Thomas Bulea, PhD e Laurie Ohlrich, PT no refinamento dos procedimentos apresentados neste protocolo. Muyinat W. Osoba e Andrew Gravunder, MS ajudaram com as animações.

NOTA: Este protocolo foi aprovado pelo Comitê de Ética do Instituto Nacional de Saúde (identificador ClinicalTrials.gov: NCT01829724). Todos os participantes têm a oportunidade de fazer perguntas e dar seu consentimento informado antes de sua participação. Em consideração de alterações à resposta hemodinâmica causada pelo uso recente de vasodilatadores e vasoconstritores, os participantes são convidados a abster-se de álcool e cafeína durante 24 horas antes do experimento 3 vídeos de animação .Estes foram personalizado feito em nosso laboratório, mas poderia ser gravadas com outro sons ou imagens específicas para questões de pesquisa alternativos. 1. Configurar o ambiente antes da chegada do Participante. <ol><li> Calibrar o câmeras de captura de movimento em relação às coordenadas de um laboratório de acordo com processo específico do fabricante captura o movimento. Certifique-se de que as posições de câmera irá permitir a gravação de todos os marcadores, tanto no corpoe chefe do participante durante as tarefas que serão testadas. O processo de calibração garante a precisão do sistema de captura de movimento e é uma prática comum em qualquer laboratório de movimento. Use um sistema de dez câmera, com um volume aproximado de 17 m 3, onde marcadores reflexivos puderam ser identificados de forma confiável. </li><li> Conecte o gatilho do computador instrução para entradas BNC a captura e fNIRS movimento dos computadores. Certifique-se de que o gatilho é conectado a um botão do mouse e clicar com o mouse completa o circuito e envia um pulso simultaneamente ao EMG placa de captura de movimento / aquisição de dados e à placa de aquisição de dados fNIRS como auxiliares entradas analógicas. </li><li> Conecte este rato através da porta USB para o computador que executa instruções vídeos de animação, de tal forma que a partir do vídeo irá provocar uma mudança de tensão simultaneamente em ambos os sistemas de aquisição de dados. NOTA: sinais EMG são automaticamente sincronizados e salvos pelo software de captura de movimento, de modo additional sincronização do sistema de EMG não é necessário. </li><li> Configure a tela e projetor para obter instruções para ser mostrado para o participante. Remova todos os itens desnecessários que poderiam ser distracters. Coloque o tripé e câmera de vídeo digital, onde terão visão completa dos movimentos dos participantes. </li><li> Verifique se marcadores reflexivos estão bem presos ao topo de cada optode na sonda. </li><li> Reúna todos os documentos necessários: cópias de consentimento e de parecer favorável, folhas de exame clínico e folhas da nota experimentais, por exemplo. </li></ol> 2. Medidas básicas <ol><li> Depois de completar o processo de consentimento informado, medir e altura, peso, idade e circunferência da cabeça do participante registro. </li><li> Administrar Manual de Edimburgo Inventory 10 e outros exames clínicos, como indicado. Grave-participante relatou cabelo e pele tipos. </li><li> Coloque marcadores reflexivos sobre as espinhas ilíacas posteriores superiores (EIPS) bilateralmente. Já a caminhada participante em seu ritmo confortável através do laboratório de 3-5 vezes, e, em média, a velocidade entre os ensaios para estimar a sua auto-selecionado ritmo de passeio. </li></ol> 3. Perto Funcional Espectroscopia no Infravermelho (fNIRS) Setup NOTA: Este pode ser concluído em