Разработка нейровизуализации фенотипов по умолчанию сетевой режим, в ПТСР: Интеграция состоянии покоя, рабочей памяти и структурные Connectivity

Общая цель данного эксперимента заключается в изучении сети пассивных режимов при посттравматическом стрессовом расстройстве с использованием дополнительных методов нейровизуализации функциональной связности состояния покоя, деактивации, вызванной задачей, и структурной связи. Это достигается путем первого обучения участников выполнению задачи на рабочую память N за пределами сканера, чтобы не перегружать участников, которые могут испытывать беспокойство по поводу процедур исследования, но при этом обеспечить достаточную нагрузку на их рабочую память для визуализации деактивации, вызванной задачей. В качестве второго шага попросите участников лечь в каталку МРТ-сканера мощностью 3 Тесла и наложите подушки на голову, чтобы свести к минимуму движение головы.

Затем, во время получения МРТ-изображений, попросите участников выполнить задание на конец спины, за которым последует четырехминутная презентация о фиксирующем кресте. При этом получаются изображения активности, связанной с задачей, и состояния покоя. Повторите эти шаги, затем попросите участников закрыть глаза во время получения изображений тензора диффузии.

Полученные результаты демонстрируют пространственную закономерность, согласующуюся с основными узлами сети в режиме дефолт, для анализа функциональной связности в состоянии покоя, повышенную активацию исполнительной сети и деактивацию сети в дефолтном режиме во время двух задач на заднюю рабочую память, а также треки белого вещества, соединяющие области сети в дефолтном режиме, полученные во время DTI. Этот метод объединяет функциональные и структурные подходы к нейровизуализации, которые когда-нибудь могут помочь в диагностике ПТСР и связанных с ним психических заболеваний. Традиционные подходы FMRI, связанные с задачей, сочетаются с получением состояния покоя и структурной связности.

Методы исследования будет демонстрировать Луиза Карпентер Vs.Who, научный сотрудник в моей лаборатории. Этот метод может дать представление о функциях и дисфункциях сети с дефолтным режимом. Эти методы также могут быть легко расширены для одновременной характеристики нескольких сетей мозга для оценки того, как психические заболевания влияют на сетевую интеграцию, прежде чем приступать к шагам, описанным в этом протоколе.

Во-первых, получите письменное и информированное согласие и обязательно тщательно проверьте участника на безопасность МРТ. Затем обучите участника выполнять задачу N назад за пределами сканера. Начните первую тренировку, проводите ее с теста на бдительность с нулевыми задними буквами.

Проинструктируйте испытуемого указывать «да» целевому согласному, например прописному или строчному «H», с помощью двухкнопочного поля ответа и «нет» всем остальным согласным. Девять согласных должны отображаться в течение 500 миллисекунд каждая с временем между стимулами 2500 миллисекунд, что в общей сложности составляет 27 секунд. Целевые согласные будут показаны четыре раза в каждом нулевом заднем блоке.

Затем предложите участнику попрактиковаться в двух тестах на истории. Попросите их ответить «да» или «нет» в поле для ответов. После каждого согласного предъявляется, чтобы указать, является ли он таким же или отличным от согласного, который был представлен ранее в ряду.

Покажите участнику последовательность из 15 согласных в течение 500 миллисекунд каждая с интервалом интерра стимула 2 500 миллисекунд, всего 45 секунд. Целевой стимул должен быть показан пять раз. Продолжайте тренировать участника до тех пор, пока его производительность не достигнет не менее 75% на двух задних компонентах Перед сканированием.

Сначала попросите участника снять все металлические предметы, переодеться в одежду, совместимую с МРТ, а затем принести их в комнату с тремя МРТ-сканерами Тесла. Предоставьте беруши для защиты слуха и положите их на кровать сканера, поместите подушки вокруг головы, чтобы свести к минимуму движения головы. Снабдите их совместимым с МРТ боксом для выполнения задачи по восстановлению рабочей памяти, а также сжимающей лампой для остановки сканирования в случае чрезвычайной ситуации.

Также поместите пульсоксиметр на палец для физиологического мониторинга и записи. Затем поместите катушку с 32-канальной головкой и презентационный экран над головой участника, прежде чем переместить его в сканер. Убедитесь, что участник чувствует себя комфортно и может видеть экран.

А затем начните сеанс МРТ. Начните с получения изотропного анатомического изображения мозга с высоким разрешением в один миллиметр. Используйте параметры МРТ с высоким разрешением, как показано здесь.

