Conectividade funcional do estado de repouso do cérebro humano por meio de espectroscopia de correlação difusa óptica

Este protocolo utiliza sondas ópticas variáveis para avaliar o fluxo sanguíneo cerebral durante o estado de repouso. Uma vantagem importante dessa técnica é sua portabilidade. Tornando-o adequado para monitoramento de cabeceira.

A sonda vestível permite que medidas de conectividade funcional de estado de repouso sejam obtidas em ambientes naturais dos sujeitos para aplicações diagnósticas e terapêuticas. Este protocolo utiliza sondas ópticas vestíveis para avaliar o fluxo sanguíneo cerebral durante as medições de conectividade funcional do estado de repouso. Demonstrando o procedimento com Chien Poon será Ben Rinehart, um estudante de pós-graduação do meu laboratório.

Pelo menos 10 minutos antes de iniciar a análise, ligue o FD-fNIRS e o DCS com uma modulação de luz e tensão do detector. Use uma fita métrica para medir a distância entre a nação e a inação na cabeça do sujeito. Usando a nação como ponto de partida, use um marcador de tinta para designar o local que é de 10% da distância até a inação.

Coloque um limite EEG 10/20 na cabeça do sujeito de tal forma que o ponto marcado seja entre Fp1 e Fp2. Marque o ponto entre Fp1 e F7 no córtex esquerdo e o ponto entre Fp2 e F8 no córtex direito para fazer as fronteiras entre o córtex pré-frontal superior e o córtex pré-frontal dorsolateral e entre o córtex pré-frontal dorsolateral e o córtex pré-frontal inferior para os hemisférios esquerdo e direito, respectivamente. Usando uma sonda impressa em 3D, conecte as fibras multi-modo à fonte de luz laser de 785 nanômetros.

Em seguida, coloque outra fibra de modo único um centímetro abaixo das fibras multi-modo no local Ds em ambos os lados do córtex e conecte cada uma das fibras de modo único a máquinas individuais de contagem de fótons. Coloque as fibras de modo único a 2,75 centímetros de distância das fibras multi mode e coloque uma fibra nos cortices laterais pré-frontal dorsal esquerdo e direito e uma fibra no córtex pré-frontal inferior. E coloque as fibras multi-modo nos pontos recém-marcados.

Para preparar o sistema FD-fNIRS para calibração, desligue todas as luzes e abra o software gráfico de aquisição de dados da interface do usuário. Clique no botão de viés automático para ajustar o ganho do detector para obter um sinal ideal com o sensor conectado e fixado a um fantasma de calibração. Se o aviso de excesso de volume piscar, diminua o ganho.

Após a obtenção do sinal máximo, desconecte uma das fibras de origem para que o vazamento da luz de fundo possa ser medido pelo detector. E verifique se a corrente direta é inferior a 20 contagens por período de medição para a fibra de origem correspondente. Em seguida, verifique a leitura adequada do nível de sinal em cada fonte e detector e clique em calibrar.

O sistema fará medições e aplicará fatores de calibração para medir corretamente as propriedades ópticas do fantasma conhecido. Em seguida, registre os dados de calibração, que fornecerão um registro do desempenho do sistema em um fantasma padrão. Para configurar o DCS, aqueça as fontes de luz laser do sistema e as máquinas de contagem de fótons únicos por pelo menos 10 minutos.

No software gráfico de aquisição do sistema de interface do usuário, verifique o contato de cada fibra verificando a interface gráfica do usuário de modo a obter pelo menos 5.000 contagens por segundo e abaixo de 1.000.000 contagens por segundo. Para verificar se estão sendo obtidos os níveis suficientes de contagem de fótons de cada detector, verifique o nível de contagem de fótons e as curvas de autocorrelação em tempo real próximas. Para verificar um contato de fibra suficiente sem qualquer vazamento de luz ambiente, verifique a interceptação y da curva de correção automática.

O valor ideal é aproximadamente 1,5 sem o uso de polarizadores. Para verificar se a sonda e as medidas não são propensas a artefatos de movimento apertam a faixa elástica de modo que ela esteja apertada o suficiente para resistir ao movimento, mas solta o suficiente para evitar qualquer desconforto ao sujeito. Em seguida, verifique as curvas de correção automática de modo que a curva de correção automática decai para uma por tempos de correlação mais longos.

Em seguida, confirme que o sujeito está sentado em uma posição confortável com os olhos fechados. Coloque a sonda óptica do sistema FD-fNIRS na testa adjacente à sonda DCS e clique em Adquirir no software de aquisição FD-fNIRS. Esses dados fornecerão propriedades ópticas estáticas, parâmetros de absorção e parâmetros de dispersão que serão usados para quantificação do parâmetro óptico dinâmico.

Quando todo o equipamento estiver pronto, instrua o sujeito a minimizar qualquer movimento durante a medição e desligue as luzes. Após a conclusão das medições FD-fNIRS, clique em Executar na interface de aquisição de dados do DCS e coletar dados por um total de oito minutos com um tempo máximo de integração de dois segundos. Nesta análise representativa, a conectividade funcional do estado de repouso nos cortices pré-frontal foi medida em nove sujeitos.

observou-se correlação maior na região intra-regional dos cortices esquerdo e direito do que foi medida a região inter-regional dos cortices esquerdo e direito. Além disso, a análise do teste T comparando as conectividades funcionais inter e inter-regionais de ambos os cortices revelou uma diferença significativa entre esses valores. É importante verificar se os parâmetros do DCS estão dentro das faixas aceitáveis, pois não realizar adequadamente essas etapas pode resultar na aquisição de dados inutilizáveis.

Espectroscopia de correlação difusa pode fornecer uma medição não invasiva do fluxo sanguíneo. Tornando-a uma ferramenta útil para estudar a conectividade funcional do cérebro em repouso ou ativo nas várias estimulações. Medições não invasivas do fluxo sanguíneo são úteis para a avaliação de tratamentos e terapias para doenças neurológicas.

Ao realizar este procedimento, certifique-se de sempre seguir as orientações adequadas de segurança a laser.