Summary
وظيفية عبر الجمجمة دوبلر بالموجات فوق الصوتية (fTCD) هي تقنية الموجات فوق الصوتية بسيطة وغير الغازية التي يمكن استخدامها لتقييم lateralization من الوظائف المعرفية ، لغة خاصة ، ومناسبة للاستخدام مع الأطفال.
Abstract
هناك الكثير من علامات الاستفهام حول lateralization الدماغي. على وجه الخصوص ، فإنها لا تزال غير واضحة وهي lateralized جوانب اللغة والقدرة غير اللفظية ، ما إذا كانت هناك أي عيوب المرتبطة أنماط شاذة من lateralization الدماغي ، وعما إذا كان lateralization الدماغي يتطور مع تقدم العمر. في الماضي ، تميل الباحثين المهتمين في هذه المسائل لاستخدام الإنصاف كإجراء وكيل لlateralization الدماغي ، ولكن هذا غير مرضية لأن الإنصاف ليست سوى مؤشر ضعيفة وغير المباشرة لتجانب من الوظائف المعرفية 1. أساليب أخرى ، مثل الرنين المغناطيسي الوظيفي ، هي مكلفة للدراسات واسعة النطاق ، وليس دائما ممكنا مع الأطفال 2.
هنا سنقوم بشرح استخدام الموجات فوق الصوتية وظيفية عبر الجمجمة دوبلر (fTCD) كطريقة فعالة من حيث التكلفة غير الغازية وموثوق بها لتقييم lateralization الدماغي. الإجراء ينطوي على قياس تدفق الدم في الشريان الدماغي الأوسط عبر مسبار الموجات فوق الصوتية وضعت للتو أمام الأذن. عملنا يعتمد على العمل Aaslid رون ، الذي شارك في عرض TCD في عام 1982 ، وKnecht ستيفان Deppe مايكل وزملائهم في جامعة مونستر ، الذي كان رائدا في استخدام قياسات متزامنة من اليسار ووسط اليمين الشريان المخي تدفق الدم ، وابتكر وسيلة لتصحيح لنشاط ضربات القلب. جعل هذا من الممكن أن نرى زيادة واضحة في تدفق الدم في الجانب الايسر من خلال توليد اللغة ، مع lateralization الاتفاق بشكل جيد مع أن الحصول عليها باستخدام وسائل أخرى 3.
الشريان الدماغي الأوسط وإقليم واسع جدا وعائي (انظر الشكل 1) ، والأسلوب لا يقدم معلومات مفيدة حول التوطين في غضون نصف الكرة الغربي. تجربتنا تدل على أنها حساسة بصفة خاصة للمهام التي تنطوي صريحة أو ضمنية إنتاج الكلام. مهمة "المعيار الذهبي" مهمة توليد كلمة (على سبيل المثال أن تعتبره العديد من الكلمات كما يمكنك أن تبدأ مع "ب" الرسالة) 4 ، ولكن هذه ليست مناسبة للأطفال الصغار وغيرهم من ذوي مهارات القراءة والكتابة محدودة. بالمقارنة مع غيرها من أساليب التصوير الدماغ ، fTCD تتأثر نسبيا التحف الحركة من التحدث ، وهكذا ونحن قادرون على الحصول على نتيجة موثوق بها من المهام التي تنطوي على الصور التي تصف 5،6 بصوت عال. تبعا لذلك ، قمنا بتطوير المهمة الصديقة للطفل التي تتضمن النظر في مقاطع الفيديو التي تحكي قصة ، ثم يصف ما كان ينظر إليه.
Protocol
1. fTCD به لتقييم Lateralization اللغة عند الأطفال
- حيثما كان ذلك ممكنا ، ونحن تعريف الطفل مع صور تظهر شخصيات من القصص الفيديو في جلسة منفصلة قبل ادخالها الى نظام دوبلر.
