Функциональная магнитно-резонансная томография зрительной коры головного мозга в зависимости от уровня кислорода в крови

Аннотация

Источник: Галенчик-Чан, А., и др. Функциональная магнитно-резонансная томография (фМРТ) зрительной коры головного мозга с широконаправленной ретинотопической стимуляцией. J. Vis. Exp. (2023).

Видео демонстрирует функциональную магнитно-резонансную томографию (фМРТ) зрительной коры для отображения активности на основе уровня оксигенации крови. Структурные изображения МРТ получаются в качестве анатомических эталонов, за которыми следует сканирование с помощью фМРТ. Зрительные стимулы отображаются для активации ретинотопических нейронов в зрительной коре. Повышенная потребность в энергии этих стимулированных нейронов стимулирует поток насыщенной кислородом крови, снижая уровень дезоксигемоглобина и усиливая сигнал фМРТ для измерения активности.

Протокол

Все процедуры с участием людей были выполнены в соответствии с институциональными, национальными и международными руководящими принципами по благополучию человека и были рассмотрены местным институциональным наблюдательным советом.

1. Подготовка участника

1. Проинформируйте участника о процедуре, рисках и преимуществах сканирования фМРТ и получите его информированное согласие.
2. Убедитесь, что у участника нет противопоказаний к проведению МРТ. Это включает в себя скрининг на кардиостимуляторы, металлические имплантаты или клаустрофобию. Если у вас есть какие-либо сомнения, проконсультируйтесь с квалифицированным радиологом или исследователем и исключите участника из исследования, если какая-либо неопределенность остается.
3. Объясните протокол визуальной стимуляции и необходимость фиксации участников на центральном кресте во время сканирования с помощью фМРТ. Покажите участнику короткую демонстрацию визуальной стимуляции в учебных целях, чтобы ознакомить его с процедурой.
4. Осторожно расположите участника на столе МРТ-сканера, чтобы убедиться, что он чувствует себя комфортно и расслабленно. Предоставьте беруши и/или звукопоглощающую гарнитуру, чтобы уменьшить акустический шум, который будет слышать участник, и защитить его слух.
5. Обездвижите голову участника в задней половине массива катушки головы, используя поролоновую прокладку по бокам головы, чтобы убедиться, что голова правильно иммобилизована, чтобы уменьшить артефакты движения. Используйте систему позиционирования сканера и переместите стол в отверстие сканера.
6. Поместите широкоформатный экран или зеркало на расстоянии 10 см от глаз пациента (Рисунок 1B). Поместите экран размером с отверстие с задней стороны отверстия сканера сразу за катушкой головки. Отрегулируйте положение и угол наклона зеркала/экрана для каждого участника, чтобы добиться постоянного угла обзора.
7. Убедитесь, что участник чувствует себя комфортно на протяжении всего сканирования via через домофон.

2. МРТ-сканирование участника

1. }Запустите сканирование с помощью локализатора с тремя ортогональными плоскостями и настройками и калибровками сканера для регулировки частоты и шимминга.
2. Выполните анатомическое сканирование с быстрым градиентным эхо (MP-RAGE), подготовленное с помощью T1-взвешенной намагниченности, чтобы помочь расположить срезы эхопланарной визуализации (EPI).
3. Создавайте визуальные стимулы, как описано в следующих шагах, используя программу для проведения поведенческих или психологических экспериментов.
4. В начале протокола фМРТ попросите участника зафиксироваться на белом кресте (3° x 3°), который должен находиться поверх серого фона в центре стимулов в течение 10 с.
   ПРИМЕЧАНИЕ: Белый крест будет отображаться до и после каждой парадигмы визуальной стимуляции в течение 10 с. Таким образом, общий тест стимуляции фМРТ для каждой парадигмы составляет 200 с.
5. Представьте первую парадигму визуальной стимуляции (серию вращающихся клиньев) на период 30 с (с угловой скоростью 6°/с) и цикл через шесть периодов. Клиновидные стимулы должны включать в себя 12 кадров вращающихся клиньев (один скан с вращением по часовой стрелке и один с вращением против часовой стрелки), простирающихся до края экрана/зеркала (поле зрения >100°), с контрастным черно-белым (100% контраст) шахматным рисунком с частотой 8 Гц (Рисунок 2A).
6. Снова представьте белый крест в течение 10 с.
7. Повторите шаги 2.4-2.6 со второй парадигмой визуальной стимуляции (серия расширяющихся и сжимающихся колец) в течение 30 с (расширяясь или сжимаясь со скоростью 1,8°/с поля зрения) и циклически повторяя шесть периодов. Кольцевые стимулы должны включать восемь кадров расширяющихся или сужающихся колец (поле зрения >100°) с контрастно-белым (100% контраст) шахматным рисунком с частотой 8 Гц (Рисунок 2B).
8. После завершения фМРТ переместите стол из отверстия сканера, одновременно проинструктировав участника оставаться неподвижным. Снимите зеркало/экран, поместите переднюю часть катушки головки в дополнение к задней и переместите стол обратно в центр сканера.
9. Получите быстрое сканирование локализатора в случае любого движения и получите сканирование MP-RAGE с катушкой с полной головкой.
   ПРИМЕЧАНИЕ: Анатомическое изображение всей катушки головы необходимо для точной регистрации для групповых анализов и реконструкции.

Результаты

Материалы

Список материалов, использованных в этой статье

Имя	Компания	Каталожный номер	Комментарии
3T МРТ-сканер	Siemens
6-32 нейлоновые машинные винты, закругленная головка			} для крепления зеркала/экрана к стержню
8-канальная катушка головной решетки	}Siemens
}Акриловое зеркало	}		}Ширина и длина 25-30 см
E-Prime	}{{}}Психологические программные инструменты		} для подготовки и представления парадигм визуальных стимулов
		Размер должен быть как минимум таким же большим, как отверстие сканера

{{TAG_ 34}} {{TAG_ 60}}Экран обратной проекции