Abstract
機能的近赤外分光法（fNIRS）は人間の動きの神経制御の研究で提示していることはいくつかの利点がある。これは、参加者の位置に対して比較的柔軟であり、タスクの中にいくつかの頭の動きを可能にする。加えて、その使用に非常に少数の禁忌で、安価な軽量、ポータブルである。これは、典型的には、開発、並びに脳性麻痺のような運動障害を有するものしている個体において、モータ作業時に脳機能活性を研究するためのユニークな機会を提供する。運動障害を研究する追加の考慮事項は、しかし、実行される実際の動きの品質と追加、意図しない動きの可能性である。したがって、両方の血流の脳の変化と試験中の体の実際の運動の同時モニタリングはfNIRS結果の適切な解釈のために必要とされる。ここでは、fNIRSの組み合わせのためのプロトコルを示す運動課題中の筋肉と運動学的モニタリング。私たちは、歩行を探る、一方的な多関節運動（サイクリング）、および2つの一方的なシングルの関節の動き（分離足首背屈、及び孤立した手のスクイズ）。提示された技術は、定型および非定型の両方のモータ制御を研究するのに有用であることができ、タスクおよび科学的問題の広い範囲を調査するために改変することができる。
Introduction
機能タスク中の神経イメージングは、皮質における血流動態を測定することにより、脳活動の領域を特定するための非侵襲的な機能的近赤外分光法（fNIRS）を使用して、よりポータブルかつコスト効率となっている。 fNIRSの移植性は、そのような機能的磁気共鳴画像法（fMRI）などの他の技術では不可能である歩行1、のように直立し、機能タスクの研究に特に有用である。この機能は、神経学と神経科学の分野で重要であり、脳性麻痺（CP）とモータ制御に影響を与える他の神経学的状態の小児および成人における運動障害のメカニズムに新たな洞察を提供することができます。メカニズムを理解することは、減損および活動の制限のソースをターゲットに効果的な介入を設計する能力を向上させます。
運動課題の多くは、fNIRS研究は、これまでに成人の健常者集団の一部とされているicipantsは、特定のタスクとタスクパフォーマンスの監視は目視検査に限定さを指示している。これは典型的な動きやエンゲージメントの高いレベルとのそれらのための十分であるが、運動障害や困難一般的に発展途上の子供たちを含め、長期間、タスクへの出席を持っている人と、参加を検討する際には受け入れられないことができます。これらの場合の脳の活性化の分析を知らせるために、実際に完了した運動パターンの同時監視が必要である。
fNIRSシステムや使用法の包括的なレビューは、使用を導き、これらのシステムの精度と感度を証明するために役立つことが文献2-5に提示されているが、fNIRSデータの収集、処理および解釈の技術的な問題がまだ残っている。髪の色や太さは、光transmiをブロックまたは歪める可能性が最も高い濃い太い毛で、光信号の品質に影響を与えるssion 3,6。毛包密度が最大である頭頂部領域に位置する感覚運動領域を研究する場合に特に関連し、そしていくつかの研究は、非応答者6,7を報告している。十分に確立された国際10/20システムがオプトードの配置のために使用することができますが、必須ではないが、正確に解釈するようにした場合、特に非定型脳解剖学のものの場合には、参加者の解剖学的MRIのオプトードの場所の同時登録が非常に便利です結果。
小児期発症脳損傷で脳の活性化を評価するためのfNIRSの使用はかなり最近のことであるが、一方的な脳性麻痺6,8,9の領域に勢いを増し。上記の課題を考慮して、このプロトコルは、単純な単一の関節のタスクだけでなく、より複雑な全身運動を含むタスクの数、中fNIRS、モーションキャプチャ、および筋電図（EMG）監視を組み合わせた。視覚と聴覚のガイダンスは私たちです参加者の複数の経年注意、タスクのパフォーマンスを改善するために編プロトコルの目標は、一般的に開発している人たちに比べて一方的及び二国間の小児期発症脳損傷を持つもので脳活性化パターンの違いを識別することである。私たちは、メソッドのさまざまなアプリケーションを説明するために、完全な身体の動き（歩行）、二国間の下肢の多関節運動（サイクリング）、および2つの一方的なシングルの関節の動き（分離足首背屈、及び孤立した手のスクイズ）を探る。同じまたは非常に類似したプロトコルは、他の感覚や運動障害または関心のある他のタスクを研究するために使用することができた。