Затем начните сбор данных МРТ. Затем установите параметры получения изображения FMRI жирным шрифтом на консоли сканера. Использование параметров, приведенных здесь, перед началом функционального сканирования.

Сначала проецируйте инструкции на пациента в течение трех секунд перед каждым заданием на ноль или два. Использование программного обеспечения для представления стимулов. Затем получите изображения FMRI в рабочей памяти с помощью теста NAC.

32-й крест базовой фиксации должен быть представлен пациенту перед каждой из нулевых блокад спины. Это обеспечит основу для сравнения для другого нуля и двух задних блоков. При анализе данных в общей сложности включаются три нулевые задние и три две задние части, а также два базовых блока.

Это должно быть представлено в виде двух отдельных прогонов изображений в уравновешенном порядке. После завершения N обратных парадигм убедитесь, что участник все еще чувствует себя комфортно и готов продолжить сканирование. Затем скажите им, что блок отдыха будет следующим, и скажите им не засыпать.

Используйте программное обеспечение для представления стимулов для отображения фиксирующего креста на экране. Получение изображений состояния покоя в течение следующих четырех минут с использованием тех же настроек FMRI, которые использовались для получения изображений NAC. Затем повторите сбор рабочей памяти еще раз с помощью теста NAC.

Далее необходимо включить параметры получения изображений DTI в консоли сканера для планирования диффузионно-взвешенных изображений с двойным спиновым эхо и градиентами диффузии, приложенными в 64 нелинейных направлениях, частичными эхо и интерполяциями. Обязательно скажите участнику, что сканер может трястись во время последующих последовательностей и что это нормально. Попросите их закрыть глаза и как можно лучше расслабиться в сканере.

Затем получите последовательность DTI. После завершения сканирования. Снимите участника со сканера и поинтересуйтесь о том, как прошел сеанс.

Ответьте на любые вопросы, которые могут у них возникнуть, и поблагодарите их за участие. Обязательно безопасно передайте все данные или попросите компьютер МРТ-сканера записать DBD с изображениями участников и физиологической записью для последующего анализа данных. Наконец, выполните анализ связности в состоянии покоя с анализом связности начальной области, чтобы оценить взаимосвязь между априорно определенными областями для оценки функциональной связности.

Кроме того, используйте программное обеспечение для обработки FMRI для предварительной обработки данных рабочей памяти и общее линейное моделирование на основе вокселей для количественной оценки активности конкретной задачи в каждом мозговом воксле отдельных наборов данных. Результаты, представленные здесь, основаны на данных, собранных с использованием одного и того же подхода к визуализации в двух разных выборках людей с историей детской травмы и жестокого обращения, но без результатов ПТСР в состоянии покоя. Анализ функциональной связности выявил пространственную закономерность, согласующуюся с основными узлами сети стандартного режима, включая медиальную префронтальную кору, заднюю поясную кору, угловую извилину, нижнюю теменную лолу и средние височные области.

Эти сагиттальные разделы иллюстрируют паттерны, связанные с двумя задачами на заднюю рабочую память. Шаблоны активации в исполнительной сети отображаются оранжевым и красным цветами, в то время как режим деактивации сети по умолчанию отображается синим. Здесь мы видим нулевую активность спины, которая обычно сочетается с рабочей памятью для контроля внимания.

Шаблоны активации выделены оранжевым и красным цветом, а деактивация — синим. Очевидно, что здесь происходит некая деактивация сети в режиме по умолчанию с небольшой последующей активацией руководителя. Здесь показана протяженность кленового пучка, выявленная с помощью вероятностной трактографии.

Трехмерную форму и узор этих волокон можно увидеть с помощью поперечных срезов мозга, включенных для визуального ориентира. Это изображение иллюстрирует, как эти волокна проходят через медиальную префронтальную кору и заднюю поясную кору. И, наконец, здесь мы можем видеть, как эти волокна проходят через медиальную временную составляющую сети стандартного режима.

После просмотра этого видео у вас должно сложиться хорошее представление о том, как сочетать мультимодальные подходы к нейровизуализации, такие как приобретение активности, связанной с задачей, с состоянием покоя и структурной связностью. Пытаясь выполнить эту процедуру, важно помнить, что движения участников должны быть сведены к минимуму любой ценой. Это достигается путем прикладывания подушек к голове участника в сканере и частой оценки их комфорта во время процедур сканирования.