- المهم أن هذا الإجراء يشمل المحاكمات كافية للحصول على مقياس موثوق : مثاليا 20 أو أكثر ، على الرغم من البيانات التي حصلنا عليها مفيدة مع عدد قليل من 10-15 المحاكمات. كل محاكمة ينطوي على فترة من الاسترخاء ، لاستخدامها كخط أساس ، تليها تنشيط اللغة. تتم مقارنة سرعة تدفق الدم خلال فترة التنشيط ضد الأساس. لقد وجدنا أنه من الممكن استخدام هذه الفترة في حين أن الطفل يشاهد بشكل سلبي على 12 مقطع الفيديو الثاني كأساس. هذا يساعد على تجنب الملل. ويتبع خط الأساس لفترة 10 الاستجابة الثانية التي يطلب من الطفل أن يصف ما حدث. ويعقب ذلك فترة راحة 16 ثانية.
- توقيت إجراء مهم من أجل الكشف عن التغييرات في سرعة تدفق الدم بسبب مطالب الأيضية ، والتي قد تستغرق ما يصل إلى 7 ثوان. نستخدم المهام المحوسبة ، وكتب في التقديم أو مطلب ، التي تتحكم في توقيت كل محاكمة. الأهم من ذلك ، هذه البرامج أيضا إرسال نبضات إلى الأجهزة التي تسجل علامة في ملف البيانات دوبلر للإشارة إلى بداية فترة التنشيط. وتستخدم هذه في تحليل البيانات لتحديد فترات من خط الأساس وتنشيط تدفق الدم.
- نستخدم نظام متعدد DOP تسجيل الموجات فوق الصوتية التي تمكن من الجانبين الأيسر والأيمن في نفس الوقت. فمن الأفضل أن يكون نظام متعدد DOP إعداد واستعداد للذهاب قبل وصول المشاركين. تأكد من توصيل التحقيقات إلى نظام متعدد DOP قبل التبديل على. تأكد من توصيل الكمبيوتر التحفيز ، عبر المنفذ المتوازي ، إلى جهاز الكمبيوتر متعدد DOP والبقول ويعتبر من احد على الآخر. تأكد من تعيين مرشح highpass إلى 300 هرتز لكلا الجانبين وتحقق من عمق insonation (45-55 ملم) وقوة الإشارة. النظام ويضع حدودا على المعلمات مختلفة لضمان مستويات يمكن استخدامها الآمن الوحيد.
- يجب تسجيل رمز مشارك في ملفات البيانات متعدد dop في أجل الشرط ، المجموعة ، أو مطابقة البيانات الديموغرافية.
- ثم ينبغي أن يكون النظام مؤقتا أثناء إعداد تحقيقات. تتناول كل مسبار الموجات فوق الصوتية ، مع الجل الذي يوفر الاتصال بين التحقيق والجلد. استخدام كمية سخية من هلام للمحافظة على أفضل اتصال ممكن.
- الآن حان الوقت لبدء الدورة. تحقق ما إذا كان الطفل يحتاج للذهاب إلى المرحاض قبل أن تبدأ! نظهر سماعة الرأس باستخدام حيوانات لعبة ، وتأكد من أن الطفل يدرك ما سيحدث ، وما سوف يطلب منهم القيام بها. من المهم على نحو خاص أنهم يتفهمون الحاجة للحفاظ على الهدوء بعد فترة التنشيط ، بحيث يمكن العودة إلى إشارة خط الأساس. وينبغي أن يجلس الأطفال بشكل مريح كمهمة الكاملة قد تستمر بين 20 و 30 دقيقة والكثير من حركات الجسم الإجمالي يمكن أن تتداخل مع الإشارة دوبلر.
