Name: Métodos de neuro-imagem campo usando funcional perto de neuroimagem de espectroscopia de infravermelho (NIR) para estudar o Desenvolvimento Global da criança: Rural África subsahariana (Vídeo) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-02-02T15:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 10 s
Description: Aprenda a usar a espectroscopia funcional de infravermelho próximo (fNIRS) para estudar o desenvolvimento cerebral infantil em comunidades rurais de baixos recursos da África Subsaariana. Este método portátil permite investigar redes neurais cognitivas em ambientes adversos.

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Esta pesquisa foi feita possível através da Jacobs Foundation Fellowship de carreira precoce de K. Jasinska (número de comunhão: 2015 118455). Os autores também desejam reconhecer Axel Blahoua, Fabrice Tanoh, Ariane Amon, Brice Kanga e Yvette Foto pela sua ajuda na coleta de dados e suporte de campo. Um agradecimento especial a famílias e filhos de Moapé, Ananguié, Affery e Becouefin para a sua participação neste programa de pesquisa e calorosa hospitalidade dos vilarejos.

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</ol>

Os autores não têm nada para divulgar.

Este trabalho apresentou um protocolo de neuroimagem de campo apropriado para contextos de poucos recursos em locais remotos. O avanço chave do protocolo de neuroimagem neste campo é a capacidade de pela primeira vez para estudar a função cerebral e seu desenvolvimento em Understudy (ou nunca-antes de que estudou) contextos. Passos críticos neste protocolo incluem viajar com e criação de um laboratório móvel apropriado para coleta de dados de qualidade em climas tropicais, sem eletricidade ou instalações disponíveis. Est...

Imagem de fNIRS portátil fornece a capacidade de estudar o funcionamento do cérebro e desenvolvimento fora do laboratório, nas configurações anteriormente inacessíveis ou com populações pouco estudadas. Muito do conhecimento no domínio da neurociência cognitiva vem de estudos realizados na Universidade ou hospital configurações de laboratório, nos países ocidentais predominantemente de imagem. Por design, isto contribui para um problema raramente-falada-de pesquisa: muito do que é conhecido sobre o cérebro é baseado em estudos com os participantes para os quais configurações de laboratório (principalmente) os países ocidentais são acessíveis. Ou seja, a maioria das pesquisas de neuroimagem envolve os participantes que vivem na proximidade razoável para um laboratório de neuroimagem e tem tanto tempo e recursos necessários para participar de um estudo. Como uma disciplina, neurociência cognitiva tem como objetivo entender o cérebro e os fatores que moldam o seu desenvolvimento — incluindo os efeitos poderosos do ambiente da criança e sua vida-experiências1,2,3. Métodos que avançam a capacidade do campo para estudar o desenvolvimento de uma gama mais completa de experiência humana dramaticamente podem avançar a compreensão da complexa relação entre o desenvolvimento do cérebro e as experiências de vida que moldá-la.
Este trabalho apresenta um protocolo para neuroimagem de campo, que foi desenvolvido para uso na África subsahariana rural, especificamente a sul da costa do Marfim. O objetivo deste programa de pesquisa de neuroimagem de campo foi compreender o desenvolvimento de leitura das crianças em um ambiente com alto risco de analfabetismo. Taxa de alfabetização de jovens (15-24 anos) de Côte d'Ivoire é de 53%, apesar de 93% escola primária de taxas de inscrição4. Costa do Marfim é a principal fonte mundial de cacau, e há um estimado 1,3 milhões de crianças trabalhadoras no setor agrícola cacau5. No entanto, pouco se sabe sobre o impacto do trabalho infantil no desenvolvimento do cérebro e aprendizagem, especificamente para aprender a ler. Aplicar as mais recentes ferramentas de neurociência cognitiva, ou seja, métodos de neuroimagem portátil, pode produzir valiosos insights sobre os resultados da aprendizagem das crianças. Por exemplo, campo neuroimagem com fNIRS pode permitir a identificação dos períodos de desenvolvimento neurológico, durante o qual direcionados a programas educacionais ou intervenções podem ter impactos máximas sobre os resultados de aprendizagem das crianças.
fNIRS neuroimagem é well-suited para pesquisa de campo. Semelhante à ressonância magnética funcional (fMRI), fNIRS medidas de resposta hemodinâmica cerebral6. No entanto, o fNIRS utiliza uma série de luz emitindo optodes e detectores de luz, ao invés de gerar campos eletromagnéticos. Não existem restrições sobre metal em ou perto da área de testes, e sem blindagem eléctrica é necessário, como é o caso de eletroencefalografia (EEG). Uma vantagem chave de fNIRS é a sua portabilidade (ou seja, alguns sistemas podem caber em uma mala) e facilidade de uso. fNIRS também é fácil de usar com crianças; a criança está sentada confortavelmente em uma cadeira durante o experimento, e o sistema de fNIRS tolera movimento bem comparado a fMRI. Comparado com fMRI, fNIRS também fornece medidas distintas de pobre em oxigênio (HbR) e a hemoglobina oxigenada (HbO) durante a gravação, em comparação com fMRI, que produz uma medida de densidade de nível (negrito) de oxigênio sangue combinado. fNIRS tem resolução temporal superior a fMRI: taxas de amostragem pode variar entre ~ 7-15 Hz. fNIRS tem boa resolução espacial: profundidade do fNIRS da gravação no córtex humano é menor que fMRI, medindo cerca de 3 a 4 cm de profundidade, que é well-suited para estudar funções corticais, especialmente com bebês e crianças que têm crânios mais finos que adultos3,7,8,9,10.
Este protocolo de neuroimagem de campo descreve as considerações para viajar com e criação de um laboratório de neuroimagem portátil em contextos de poucos recursos. O protocolo também destaca a natureza essencial de colaborações significativas, a longo prazo com parceiros locais ciência e maneiras pela qual esta abordagem serve para construir capacidade local de ciência. O protocolo de neuroimagem para coletar e analisar dados de cérebro de fNIRS de uma bateria de linguagem, leitura e tarefas cognitivas, é demonstrado, incluindo recomendações para a criação de procedimentos culturalmente apropriado consentimento informado para pesquisa de imagem. Enquanto este protocolo é projetado para pesquisa de desenvolvimento cognitivo, com crianças de escola primária envelhecida na rural Costa do Marfim, o protocolo é altamente relevante para qualquer estudo de neuroimagem de campo em ambientes desafiadores, poucos recursos e pode ser adaptado para romance contextos.