simultâneo com a instalação do EMG e motion capture, se houver experimentadores suficientes ou pessoal de investigação para ajudar, e se o participante é confortável com várias pessoas estarem próximos a eles ao mesmo tempo. <ol><li> Medir a distância entre o násio (Nz) e ínion (Iz), e entre os pontos pré-auricular na (Al) OD (Ar) e. A intersecção do ponto médio das duas medidas é Cz, o qual está marcado sobre o couro cabeludo com um marcador lavável. </li><li> Se o participante tem cabelo comprido, seção off pequenas porções do cabelo com tranças ou rabos de cavalo, a fim de expor o couro cabeludo onde optodes será colocado. </li><li> Coloque as fNIRS sondar sobre tele cabeça do participante, tendo o cuidado de alinhar com Cz, Ar. Em seguida, mova o cabelo longe do âmbito de cada optode como este é colocado no couro cabeludo. Por último, coloque tiras de velcro para prender firmemente os optodes no lugar. NOTA: Neste protocolo, use um boné que tem uma alça que vai atrás da cabeça, um que vai através da testa, e que passa por baixo do queixo. Optodes são ancoradas a este tampão com velcro em um anel de plástico flexível que circunda a orelha. <ol><li> Se o participante tem o cabelo curto (menos de cerca de 2 centímetros de comprimento), puxe o cabelo entre optodes com uma vara fina pequeno ou final de plástico de um pente. </li></ol></li><li> Verificar se todos os cabos são optode deitado, e que são optodes aproximadamente perpendicular à superfície do couro cabeludo. <ol><li> Se necessário, coloque um pequeno pedaço de espuma sob o grupo de cabos optode para promover o alinhamento perpendicular das optodes. </li></ol></li><li> Verifique com o participante sobre o conforto das sondas, eajustar, se necessário. Instruí-los para contar os experimentadores se o seu conforto diminui em qualquer momento durante o experimento. </li><li> Ligue fontes e verificar os sinais. <ol><li> Neste sistema, garantir um sinal que tem uma intensidade de, pelo menos, 80 dB e uma pulsação claramente visível na deltaOD (mudança de densidade óptica) de sinal, em ambos os comprimentos de onda de 690 e 830 nm. Quando os canais têm sinais que não cumpram estes critérios, confirmar que o cabelo não está bloqueando o optode (s) e depois ajustar os ganhos detector conforme necessário para maximizar a intensidade do sinal. Certifique-se de que as câmeras de captura de movimento estão desligados durante este tempo. NOTA: Outras máquinas fNIRS pode operar em comprimentos de onda diferentes para 690 e 830 nm; neste caso, verificar os comprimentos de onda mais adequados para a máquina a ser utilizada. </li></ol></li><li> Adicionar marcadores reflexivos para Nz, Iz, Ar, e Al. Pergunte ao participante para prender ainda e recolher cerca de 2 segundos de dados de captura de movimento para estes e os marcadores fNIRS optode. Verifique setodos os marcadores foram registrados, e recolher ensaios adicionais, conforme necessário. Ela pode exigir que o participante para mudar a posição da cabeça para melhorar a linha de visão entre as câmeras e os marcadores. Use esses recolhidos três locais dimensionais durante a análise para registro probabilística de ressonância magnética estrutural individual de um participante, se estiver disponível. </li><li> Adicionar uma cobertura com várias camadas de feltro preto ou outro material opticamente absorvente em cima dos optodes fNIRS para proteger detectores de interferência ou a saturação das câmeras de captura de movimento. Certifique-se de que os cabos e o painel frontal da unidade fNIRS