- الجزء الاصعب من هذا الإجراء هو موضع تحقيقات هلام المغطاة. يجب على المستخدمين الجدد أن تدرك أن تأخذ الممارسة لتصبح خبير في هذا الجزء من العملية. هناك جهاز محاكاة مفيدة Aaslid رون التي يمكن أن تساعد في التدريب
( http://www.transcranial.com/ ) ، ولكن أفضل طريقة للتعلم هي التي تمارس على الأصدقاء والزملاء. وبمجرد الانتهاء من تقييم حوالي 10 شخصا ، وسوف تبدأ تجد أنه من الأسهل بكثير. شيء واحد جيدة حول العمل مع الأطفال هو أنه عادة ما يكون من الأسهل العثور على إشارة من الطفل من الكبار ، لأن لديهم أرق الجماجم. - يتم وضع كل تحقيق في إطار الزمني للجمجمة على كل من جانبي الرأس. هذا هو الجزء الأقل سمكا من العظم في الرأس ويوفر أفضل منطقة يمكن من خلالها الحصول على إشارة من الشرايين الدماغية المتوسطة. ويمكن الاطلاع على هذه النوافذ إلى الأمام فقط من كل أذن. عند العمل مع الأطفال ، ويمكن ان يساعد على التقليل من الوقت المحدد ، حتى إذا كان لديك اثنين من المجربين ، واحدة لكل ضبط التحقيق. معظم الأطفال سعداء لمشاهدة دي في دي خلال هذا الجزء من هذا الإجراء ، ولكن من المهم مراقبة سلوك الطفل والتأكد من أنها مريحة ومريحة. إنهاء الدورة إذا كان الطفل يطلب هذا أو إذا كان هناك أي مؤشر على الاستغاثة.
- ثم يتم ضبط موضع تحقيقات من أجل insonate الشريان الدماغي الأوسط. قد يستغرق بضع دقائق قبل أن يتم العثور على إشارة مرضية. هذا وقد صوت إشارة مميزة فضلا عن نمط البصرية التي ينبغي رصدها من الكمبيوتر متعدد DOP.
- الصوت هو سمة ضجيج whooshing انخفاض معدل ضربات القلب المشارك. نمط سمة البصرية هو الارتفاع الحاد يعقبه سقوط الاضمحلال الأسي قبالة التي تكرر أيضا في معدل ضربات القلب. قد يلتقط النشاط من الأوعية الدموية الأخرى ، اعتمادا على عمق insonation واتجاه التحقيق. على عمق حوالي 45 إلى 50 ملم وعادة ما تعمل بشكل جيد في الأطفال. مرة واحدة وقد تم العثور على إشارة قوية ، والحد من سلطة قدر ممكن مع الحفاظ على اشارة جيدة. ويمكن أيضا الحصول على زيادة لتضخيم إشارة ضعيفة.
- مرة واحدة في كل الإشارات عن الشريان الدماغي الأوسط مرضية ، ينبغي أن تتحول الإخراج السمعي للإشارة متعدد DOP أسفل ، وهذا الإجراء يمكن ان تبدأ. المجرب تشرح للطفل أنهم ذاهبون لمشاهدة الفيديو كليب بهدوء. عندما يرون علامة الاستفهام يأتي على الكمبيوتر التي يحتاجونها لمعرفة المجرب بقدر ما يمكن حول ما حدث في الفيديو. عندما يرون صورة للطفل ذاهب 'shhh" يتعين عليهم التوقف عن الحديث فورا والجلوس بهدوء لانتظار الفيديو التالي لبدء (انظر الشكل 2 والأمثلة افي).
- وبدأت بعد ذلك أجهزة التسجيل ، أي تسجيل صوتي لاستجابات السمعية ؛ جنبا إلى جنب مع نظام التسجيل متعدد DOP ، والسيطرة على جهاز الكمبيوتر عرض الحوافز.
- وظيفة المجرب هو ثم لمراقبة الأطفال وإشارة إلى دوبلر) التأكد من أن الطفل هو مريح وحضور لهذه المهمة وب) ضمان أن يتم الاحتفاظ إشارة مناسبة. إشارة دوبلر أبعد ما يكون أقل حساسية للحركة من إشارة الرنين المغناطيسي الوظيفي ، ولكن يمكن أن يكون لا يزال تعطلت بسبب حركات الجسم الإجمالي ، أو اذا كانت هذه التحركات التحقيق. إذا كانت إشارة يصبح تعطلت بشكل كبير ، ينبغي أن توقف الكمبيوتر عرض وإعادة التحقيقات بشكل مناسب. في بعض الأحيان قد يكون من الضروري لتطبيق المزيد من هلام من أجل الحصول على إعادة إنشاء إشارة مرضية. نجد أن الاختبار للأطفال يعمل بشكل أفضل إذا كان أحد مجرب هي المسؤولة عن الحفاظ على الطفل في المهمة وتسجيل ما يقولون ، وغيرها من المراقبين إشارة دوبلر.
