Funcional Espectroscopia de Infrarrojo Cercano de las Regiones sensoriales y motoras del cerebro con simultánea cinemática y EMG Supervisión Durante las tareas motoras

Summary

La monitorización de la actividad cerebral durante las tareas motoras verticales es de gran valor cuando se investiga la fuente neural de los trastornos del movimiento. Aquí, demostramos un protocolo que combina la espectroscopia funcional de infrarrojo cercano con el monitoreo continuo de la actividad muscular y cinemática durante 4 tipos de tareas motoras.

Abstract

Hay varias ventajas que la espectroscopía de infrarrojo cercano funcional (fNIRS) presenta en el estudio del control neural del movimiento humano. Es relativamente flexible con respecto al posicionamiento participante y permite algunos movimientos de la cabeza durante las tareas. Además, es de bajo costo, peso ligero y portátil, con muy pocas contraindicaciones para su uso. Esto presenta una oportunidad única para estudiar la actividad funcional del cerebro durante tareas motoras en individuos que están típicamente en desarrollo, así como aquellos con trastornos del movimiento, como la parálisis cerebral. Una consideración adicional en el estudio de los trastornos del movimiento, sin embargo, es la calidad de los movimientos reales realizadas y la posibilidad de, movimientos involuntarios adicionales. Por lo tanto, es necesario un seguimiento simultáneo de ambos cambios en el flujo sanguíneo en el cerebro y los movimientos reales del cuerpo durante las pruebas para la interpretación adecuada de fNIRS resultados. Aquí, se muestra un protocolo para la combinación de fNIRS conmuscular y el seguimiento cinemática durante las tareas de motor. Exploramos la marcha, un movimiento unilateral múltiples articulaciones (ciclismo), y dos movimientos de una sola articulación unilaterales (aislado dorsiflexión del tobillo, y aislado mano apretando). Las técnicas presentadas pueden ser útiles en el estudio tanto de control típicos y atípicos motor, y se puede modificar para investigar una amplia gama de tareas y cuestiones científicas.

Introduction

Imágenes Neural durante las tareas funcionales se ha vuelto más portátil y rentable utilizando espectroscopia de infrarrojo cercano funcional no invasiva (fNIRS) para identificar áreas de actividad cerebral al medir la dinámica del flujo sanguíneo en la corteza. La portabilidad de fNIRS es especialmente útil en el estudio de las tareas verticales y funcionales tales como andar ^1, que no es posible con otras tecnologías como la resonancia magnética funcional (fMRI). Esta capacidad es fundamental en los campos de la neurología y la neurociencia, y podría proporcionar nuevos conocimientos sobre los mecanismos subyacentes a los trastornos del movimiento en los....

Protocol

NOTA: Este protocolo fue aprobado por la Junta de Revisión Institucional de los Institutos Nacionales de la Salud (identificador ClinicalTrials.gov: NCT01829724). Todos los participantes se les da la oportunidad de hacer preguntas y dar su consentimiento informado antes de su participación. En consideración de los cambios en la respuesta hemodinámica causada por el uso reciente de vasodilatadores y vasoconstrictores, se pide a los participantes que se abstengan de alcohol y cafeína durante 24 horas antes del experimento ³ videos de animación .Estas fueron hechas a medida en nuestro laboratorio, pero podrían ser grabadas con otro sonidos o imágenes específi....

Results

Este protocolo coordina la adquisición simultánea de 3 modalidades para capturar el flujo de sangre del cerebro, la actividad muscular eléctrica, y el movimiento cinemático de articulaciones, mientras que un participante realiza tareas de motor (Figura 1).

Figura 1. Ubicación de la sonda. La parte izquierda de esta figura muestra la ubicación apro.......

Discussion

Recolección simultánea de la actividad cerebral de las áreas específicas de la corteza y los datos cuantitativos acerca de cómo una persona se está moviendo presenta un enorme potencial para mejorar nuestra comprensión del control neural de la circulación, tanto en una población con desarrollo típico, así como aquellos con trastornos del movimiento. También hay una amplia aplicación en términos de edades y tareas de movimiento que podrían completarse, ya que los participantes no se limitan a una posición supina, ya que .......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
CW6	TechEn	http://nirsoptix.com/	fNIRS Máquina con número variable de fuentes y detectores, en función del número de módulos incluidos
Sistema MX con diez cámaras de la serie T40	Vicon Motion Systems Ltd., Oxford, Reino Unido	http://www.vicon.com/System/TSeries	Cámaras de captura de movimiento
marcadores reflectantes de 4 mm	Vicon Motion Systems Ltd., Oxford, Reino Unido		Marcadores utilizados por las cámaras de captura de movimiento para localizar optodos fNIRS, Ar, Al, Nz y coordenadas de mano.
marcadores reflectantes de 9,5 mm	Vicon Motion Systems Ltd., Oxford, Reino Unido		Marcadores utilizados por las cámaras de captura de movimiento para localizar coordenadas de brazos y piernas. Los conglomerados se utilizan para los segmentos de las extremidades, y los marcadores con desplazamientos se utilizan para PSIS e Iz para mejorar la fiabilidad en la captura de datos.
Sistema EMG inalámbrico Trigno	Delsys, Inc. Natick, MA	http://www.delsys.com/products/wireless-emg/	Electromiografía
Cinta de correr instrumentada de correa dividida Bertec	Bertec Corporation, Columbus, OH	Cinta	correr
sistema de soporte de peso corporal ZeroG	Aretech, LLC, Ashburn, VA	http://www.aretechllc.com/overview.html	Pista y carro pasivo utilizado para soportar cables, el arnés se puede utilizar para la seguridad del paciente durante las pruebas de marcha
3DS Max 2013	Autodesk, Inc., San Francisco, CA	http://www.autodesk.com/	Software de animación 3D utilizado para animar animales para videos instructivos
Windows	Movie Maker Microsoft Corporation, Redmond, WA		http://windows.microsoft.com/en-us/windows-live/movie-maker software utilizado para combinar imágenes de animación con música
Audacity	de código abierto	http://audacity.sourceforge.net/	Software utilizado para alterar el ritmo musical a la cadencia adecuada