são também bem blindado usando o mesmo material opticamente absorvente. </li></ol> A eletromiografia (EMG) Setup 4. Superfície <ol><li> Localize o ventre muscular de cada músculo alvo usando marcos anatômicos, palpação durante a contração muscular, e colocação de eletrodos orienta 11. NOTA: Os músculos alvo neste protocolo incluem bilgastrocnêmio medial ateral, tibial anterior, reto femoral, vasto lateral, bíceps femoral, extensor radial do carpo e flexor radial do carpo. </li><li> Prepare-se para a colocação do eletrodo EMG sobre o ventre muscular pelo barbear, removendo as células mortas da pele com fita adesiva, e, em seguida, limpar com uma compressa embebida em álcool isopropílico, como recomendado pelo SENIAM 12 e esperar para a pele para secar. </li><li> Coloque eléctrodo EMG orientado para a direcção das fibras musculares. </li><li> Enrole firmemente com um envoltório aderente self. </li><li> Verifique sinais musculares no computador enquanto a realização de testes de força muscular para assegurar a colocação adequada do eletrodo, e clara visualização de mudança de sinal quando o músculo está ativo. </li></ol> 5. Proposta de configuração de captação <ol><li> Coloque marcadores reflexivos em marcos conjuntas. Estes incluem medial e do maléolo lateral, medial e articulação do joelho lateral, anterior superior espinha ilíaca (ASIS), ilíaca superior posterior da coluna (PSIS), estilóide radial, syloid ulnar, medial epicondyl humeral, e epicondyl humeral lateral. </li><li> Coloque 3 ou mais marcadores, ou um cluster de corpo rígido de marcadores, em cada segmento de interesse, incluindo o pé, pernil, coxa, mão e antebraço. </li><li> Recolha de aproximadamente 2 segundos de dados de captura de movimento, enquanto o participante ainda está de pé em uma posição padronizada, como está com os braços a 90 ° de flexão de ombro e 90 ° de flexão do cotovelo. Assegurar que todos os marcadores são claramente visíveis para as câmeras. </li></ol> 6. Gait Task <ol><li> Já a transferência participante para a esteira. Ajudá-los, apoiando os cabos fNIRS optode e fixe os cabos ao apoio teto depois que o paciente está em posição. Se o paciente é de alto risco para quedas, use um cinto de suporte de peso corporal para a segurança durante esta tarefa. </li><li> Comece a esteira, construindo lentamente até a auto selecionado velocidade de caminhada medida para obter o participante confortável com as condições estabelecidas. Então lento até pararnovamente. </li><li> Configure o arquivo de animação com o feedback auditivo que irá sinalizar que o participante quer descansar ou se mover. Instruções tarefa de revisão com o participante, dizendo-lhes para permanecer como ainda e relaxado possível durante os períodos de &quot;descanso&quot; e para andar na velocidade conjunto da esteira durante o período de &quot;tarefa&quot;, ao focalizar a sua atenção para o pequeno círculo preto na tela para a duração de aquisição de dados. </li><li> Apague as luzes, e começar a aquisição de dados no computador de captura de movimento e o computador fNIRS. Comece a gravação na câmera de vídeo. </li><li> Usando o gatilho do mouse, clique no botão de reprodução do arquivo de animação associado a esta tarefa. Certifique-se de que o gatilho foi recebido tanto pela captura de movimento e os sistemas de NIRS. <ol><li> Mudar para uma imagem de um ponto preto localizado na linha do participante de visão, de modo que eles têm um ponto de focagem para a duração do ensaio. NOTA: O esquema geral para cadaexperimentação é mostrado na Figura 