- عند الانتهاء من إجراء التجارب ، يمكن إيقاف تسجيل متعدد DOP وإزالة تحقيقات. ومن المفيد أن يكون بعض الأنسجة المتاحة لإزالة أي هلام الزائدة.
- تتم معالجة ملفات البيانات الخام من أجل المقارنة بين اليسار واليمين الاشارات دوبلر. وضعنا برنامجنا مطلب الخاصة استنادا إلى الأساليب التي وضعتها Deppe 7. ويشمل هذا التجهيز أسفل أخذ عينات من البيانات وتصحيح للتقلبات بسبب ضربات القلب. وتستبعد المحاكمات واحد من التحليل إذا تنشيط اليسار أو اليمين خارج نطاق معين ، عادة 70-130 ٪ من سرعة تدفق الدم الأساس. التنشيط في هذه التجارب هي التي يحتمل أن تتأثر عن طريق الاتصال المسبار إشكالية. ويبين الشكل 3 تنشيط نسبي للتحقيق في إشارة لإشارة جيدة ، في حين أن الشكل (4) ، ويظهر حالة فقدان دوري الإشارة.
- الأساس النسبي لمعدل تدفق الدم ، وطرح التنشيط في القناة اليمنى من الجهة اليسرى من أجل تفعيل حساب الفرق (انظر الشكل 5). ويحسب مؤشر lateralization كمتوسط لتنشيط الفرق لجانب واحد إما الثانية من الفرق الأقصى في غضون فترة محددة سلفا من الفائدة. هذه الفترة من 7 إلى الفائدة 17 ثانية بعد بدء الأمر "نقاش" ، التي أشار إليها العلامة المرسلة من الكمبيوتر عرض لملف البيانات المتعددة DOP. والفرق هو تفعيل قنوات اليسار ناقص الحق ، ومؤشرات ايجابية تعكس lateralization lateralization اليسار واليمين يعكس سلبية.
2. ممثل النتائج
الشكل 1 : السطح الخارجي من نصف الكرة المخية ، والتي تبين المناطق التي قدمتها الشرايين الدماغية وردي هو المنطقة التي قدمتها الشريان الدماغي الأوسط. (من : http://en.wikipedia.org/wiki/File:Gray517.png )
ويصور أيضا الخطوط العريضة للمحاكمة تخطيطي تجريبية مع 12 شريط فيديو الأساس الثاني ، 10 فاصل الاستجابة الثانية ، و 16 مرحلة بقية الفترة الثانية من الاهتمام لحساب تجانب : الشكل 2.
الشكل 3. تنظيف تسجيل البيانات من سرعة دوبلر الخام (سم / ثانية) لقنوات الدفع (الأزرق) والحق دوبلر (الحمراء) 130-150 ثانية خلال دورة تجريبية واحدة. كل نبضة مرئية يتوافق مع ضربات القلب واحد. الحدث ظهور علامة تشير إلى عرض الحوافز باللون الأخضر.