<table><tbody><tr><td>LIGHTNIRS Main Unit Pack 120V</td><td>Shimadzu</td><td>292-34000-42</td><td>Componente do sistema fNIRS</td></tr><tr><td>HOLDER ASSY, ALL-CAP</td><td>Shimadzu</td><td>594-07618-01</td><td>Componente do sistema fNIRS</td></tr><tr><td>Cabo de conexão LIGHTNIRS</td><td>Shimadzu</td><td>567-10976-11 componente do</td><td>sistema fNIRS</td></tr><tr><td>Conjunto de fibras para LIGHTNIRS, 1m (8 conjuntos)</td><td>Sistema Shimadzu</td><td>567-11350-01</td><td>fNIRS componente</td></tr><tr><td>Dell Latitude Laptop</td><td>Shimadzu (da Dell)</td><td>220-97322-00</td><td>Computador mestre para executar aplicações fNIRS</td></tr><tr><td>PATRIOT SEU (System Electronics Unit)</td><td>POLHEMUS</td><td>1A0453-001</td><td>PATRIOT Componente do sistema</td></tr><tr><td>Fonte de alimentação</td><td>POLHEMUS</td><td>2C0809</td><td>PATRIOT Componente do sistema</td></tr><tr><td>Cabo de alimentação</td><td>POLHEMUS</td><td>17500B-BLK</td><td>PATRIOT Componente do sistema</td></tr><tr><td>Cabo de modem nulo RS-232</td><td>POLHEMUS</td><td>1C0288</td><td>Componente do sistema PATRIOT</td></tr><tr><td>Cabo USB</td><td>POLHEMUS</td><td>1C0289</td><td>Componente do sistema PATRIOT</td></tr><tr><td>Cabo RX2 Sensor de 10'</td><td>POLHEMUS</td><td>4A0492-20</td><td>Componente do sistema PATRIOT</td></tr><tr><td>TX2 Fonte Cabo de 10'</td><td>POLHEMUS</td><td>4A0506-20</td><td>Componente do sistema PATRIOT</td></tr></tbody></table>

métodos de neuro-imagem campo usando funcional perto de neuroimagem de espectroscopia de infravermelho (nir) para estudar o desenvolvimento global da criança: rural África subsahariana

Neuroimaging Field Methods Using Functional Near Infrared Spectroscopy (NIRS) Neuroimaging to Study Global Child Development: Rural Sub-Saharan Africa

Abordagens de neuroimagem portáteis fornecem novos avanços para o estudo da função cerebral e o desenvolvimento do cérebro com populações anteriormente inacessíveis e em locais remotos. Este artigo mostra o desenvolvimento de campo perto de espectroscopia de infravermelho (fNIRS) imagem latente funcional para o estudo da criança leitura, linguagem e desenvolvimento cognitivo em um cenário de aldeia rural da costa do Marfim. Inovação no desenvolvimento de protocolos de neuroimagem culturalmente apropriado e métodos permitem uma vista de olhos pela primeira vez no desenvolvimento do cérebro e resultados de aprendizagem das crianças em ambientes pouco estudados. Este documento demonstra protocolos para transporte e criação de um laboratório móvel, aborda considerações para campo e laboratório de neuroimagem, e apresenta um guia para o desenvolvimento de neuroimagem consentimento procedimentos e edifício significativo a longo prazo colaborações com parceiros locais do governo e da ciência. Métodos de neuroimagem portátil podem ser usados para estudar os contextos de desenvolvimento complexo infantil, incluindo o impacto da pobreza significativa e adversidade no desenvolvimento do cérebro. O protocolo aqui apresentado foi desenvolvido para uso na costa do Marfim, a principal fonte mundial de cacau, e onde relatórios de criança do trabalho no setor de cacau são comuns. No entanto, pouco se sabe sobre o impacto do trabalho infantil na aprendizagem e desenvolvimento do cérebro. Métodos de neuroimagem de campo têm o potencial para produzir novos insights sobre tais questões urgentes e o desenvolvimento das crianças globalmente.