2. </li></ol></li><li> Monitorar o desempenho do participante e fornecer feedback sobre a velocidade, ou movimentos voluntários externos quando necessário. </li><li> No final da animação de instrução, parar a gravação sobre a captura de movimento, EMG, e sistemas fNIRS, bem como a câmara de vídeo. Dê ao participante a oportunidade de descansar ou trocar de posição, se necessário. </li></ol> 7. Bilateral Lower Extremity Ciclismo Task <ol><li> Já a transição participante para um plinto com volta móveis e apoio para as pernas, tendo o cuidado de apoiar os cabos fNIRS optode e para não bater ou desalojar os marcadores de captura de movimento ou eletrodos EMG. Tenha um assento almofada de espuma para melhorar o conforto durante o experimento. </li><li> Levante o quadro da bicicleta para a posição e fixá-lo ao pedestal com uma cinta. </li><li> Fixar os pés nos pedais e ajustar a posição do ciclo, conforme necessário para promover uma distância confortável e natural aos pedais. Emo ponto mais distante do ciclo, manter o seu joelho em aproximadamente 10 ° de flexão. NOTA: Neste ponto, o participante estará numa posição semi-deitada, que proporciona algum suporte do tronco e facilita o relaxamento durante o período de repouso. </li><li> Instruções tarefa de revisão com o participante, dizendo-lhes para permanecer como ainda e relaxado possível durante os períodos de &quot;descanso&quot; e para o ciclo de aproximadamente 60 rpm durante o período de &quot;missão&quot;. </li><li> Repita os passos de 6,4-6,7. Em vez de mudar para uma imagem de um ponto, projeto da animação dos desenhos animados que vai sinalizar que o participante quer descansar ou se mover através de feedback visual e auditiva. Maximizar a janela do filme de modo que o participante não é capaz de monitorar o tempo que passou ou que resta, no ensaio actual. </li></ol> 8. Mão que espreme Task <ol><li> Depois de retirar os pés do ciclo e do próprio ciclo, colocar uma tabela cama em frente do participante, fazendog certeza de que os braços do participante são suportadas na mesa em uma posição confortável. </li><li> Instrua participante para espremer um objeto macio aproximadamente uma vez por segundo (1 Hz) durante o período de &quot;missão&quot;, e permanecer o mais relaxado possível durante os períodos de &quot;descanso&quot;. </li><li> Repita o passo 7.5. </li></ol> 9. Ankle Dorsiflexão Task <ol><li> Remover a tabela de cama, e aumentar a porção pé resto do plinto para trazer os pés à vista do participante. </li><li> Remover sapato ea meia do participante, e substituir marcadores pé em posições adequadas. Apoiar o bezerro apenas acima de sua articulação do tornozelo com uma almofada de espuma para permitir tornozelo movimento articular. </li><li> Instrua o participante a dorsiflex seu tornozelo aproximadamente uma vez por segundo (1 Hz) durante o período de &quot;missão&quot;, e permanecer o mais relaxado possível durante os períodos de &quot;descanso&quot;. </li><li> Repita o passo 7.5. </li></ol> 10. Conclusão do Protocol <ol><li> Retire a tampa e inspecionar pele para áreas de pressão ou vermelhidão. </li><li> Remova todos os marcadores refletivos e unidades de EMG. </li><li> Obrigado o participante para o seu tempo e convidar os seus contributos sobre a experiência subjetiva do protocolo. Isso pode ser um questionário formais (como o usado por Garvey e colegas para a estimulação magnética transcraniana 13), ou uma discussão informal para identificar fontes comuns de desconforto que podem ser melhorados no futuro. </li></ol>