近赤外光の連続波は、カスタム設計された光源 - 検出器構成を使用して、50Hzの速度でfNIRSシステムを用いた感覚運動皮質の上に690 nmおよび830 nmで放射され、検出された。 EMGデータは、1000ヘルツの周波数で無線で収集した。反射マーカの3次元位置であった100Hzの速度で、光学式モーションキャプチャシステムによって収集された。 2つの異なるコンピュータは、データ収集、fNIRS用とモーションキャプチャとEMGのために別のものを取り扱う。データは、各タスクの教育アニメーションを開始するには、マウスボタンプレスに対応する第3のコンピュータからトリガパルスを使用して同期された。歩行以外のすべてのタスクについては、教育アニメーションは漫画の動物のジャンプやキックだけでなく、聴覚信号によって表されるタスク（1ヘルツ）、のペースの視覚的なガイダンスを使用して参加者のパフォーマンスを標準化するために設計されました。
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Protocol
注：このプロトコルは、国立衛生研究所の施設内倫理委員会（：NCT01829724 ClinicalTrials.gov識別子）によって承認された。すべての参加者が質問をしたり、参加する前にインフォームドコンセントを提供する機会を与えられている。血管拡張と血管収縮薬の最近の使用による血行動態応答への変更を考慮して、参加者は3。これらのアニメーションのビデオがカスタム我々の研究室で行われた実験前24時間アルコールやカフェインを控えるように求められますが、他で記録することができた代わりの研究課題に特有の音や画像。
1.前に参加者の到着にルームを設定します。
- モーションキャプチャメーカーの特定のプロセスに応じて実験室の座標にモーションキャプチャカメラを相対的に較正する。カメラ位置は本体の両方にすべてのマーカーの記録を可能にしていることを確認してくださいそしてテストされるタスク時の参加者の頭。較正プロセスは、モーションキャプチャシステムの精度を保証し、任意の運動実験のための標準的な慣行である。反射マーカーを確実に特定することができた17メートル3のおおよその容量で、10のカメラシステムを使用してください。
- モーションキャプチャとfNIRSコンピュータのBNC入力に指示コンピュータからトリガーを接続します。トリガがマウスボタンに接続されていることを確認し、マウスをクリックすると、回路を完成し、auxillaryアナログ入力としてモーションキャプチャ/ EMGデータ収集ボードにとfNIRSデータ取得ボードに同時にパルスを送る。
- ビデオを開始すると、両方のデータ·アクイジション·システム上で同時に電圧変化の原因となるような、命令アニメーションのビデオを実行するコンピュータにUSBポートを介してこのマウスを接続します。
注：EMG信号が自動的にモーションキャプチャソフトウェアによって同期され、保存されているので、ADDITEMGシステムのionalパクは必要ありません。 - 参加者に表示されるように指示するための画面とプロジェクターを設定します。誤選択肢かもしれない不要な項目を削除します。彼らは参加者の動きの完全なビューを持つことになります三脚とデジタルビデオカメラを置きます。
- 反射マーカーがしっかりとプローブの各オプトードの最上部に接続されていることを確認します。
- 例えば、同意と同意のコピー、臨床検査シート、および実験的なノートシート：すべての必要書類を組み立てます。
2.基本的施策
- インフォームドコンセントのプロセスが完了した後、測定し、記録参加者の身長、体重、年齢、および頭囲。
- 示されるように、エディンバラ利き手インベントリ10および他の臨床検査を管理します。レコード·参加者から報告された髪や肌タイプ。
- 両側に後部腸骨棘（PSIS）に反射マーカーを配置。 5回、そして彼らの自己選択した歩行ペースを推定するための試行間で速度を平均 - ラボ間で3を彼らの快適なペースで参加者の散歩を持っている。
3.機能近赤外分光法（fNIRS）セットアップ
注：支援するための十分な実験者や研究スタッフがある場合、これは、EMGとモーションキャプチャーのセットアップと同時に完了することができ、参加者は、複数の人が同時にそれらに近い、快適である場合。
- ナジオン（NZ）とイニオン（Izの）間の距離を測定し、右（Ar）と左（Al）の耳に事前耳点の間。これら二つの対策の中間点の交点が洗えるマーカーを用いて頭皮にマークされているCzを、である。
- オプトードが配置される頭皮を露出させるために三つ編みやポニーテールを使用して、髪の小さな部分からの参加者が長い髪を持っている場合、セクション。
- fNIRSがT上にプローブ置き彼参加者の頭部、Czを、Arで整列するように注意しながら。それは頭皮の上に置かれるように次に離れオプトードの下から髪を移動します。最後に、所定の位置にしっかりオプトードを保持するためにベルクロストラップを取り付けます。