الشكل 4. تعطلت تسجيل البيانات من سرعة دوبلر الخام (سم / ثانية) لقنوات الدفع (الأزرق) والحق دوبلر (الحمراء) 400-450 ثانية خلال دورة تجريبية واحدة. علامة تشير إلى بداية الحدث حافزا عرضها في الأخضر. أدلة كبيرة من التسرب مرئيا لكل من القنوات.
ftp_upload/2161/2161fig5.jpg "بديل =" الشكل 5 "/>
الشكل 5. اليسار (الأزرق) والحق (أحمر) وبلغ متوسط قناة (لوحة A) والاختلاف ناقص اليسار اليمين (لوحة B) دوبلر السرعة (سم / ثانية) في جميع المحاكمات مقبول لمجموعة من المشاركين ، وتم ملقن المشاركون ب "نقاش" في 12 ويصور أيضا ثانية ، وخلال الفترة من الفائدة لحساب تجانب باللون الأخضر. أشرطة الخطأ الرمادية المحيطة سرعة الفرق في لوحة تمثل باء الخطأ المعياري للمتوسط.
أمثلة افي : يمكن تحميل الفيديو متواليات أن أقول "Freezefoot" قصة من : http://psyweb.psy.ox.ac.uk/oscci/Miscellaneous.htm
Discussion
وكذلك دراسة التطور الطبيعي ، وكنا به fTCD لدراسة اللغة lateralization في البالغين والأطفال الذين يعانون من اضطرابات النمو اللغة ومحو الأمية 8 و 9. ونحن أيضا مهتمون بتطوير أساليب استخدام fTCD لتقييم lateralization من visuo المكانية قدرات 10 و 11.
Disclosures
الإعلان عن أي تضارب في المصالح.
Acknowledgments
نشكر هوبرتوس لومان لتقاسم خبرته في مجال تقنيات fTCD. وقد تم تمويل هذا العمل من قبل البرنامج ويلكوم ترست منحة لا. 082498/Z/07/2.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Multi-Dop T with Upgrade to 2 Channel MultiFlow Monitoring | Compumedics | 5610 EN | soon to be superseded by digital version |
| Headset | Spencer Technologies, 701–16th Avenue, Seattle,WA 98122 |
References
- Bishop, D. V. M. Handedness and developmental disorder. , Blackwell Scientific, J.B. Lippincott. Philadelphia. (1990).
- Pelletier, I., Sauerwein, H., Lepore, F., Saint-Amour, D., Lassonde, M. Non-invasive alternatives to the Wada test in the presurgical evaluation of language and memory functions in epilepsy patients. Epileptic Disorders. 9, 111-126 (2007).
- Deppe, M., Ringelstein, E. B., Knecht, S. The investigation of functional brain lateralization by transcranial Doppler sonography. NeuroImage. 21, 1124-1146 (2004).
- Knecht, S. Noninvasive determination of language lateralization by functional transcranial Doppler sonography : A comparison with the Wada test. Stroke. 29, 82-86 (1998).
- Lohmann, H., Drager, B., Muller-Ehrenberg, S., Deppe, M., Knecht, S. Language lateralization in young children assessed by functional transcranial Doppler sonography. Neuroimage. 24, 780-790 (2005).
- Bishop, D. V. M., Watt, H., Papadatou-Pastou, M. An efficient and reliable method for measuring cerebral lateralization during speech with functional transcranial Doppler ultrasound. Neuropsychologia. 47, 587-590 (2009).
- Deppe, M., Knecht, S., Henningsen, H., Ringelstein, E. B. AVERAGE: a Windows program for automated analysis of event related cerebral blood flow. Journal of Neuroscience Methods. 75, 147-154 (1997).
- Whitehouse, A. J. O., Bishop, D. V. M. Cerebral dominance for language function in adults with specific language impairment or autism. Brain. 131, 3193-3200 (2008).
- Illingworth, S., Bishop, D. V. Atypical cerebral lateralisation in adults with compensated developmental dyslexia demonstrated using functional transcranial Doppler ultrasound. Brain and Language. 111, 61-65 (2009).
- Whitehouse, A. J. O., Bishop, D. V. Hemispheric division of function is the result of independent probabilistic biases. Neuropsychologia. 47, 1938-1943 (2009).
- Whitehouse, A. J. O., Badcock, N., Groen, M. A., Bishop, D. V. M. Reliability of a novel paradigm for determining hemispheric lateralization of visuospatial function. Journal of the International Neuropsychological Society. 15, 1028-1032 (2009).