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Os autores não têm nada a divulgar.

Coleta simultânea de atividade cerebral a partir de áreas específicas do córtex e dados quantitativos sobre a forma como a pessoa está se movendo apresenta um enorme potencial para melhorar a nossa compreensão do controle neural do movimento, tanto em uma população com desenvolvimento normal, bem como aqueles com distúrbios do movimento. Há também uma ampla aplicação em termos de idades e tarefas de movimento que poderiam ser concluídas, como os participantes não são restritos a uma posição supina como seriam para uma r...

Imaging Neural durante tarefas funcionais tornou-se mais portáteis e custo-eficiente usando espectroscopia no infravermelho próximo funcional não invasiva (fNIRS) para identificar áreas de atividade cerebral medindo dinâmica do fluxo sanguíneo no córtex. A portabilidade de fNIRS é especialmente útil para o estudo das funções na posição vertical e funcionais, tais como marcha 1, o que não é possível com outras tecnologias, tais como imagem de ressonância magnética (RMF). Esta capacidade é fundamental nas áreas de neurologia e neurociências, e poderia fornecer novos insights sobre os mecanismos subjacentes distúrbios do movimento em crianças e adultos com paralisia cerebral (PC) e outras condições neurológicas que afetam o controle motor. Compreender os mecanismos de melhora a capacidade de projetar intervenções eficazes para atingir a fonte de deficiências e limitações de atividade. Muitos fNIRS estudos de tarefas motoras até à data foram com uma população saudável de adultos onde parteicipants são instruídos a executar uma determinada tarefa e monitoramento do desempenho da tarefa se limita à inspecção visual. Isso pode ser suficiente para aqueles com movimentos típicos e um alto nível de engajamento, mas não é aceitável quando se estuda os participantes com distúrbios do movimento ou aqueles que têm dificuldade em participar de uma tarefa por longos períodos de tempo, incluindo crianças com desenvolvimento típico. A fim de informar a análise de activação cerebral nestes casos, é necessária a monitorização simultânea do padrão motor que está realmente completa. Revisões completas de sistemas fNIRS e usos têm sido apresentados na literatura 2-5 que orientam o uso e ajudar a demonstrar a precisão e sensibilidade desses sistemas, mas problemas técnicos na coleta, processamento e interpretação de dados fNIRS ainda permanecem. Cor e espessura do cabelo afetar a qualidade do sinal óptico, com cabelo escuro e espesso mais provável para bloquear ou distorcer transmi ópticassion 3,6. Isto é especialmente relevante quando se estudam as áreas sensório-motores localizados na área da coroa da cabeça, onde a densidade folículo piloso é o maior, e alguns estudos relatam que não responderam 6,7. O sistema internacional 10/20 bem estabelecida pode ser utilizado para a colocação dos optodes, mas em particular no caso das pessoas com a anatomia do cérebro atípico, co-registro de localização optode para MRI anatômica de um participante é muito útil se não essencial para interpretar com precisão o resultados. O uso de fNIRS para avaliar a ativação do cérebro em lesão cerebral de início na infância é relativamente recente, mas ganhando força na área de unilateral 6,8,9 paralisia cerebral. Em consideração aos desafios acima mencionados, este protocolo combina fNIRS, captura de movimento, e eletromiografia (EMG) de monitoramento durante uma série de tarefas, incluindo as tarefas de single-conjuntos simples, bem como mais complexos movimentos de corpo inteiro. Orientação visual e auditiva é-nosed para melhorar o desempenho de atenção e de tarefas através de múltiplas idades dos participantes. O objetivo do protocolo é o de identificar as diferenças nos padrões de ativação cerebral em pessoas com a infância de início lesão cerebral unilateral e bilateral em comparação com aqueles que são tipicamente em desenvolvimento. Nós exploramos um movimento de corpo inteiro (marcha), uma extremidade inferior movimento multi-articular bilateral (ciclismo), e dois movimentos single-joint unilaterais (isolado dorsiflexão do tornozelo, e isolado mão espremendo) para ilustrar a variedade de aplicações dos métodos. O mesmo ou um protocolo muito semelhante pode ser utilizada para estudar outras distúrbios sensoriais ou do movimento ou outras tarefas de interesse. Onda contínua perto de luz infravermelha emitida e foi detectada a 690 nm e 830 nm ao longo dos córtices sensório-motores que utilizam o sistema fNIRS a uma velocidade de 50 Hz, utilizando uma configuração personalizada da fonte eo detector. Dados EMG foram coletados sem fio a uma frequência de 1.000 Hz. Marcadoras Reflective locais 3-D foramrecolhido por um sistema de captura de movimento óptico a uma velocidade de 100 Hz. Dois computadores diferentes tratadas de aquisição de dados, um para os fNIRS e outro para a captura de movimento e EMG. Os dados foram sincronizados usando um pulso de disparo de um terceiro computador que corresponde a um botão do mouse prima para iniciar a animação de instrução para cada tarefa. Para todas as tarefas, com exceção da marcha, animações instrucionais foram projetados para padronizar desempenho dos participantes usando a orientação visual do ritmo de uma tarefa (1 Hz), representado por um animal do salto ou chutar, bem como um sinal sonoro.