Dados de posição de sonda obtidos pelo digitalizador 3D (Figura 2) podem ser visualizados em um modelo padrão de cérebro. Registre fNIRS canais para espaço MNI usando registro autônomo função25 do NIRS-SPM. A função de registro espacial gera coordenadas MNI, etiquetas anatômicas e áreas de Brodmann màxima representadas por cada canal.
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="...

Abordagens de neuroimagem portátil (funcional perto de espectroscopia no infravermelho) fornecem avanços para o estudo do cérebro em regiões anteriormente inacessíveis; aqui, rural Costa do Marfim. Inovação no desenvolvimento de protocolos de neuroimagem culturalmente apropriadas e métodos permite romance estudo do desenvolvimento do cérebro e resultados de aprendizagem das crianças em ambientes com a adversidade e significativa da pobreza.

Métodos de neuro-imagem campo usando funcional perto de neuroimagem de espectroscopia de infravermelho (NIR) para estudar o Desenvolvimento Global da criança: Rural África subsahariana

Portable neuroimaging approaches provide new advances to the study of brain function and brain development with previously inaccessible populations and in ...

O objetivo geral deste Protocolo de Neuroimagem de Campo é estudar o desenvolvimento do cérebro das crianças e os resultados cognitivos e de aprendizagem, usando espectroscopia funcional portátil de infravermelho próximo, conhecida como FNIRS, em ambientes remotos pouco estudados e com poucos recursos, como comunidades rurais empobrecidas, na África Subsaariana. Este método pode nos ajudar a responder a perguntas-chave sobre o desenvolvimento do cérebro em ambientes de alto risco. Por exemplo, como a rede de leitura do cérebro se desenvolve em comunidades com alto risco de analfabetismo.Este método também aborda questões teóricas importantes no desenvolvimento infantil global, sobre como o desenvolvimento biológico e as experiências diversas, e muitas vezes negativas, afetam o cérebro. E pode revelar novas informações sobre períodos sensíveis de desenvolvimento. Para começar, invista na formação de colaborações e ofereça oportunidades, dentro da estrutura de pesquisa, aos pesquisadores locais.Estabelecer parcerias com instituições científicas locais para fins de inclusão, pois o reconhecimento de pares em nível local é importante na comunicação dos resultados da pesquisa na região.

neuroimaging-field-methods-using-functional-near-infrared

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Neurociência

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

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

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

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

O presente protocolo descreve como realizar experimentos de hyperscanning de fNIRS e analisar o cérebro-cérebro de sincronia. Além disso, discutimos os desafios e as soluções possíveis.

Hyperscanning experimentos com espectroscopia de infravermelho próximo funcional

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

O protocolo de realização de experimentos de hiperscanagem fNIRS sobre disads de aprendizagem colaborativa em um ambiente de aprendizagem naturalista é delineado. Além disso, é apresentado um pipeline para analisar os sinais inter-cerebrais de síncronia oxigenada (Oxy-Hb).

Sincronia inter-cerebral em aprendizagem colaborativa aberta: um estudo fNIRS-Hyperscanning

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

A coerência da transformada wavelet (WTC) é uma metodologia comum para avaliar o acoplamento entre sinais que é usada em estudos de hipervarredura por espectroscopia funcional no infravermelho próximo (fNIRS). Uma caixa de ferramentas para avaliar a direcionalidade da interação do sinal é apresentada neste trabalho.

Nova estrutura para entender a coerência entre cérebros em estudos de hipervarredura por espectroscopia funcional no infravermelho próximo (fNIRS)

O protocolo tem como objetivo fornecer uma descrição detalhada da metodologia para a realização de um estudo de hipervarredura fNIRS em aconselhamento psicológico. Isso inclui os preparativos para o experimento, o procedimento de coleta de dados e o processo subsequente de análise de dados.

Estudo de Hipervarredura de Espectroscopia Funcional de Infravermelho Próximo em Aconselhamento Psicológico

Aprenda a usar a espectroscopia funcional de infravermelho próximo (fNIRS) para estudar o desenvolvimento cerebral infantil em comunidades rurais de baixos recursos da África Subsaariana. Este método portátil permite investigar redes neurais cognitivas em ambientes adversos.

Métodos de neuro-imagem campo usando funcional perto de neuroimagem de espectroscopia de infravermelho (NIR) para estudar o Desenvolvimento Global da criança: Rural África subsahariana (Vídeo) | JoVE Journal

Métodos de neuro-imagem campo usando funcional perto de neuroimagem de espectroscopia de infravermelho (NIR) para estudar o Desenvolvimento Global da criança: Rural África subsahariana

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