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

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. Prepare-se para condições climáticas chuvosas, no campo, pois as condições de temperatura e umidade podem variar significativamente de acordo com as configurações de laboratório, o que pode afetar a função e a longevidade do equipamento e o conforto do participante. Demonstrando o procedimento estarão Lais Freitas, pesquisadora visitante em meu laboratório, da Universidade Federal de San Pallo, e Violet Kozloff, nossa gerente de laboratório.

Comece passando por um procedimento de consentimento, em um idioma local ou preferido do participante, que seja culturalmente apropriado e garanta que os participantes, suas famílias e comunidades sejam informados sobre a pesquisa e sua decisão de participar do estudo. Em seguida, acompanhe os participantes até a sala de testes e faça-os sentar em uma cadeira. Explique ao participante que uma medição da cabeça será feita.

Usando uma fita métrica padrão, meça as distâncias entre o násio e o íon ao redor da cabeça, o násio e o íon sobre o topo da cabeça, através da linha média central, ou CC, e a distância entre o tragus da orelha esquerda e direita, sobre o topo da cabeça, através do CC.Em seguida, coloque a tampa do suporte do optodo fNIRS na cabeça dos participantes, alinhando a tampa ao sistema International 10-20, para locais de couro cabeludo. Prenda a tampa com a alça. Assim que a tampa estiver posicionada, instrua o participante a ficar parado, enquanto uma medição do digitalizador 3D das principais posições do couro cabeludo do sistema 10-20 e cada espaço reservado optode é feita.

Em seguida, organize o equipamento digitalizador 3D, colocando um sensor na cabeça do participante, no CC, e afixado com segurança, e colocando o segundo sensor na mesa diretamente atrás da cabeça do participante. Mova o estilista digitalizador 3D para cada local da sonda e nas principais 10 a 20 posições do sistema. Depois que os dados do digitalizador 3D forem coletados, direcione o participante para se sentar confortavelmente, em frente ao computador de apresentação do estímulo.

Usando o software integrado fNIRS, selecione o arranjo da sonda que corresponde ao projeto do experimento. Certifique-se de que ele seja colocado para sobrepor ao máximo as áreas de linguagem do hemisfério esquerdo e seus homólogos do hemisfério direito, bem como o lobo frontal. Certifique-se de que as sondas do emissor e do detector estejam numeradas de acordo com o mapa de disposição da sonda.

Usando o mapa de optode e o software embutido fNIRS como guia, coloque cada optode em sua respectiva abertura. Mova qualquer cabelo para garantir o contato entre a ponta do optodo e o couro cabeludo. Finalmente, depois que todos os optódios estiverem em posição, verifique a qualidade do sinal, usando o software integrado do sistema fNIRS.

Ajuste as sondas individuais, conforme necessário, até que a qualidade de sinal suficiente seja alcançada. Comece colocando fones de ouvido com cancelamento de ruído na cabeça do participante, tomando cuidado para não interferir na colocação da sonda fNIRS. Certifique-se de que os fones de ouvido emitem estímulos auditivos de fala, se aplicável ao participante, bem como bloqueiem qualquer ruído ambiente.

Instrua o participante a se fixar na cruz, no meio da tela. Peça-lhes que permaneçam parados durante o experimento, enquanto as tarefas experimentais são exibidas. Diminua as luzes e comece a gravar o participante na câmera de vídeo embutida.

Inicie a gravação de dados fNIRS, no computador de comando fNIRS, e inicie as tarefas no computador de apresentação de estímulos. Monitore o desempenho dos participantes, em todas as tarefas, e forneça intervalos entre tarefas e execuções. Certifique-se de que o disparo, do computador de apresentação de estímulos experimentais, seja recebido pelo computador de comando fNIRS.

Por fim, ao final de todas as tarefas, pare de coletar dados de vídeo e fNIRS. Após a conclusão do experimento, remova cada optode da tampa do suporte do optode. Sem interromper a posição da tampa do suporte do optodo na cabeça do participante, direcione o participante para se sentar em uma posição, para obter uma segunda medição do digitalizador 3D.

Repita a medição do digitalizador 3D para garantir que quaisquer interrupções nas posições da sonda do couro cabeludo durante o experimento possam ser detectadas, comparando os dois arquivos de posição. Finalmente, após a conclusão da medição repetida, remova a tampa do suporte do optodo da cabeça do participante. Os dados de posição 3D e os dados de design experimental foram combinados com dados de séries temporais fNIRS, para análise, a fim de mapear padrões de ativação neural significativos relacionados ao experimento em um modelo cerebral padrão.

Este sujeito mostrou maior ativação no giro temporal superior do hemisfério esquerdo, durante as tentativas de rima em comparação com o repouso. Além disso, é mostrada uma maior ativação para versos sem rima, no hemisfério esquerdo. Como o Sujeito 1 apresentou maior ativação no giro frontal inferior esquerdo, e o Sujeito 2 apresentou maior ativação no giro temporal superior esquerdo.

Após esse procedimento, outros métodos, como avaliações de habilidades cognitivas e verbais, podem ser realizados para responder a perguntas adicionais sobre a associação entre a atividade cerebral e as habilidades das crianças. Depois de assistir a este vídeo, você deve ter uma boa compreensão de considerações importantes em neuroimagem de campo, como parcerias locais com comunidades e pesquisadores, bem como uma compreensão técnica de como posicionar a tampa fNIRS, colocar os optódios e coletar dados com este sistema. Não se esqueça de que trabalhar em locais remotos pode ser perigoso, com riscos de doenças, crimes e instabilidade política.

E precauções como medicamentos, vacinas e monitoramento de avisos de viagem devem sempre ser tomados durante a realização deste procedimento.