<table><tbody><tr><td>CW6</td><td>TechEn</td><td>http://nirsoptix.com/</td> <td>fNIRS máquina com número variável de fontes e detectores, dependendo do número de módulos incluídos</td></tr><tr><td>Sistema MX com dez câmeras da série T40</td><td>Vicon Motion Systems Ltd., Oxford, Reino Unido</td><td>http://www.vicon.com/System/TSeries</td><td>Câmeras de captura de movimento</td></tr><tr><td>marcadores reflexivos de 4 mm</td><td>Vicon Motion Systems Ltd., Oxford, Reino Unido</td><td></td><td>Marcadores usados pelas câmeras de captura de movimento para localizar optódios fNIRS, Ar, Al, NZ e coordenadas manuais.</td></tr><tr><td>marcadores reflexivos de 9,5 mm</td><td>Vicon Motion Systems Ltd., Oxford, Reino Unido</td><td></td><td>Marcadores usados pelas câmeras de captura de movimento para localizar coordenadas de braço e perna. Clusters são usados para os segmentos dos membros e marcadores com deslocamentos são usados para PSIS e Iz para melhorar a confiabilidade na captura de dados.</td></tr><tr><td>Sistema EMG sem fio Trigno</td><td>Delsys, Inc. Natick, MA</td><td>http://www.delsys.com/products/wireless-emg/</td> <td>Eletromiografia</td></tr><tr><td>Esteira instrumentada de correia dividida Bertec</td><td>Corporation, Columbus, OH</td><td>http://bertec.com/products/instrumented-treadmills.html</td><td></td></tr><tr><td>Esteira Sistema de suporte de peso corporal ZeroG</td><td>Aretech, LLC, Ashburn, VA</td><td>http://www.aretechllc.com/overview.html</td><td>Trilho e carrinho passivo usado para suportar cabos, chicote pode ser usado para segurança do paciente durante testes de marcha</td></tr><tr><td>3DS Max 2013</td><td>Autodesk, Inc., San Francisco, CA&nbsp;</td><td>http://www.autodesk.com/</td> <td>Software de animação 3D usado para animar animais para vídeos instrutivos</td></tr><tr><td>Windows Movie Maker</td><td>Microsoft Corporation, Redmond, WA</td><td>http://windows.microsoft.com/en-us/windows-live/movie-maker</td><td>software usado para combinar imagens de animação com música</td></tr><tr><td>Audacity</td><td>software de código aberto</td><td>http://audacity.sourceforge.net/</td> <td>Software usado para alterar a batida musical para a cadência apropriada</td></tr></tbody></table>

perto funcional espectroscopia no infravermelho das regiões sensoriais e motoras do cérebro com simultânea cinemática e monitoramento emg durante tarefas motoras

Functional Near Infrared Spectroscopy of the Sensory and Motor Brain Regions with Simultaneous Kinematic and EMG Monitoring During Motor Tasks

Há várias vantagens que a espectroscopia de infravermelho próximo funcional (fNIRS) apresenta no estudo do controlo de movimento neural humana. É relativamente flexível no que diz respeito ao posicionamento participante e permite alguns movimentos de cabeça durante as tarefas. Além disso, é de baixo custo, peso leve, portátil e, com muito poucas contra-indicações para a sua utilização. Isto representa uma oportunidade única para estudar a atividade cerebral funcional durante tarefas motoras em indivíduos com desenvolvimento típico, bem como aqueles com distúrbios do movimento, como a paralisia cerebral. Uma consideração adicional quando se estuda distúrbios do movimento, no entanto, é a qualidade dos movimentos reais executadas eo potencial para movimentos adicionais, não intencionais. Portanto, o monitoramento simultâneo de ambas as alterações de fluxo sanguíneo no cérebro e movimentos reais do corpo durante o teste é necessário para a interpretação adequada de fNIRS resultados. Aqui, nós mostramos um protocolo para a combinação de fNIRS commuscular e monitoramento cinemática durante tarefas motoras. Nós exploramos a marcha, um movimento unilateral multi-articular (ciclismo), e dois movimentos single-joint unilaterais (isolado dorsiflexão do tornozelo, e isolado mão apertar). As técnicas apresentadas pode ser útil no estudo de controlo, tanto típicos e atípicos do motor, e podem ser modificados para investigar uma variedade de tarefas e perguntas científicas.

Este protocolo coordena aquisição simultânea de três modalidades para capturar o fluxo de sangue do cérebro, a atividade elétrica muscular e cinemática do movimento das articulações, enquanto um participante executa tarefas motoras (Figura 1). <img alt="Figura 1" src="/files/ftp_upload/52391/52391fig1highres.jpg" /> Figura 1. Localização da Sonda. A parte esquerda desta figura mostra as localizações aproximadas das ...

