Качественный и сравнительный анализ данных кортикальной активности из функционального эксперимента по ближней инфракрасной спектроскопии с применением блочного дизайна

Интерпретация данных F-N-I-R-S или fNIRS может быть сложной для начинающих пользователей, поскольку данные обычно не поддаются количественной оценке. Наш протокол, использующий два взаимодополняющих метода, обеспечивает лучшее понимание этих данных. Основным преимуществом данного метода является повышение и надежность анализа данных с использованием двух качественных статистических параметрических карт на основе GLM и сравнительных иерархических смешанных моделей для многоканальных систем.

Перед проведением эксперимента с fNIRS поместите устройство fNIRS в темное, бесшумное место и наденьте на голову испытуемого целую записывающую шапочку fNIRS таким образом, чтобы положение, соответствующее центру международной системы 10-20, находилось на держателе головного колпачка под номером 245. Прикрепите маркировочную наклейку к опорным точкам и сфотографируйте голову объекта с точками расположения щупов, включая опорные точки с 15 точек зрения. Расположите 48-канальную систему с 32 оптодами на головной уборке с обеих сторон над лобной и теменной областями в качестве областей интереса и используйте программное обеспечение 3D-дигитайзера для определения пространственной регистрации.

После сканирования данных снимка для всей головы определите пространственные координаты объекта с помощью автоматического измерения и сохраните данные в виде файлов Origin и Others. Чтобы выполнить анализ fNIRS, попросите испытуемого занять удобное положение и попросите его закрыть глаза. Затем сообщите субъекту сигналы начала и остановки и попросите его выполнить задачу по проектированию блоков, сохраняя при этом одну и ту же вертикальную позу для каждой задачи.

Чтобы использовать программное обеспечение NIRS-SPM для выполнения качественного анализа общей линейной модели, запустите программу NIRS-SPM в программном обеспечении MATLAB и выберите опцию системы NIRS во всплывающем меню. Нажмите кнопку «Загрузить». Чтобы определить пространственную регистрацию местоположения канала NIRS, установите флажки Автономно и С 3D-дигитайзером.

В диалоговом окне От реальных координат к пространству MNI используйте диалоговое окно для выбора точки координат и файлов датчиков/каналов координат. Нажмите кнопку Регистрация и выберите точки, чтобы перейти к пространственной оценке. Нажмите OK и спроецируйте координату MNI на визуализированный мозг.

Выберите «Дорсальный вид» и нажмите «Сохранить». В разделе Укажите 1-й уровень выберите имя файла данных NIRS и директорию SPM. Поставьте галочку напротив гемоглобина и выберите укажите дизайн и сек.

Выберите вектор начала и длительности и введите вектор начала, умноженный на продолжительность экспериментальных условий, как указано. Для удаления тренда выберите Wavelet-MDL. Используйте метод предварительного окрашивания, фильтр нижних частот и выберите hrf.

Исправьте последовательную корреляцию, выберите «Нет». Чтобы оценить временные корреляции, проверьте Индивидуальный анализ, чтобы проанализировать одного человека. Чтобы оценить временные корреляции для группы испытуемых, проверьте групповой анализ, а затем рассчитайте карту активации на основе изменений уровня гемоглобина в стандартизированном мозге.

Чтобы выполнить многоканальный сравнительный анализ на основе иерархической смешанной модели, откройте соответствующую программу статистического анализа и преобразуйте текстовый документ об изменениях концентрации оксигенированного и дезоксигенированного гемоглобина в ближайшем файле данных, обработанном с помощью фильтра нижних частот, в файл значений, разделенных запятыми. Используйте команды для создания данных импорта до и после вмешательства для каждого субъекта и выполните команду данных до и после вмешательства для каждого канала, как указано. На основе данных, полученных из выходных результатов, введите в таблицу различия между изменениями, отдыхом и значениями во время выполнения задачи до и после вмешательства для каждого канала.

Затем введите в таблицу степени свободы числителя и знаменателя, а также значения F и P взаимодействующего элемента теста типа три с фиксированным эффектом. В этом репрезентативном групповом анализе 10 пациентов с инсультом наблюдалось увеличение корковой активности первичной моторной коры головного мозга в измеряемом полушарии сразу после роботизированной реабилитации по сравнению с тем, что наблюдалось до тренировки. В этом многоканальном групповом анализе, сравнивающем до и после вмешательства, наблюдалась повышенная активность коры головного мозга в первичной моторной коре после вмешательства, в той же области мозга, что и в NIRS-SPM.

Наши методы могут быть использованы для проведения анализа до и после вмешательства на различные неврологические расстройства, такие как двигательные расстройства, цереброваскулярные заболевания и нервно-психические расстройства. Вместо движений локтями исследователи также могут применять другие задачи по проектированию блоков, такие как движения ногами. Кроме того, наш протокол полезен для выявления эффектов лечения в различных условиях.