Monitorar a atividade cerebral durante tarefas motoras eretas é de grande valor ao investigar a fonte neural dos distúrbios do movimento. Aqui, demonstramos um protocolo que combina espectroscopia funcional de infravermelho próximo com monitoramento contínuo da atividade muscular e cinemática durante 4 tipos de tarefas motoras.

Perto Funcional Espectroscopia no Infravermelho das Regiões sensoriais e motoras do cérebro com simultânea cinemática e Monitoramento EMG Durante tarefas motoras

There are several advantages that functional near-infrared spectroscopy (fNIRS) presents in the study of the neural control of human movement. It is ...

O objetivo geral deste procedimento é demonstrar o uso da espectroscopia funcional no infravermelho próximo sobre as regiões sensorial e motora do cérebro, com monitoramento simultâneo da cinemática e do EMG durante diferentes tarefas motoras. Isso é realizado primeiramente posicionando o F nears optos sobre a cabeça do participante e alinhando-o com CZ e os pontos pré-auriculares. O segundo passo é posicionar os eletrodos de EMG sobre os ventres musculares dos músculos-alvo e as marcas refletivas sobre os marcos anatômicos.Em seguida, colete dados do EMG de F Ns e dos sistemas de captura de movimento simultaneamente enquanto o participante realiza tarefas motoras. Em última análise, F NS é utilizado para identificar diferenças entre os padrões de ativação cerebral em indivíduos com lesão cerebral unilateral e bilateral de início na infância e aqueles que se desenvolvem tipicamente. A principal vantagem desta técnica em relação a métodos existentes, como a fMRI, é que ela nos permite estudar o desempenho de tarefas eretas e funcionais, como a marcha.Este método pode ajudar a responder perguntas fundamentais na área de neuroreabilitação, como, por exemplo, como o cérebro se reorgani

functional-near-infrared-spectroscopy-sensory-motor-brain-regions

Research

JoVE Journal

Behavior

Comportamento

Aqui nós descrevemos um método de coleta de dados e análise de dados para funcional espectroscopia no infravermelho próximo (fNIRS), um romance não-invasivo sistema de imagens do cérebro usada em neurociência cognitiva, particularmente no estudo do desenvolvimento do cérebro da criança. Este método fornece um padrão universal de aquisição de dados e análise vital para a interpretação de dados e descoberta científica.

Explorando Funções Cognitivas em Bebés, Crianças e Adultos com Espectroscopia no Infravermelho Próximo

MazeSuite é um conjunto de ferramentas completo para se preparar, apresentar e analisar experiências de navegação e espacial. Espectroscopia de infravermelho próximo funcional (fNIR) é uma técnica de imagem óptico cérebro que possibilita o monitoramento não-invasivo e portátil de mudanças oxigenação cerebral sangue. Este artigo resume o uso coletivo de MazeSuite e fNIR dentro de um paradigma processamento cognitivo de aprendizagem.

Usando MazeSuite e Funcional espectroscopia no infravermelho próximo para o Estudo Aprendizagem em navegação espacial

Fonte: Reindl, V., et al. Conduzindo experimentos de hipervarredura com espectroscopia funcional de infravermelho próximo. J. Vis. Exp. (2019) Este vídeo demonstra o uso de espectroscopia funcional de infravermelho próximo (fNIRS) para medir a atividade cerebral durante as interações sociais. Os participantes se envolvem em uma tarefa coordenada que aumenta a atividade no córtex pré-frontal, uma região crítica para o comportamento social, enquanto o sistema detecta mudanças na absorção de luz...

Espectroscopia funcional de infravermelho próximo para registrar a atividade cerebral durante interações sociais

Desenvolvimento de um sistema cérebro-máquina-interface eficaz (IMC) para a restauração e reabilitação da locomoção bípede requer decodificação precisa da intenção do usuário. Aqui apresentamos um protocolo experimental romance e técnica de coleta de dados para aquisição simultânea não-invasivo de atividade neural, a atividade muscular e cinemática do corpo inteiro durante várias tarefas e condições de locomoção.

Eletroencefalografia simultânea Scalp (EEG), eletromiografia (EMG), e gravação de inércia segmentar de corpo inteiro para Multi-modal Neural Decoding

Apresentamos um método para comparar a atividade cerebral funcional registrada durante uma tarefa naturalística usando fNIRS com a atividade registrada durante a fMRI.

fMRI Validação de fNIRS Medidas durante uma tarefa Naturalistic

Uma nova interface homem-máquina de baixo custo para um sistema interativo de reabilitação do equilíbrio pós-AVC é apresentada neste artigo. O sistema integra sensores de baixo custo prontos para uso em direção ao paradigma de eletroterapia acionado por volição. A interface do software de prova de conceito é demonstrada em voluntários saudáveis.

A-máquina interface humana Integrando sensores de baixo custo com uma estimulação do sistema neuromuscular eléctrico para pós-AVC Reabilitação Balance

Estimulação magnética transcraniana, eletromiografia e captura de movimento 3D são técnicas não invasivas comumente usadas para investigar a função neuromuscular em humanos. Neste artigo, descrevemos um protocolo que faz amostras síncronas de dados gerados por todas essas três ferramentas, juntamente com a adição exclusiva de apresentação e feedback de estímulos de realidade virtual.

Setup Multifuncional de Estudos de Controle Motor Humano Utilizando Estimulação Magnética Transcraniana, Eletromiografia, Captura de Movimento, e Realidade Virtual

Monitorando a atividade do cérebro fora do laboratório, sem restrições físicas apresenta desafios metodológicos. Um sem fibras, wearable sistema funcional Espectroscopia no Infravermelho Próximo (fNIRS) foi utilizado para medir a atividade cerebral durante uma tarefa de memória prospectiva ecológica. Demonstrou-se que este sistema poderia ser usado para monitorizar a actividade cerebral durante as experiências não baseados em laboratório.

Usando sem fibras, fNIRS Wearable para monitorar a atividade do cérebro em tarefas cognitivas do mundo real

Descrevemos a análise de um experimento de espectroscopia funcional de ondas contínuas quase infravermelha usando um projeto de bloco com uma tarefa sensorial. Para aumentar a confiabilidade da análise dos dados, utilizou-se o mapeamento estatístico paramétrico baseado em modelo linear qualitativo e os modelos mistos hierárquicos comparativos para multi-canais.

Análises de dados de atividade cortical qualitativa e comparativa de um experimento funcional de espectroscopia infravermelha aplicando design de bloco

Apresentamos um método para coletar simultaneamente sinais de RMf e fNIRS dos mesmos indivíduos com cobertura de fNIRS de cabeça inteira. O protocolo foi testado com três adultos jovens e pode ser adaptado para coleta de dados para estudos de desenvolvimento e populações clínicas.

Coleta simultânea de dados de medições de fMRI e fNIRS usando um arranjo de optode de cabeça inteira e canais de curta distância

Estima-se que 1 em cada 6 indivíduos no mundo terá um acidente vascular cerebral ao longo da vida, causando incapacidade a longo prazo, cujos mecanismos de reabilitação ainda são pouco compreendidos. Este estudo propõe um protocolo para avaliar a ativação cerebral por espectroscopia funcional no infravermelho próximo (fNIRS) durante uma sessão de terapia robótica de membros inferiores.

Um experimento usando espectroscopia funcional no infravermelho próximo e movimentos de apontar multi-articulações assistidas por robô do membro inferior

Aprenda a usar espectroscopia funcional no infravermelho próximo para monitorar atividade cerebral durante tarefas motoras, combinando dados cinemáticos e EMG simultaneamente. Este método identifica padrões de ativação neural em diferentes populações.

Perto Funcional Espectroscopia no Infravermelho das Regiões sensoriais e motoras do cérebro com simultânea cinemática e Monitoramento EMG Durante tarefas motoras (Vídeo) | JoVE Journal

Perto Funcional Espectroscopia no Infravermelho das Regiões sensoriais e motoras do cérebro com simultânea cinemática e Monitoramento EMG Durante tarefas motoras

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