注：このプロトコルでは、1頭の後ろに行くストラップ、額に行く1、および顎の下になり1を持ってキャップを使用しています。オプトードは耳を取り囲む柔軟なプラスチックリングにマジックテープでこのキャップに固定されている。- 参加者は（あまり長さ約2インチより）短い髪を持っている場合、小さな薄いスティックや櫛のプラスチック端とオプトードの間に毛を抜く。
- すべてのオプトードケーブルが平らに横たわっていること、およびオプトードは頭皮の表面にほぼ垂直であることを確認してください。
- 必要に応じて、オプトードの垂直位置合わせを促進するためのオプトードケーブルのグループの下に泡の薄片を置く。
- プローブの快適さについて、参加者と確認し、必要に応じて調整します。彼らの快適さは、実験中の任意の時点で減少した場合の実験者に伝えるように指示。
- 情報源をオンにして、信号を確認してください。
- このシステムでは、690及び830nmの両方の波長で、少なくとも80デシベルの強度とdeltaOD（光学密度変化）の信号ではっきり見える心拍を有する信号を確保する。チャネルは、信号がこれらの基準を満たしていない持っている場合は、その毛を確認する（複数の）オプトードを遮断し、信号強度を最大にするために、必要に応じて、検出器の利得を調整されていない。モーションキャプチャカメラがこの時間の間、オフになっていることを確認してください。
注：その他のfNIRSのマシンは690と830 nmの異なる波長で動作することができる。この場合には、使用されているマシンに最も適切な波長を確認してください。
- このシステムでは、690及び830nmの両方の波長で、少なくとも80デシベルの強度とdeltaOD（光学密度変化）の信号ではっきり見える心拍を有する信号を確保する。チャネルは、信号がこれらの基準を満たしていない持っている場合は、その毛を確認する（複数の）オプトードを遮断し、信号強度を最大にするために、必要に応じて、検出器の利得を調整されていない。モーションキャプチャカメラがこの時間の間、オフになっていることを確認してください。
- ニュージーランド、Izのは、Ar、及びAlに反射マーカーを追加します。まだ保持し、これらとfNIRSオプトードマーカーモーションキャプチャデータの約2秒を収集するために、参加して下さい。それを確認してくださいすべてのマーカーを記録し、必要に応じて追加の試験を集めてきた。これは、カメラとマーカー間の視線を向上させるためにヘッド位置を変更するために参加者を必要とし得る。 1が利用可能な場合は、参加者の個々の構造MRIの確率的な登録のために、分析中にこれらの収集3次元の位置を使用してください。
- モーションキャプチャカメラからの干渉または飽和の検出器を保護するためにfNIRSのオプトードの上に黒いフェルトまたは他の光学的吸収性材料のいくつかの層でカバーを追加する。ケーブルとfNIRSユニットのフロントパネルもよく、同じ光学的に吸収性材料を使用してシールドされていることを確認します。
4.表面電図（EMG）のセットアップ
- 筋収縮の間に解剖学的、触診を使用して各ターゲットの筋肉の筋肉の腹を見つけて、電極配置は、11を案内する。
注：このプロトコルで対象と筋肉がBILが含まateral内側腓腹筋、前脛骨筋、大腿直筋、外側広筋、大腿二頭筋、伸筋橈側手根、と橈側手根屈筋。 - SENIAM 12で推奨されているように、イソプロピルアルコールパッドで清掃後、テープで死んだ皮膚細胞を除去し、そして、シェービングによる筋肉の腹の上のEMG電極配置の準備と、皮膚が乾燥するのを待つ。
- 筋線維の方向を向いEMG電極を配置します。
- 自己接着性のラップでぴったりと包みます。
- 筋肉がアクティブなときに適切な電極配置を確保するために、徒手筋力テストを実行し、信号変化の明確な可視化しながら、コンピュータ上の筋肉の信号を確認してください。
5.モーションキャプチャの設定
- 合弁のランドマークで反射マーカーを配置します。これらには、内側および外側のくるぶし、内側および外側膝関節を含む腸骨棘（ASIS）、後部腸骨棘（PSIS）、橈骨、尺骨ロイド、メディを前方ら上腕骨epicondyl、横上腕骨epicondyl。
- 足、シャンク、太もも、手、そして前腕を含む関心の各セグメント上に、3つ以上のマーカー、またはマーカーの剛体クラスタを配置します。
- 参加者はそのような90°の肩の屈曲と90°の肘屈曲時に腕を立っとして、標準化された位置に静止している間にモーションキャプチャデータの約2秒を収集します。すべてのマーカーがはっきりとカメラに表示されていることを確認してください。
6.歩行タスク
- トレッドミルへの参加者転送を持っている。 fNIRSオプトードケーブルをサポートすることにより、それらを支援して、患者が位置にある後に天井のサポートにケーブルを固定します。患者は転倒のリスクが高い場合、このタスク中に、安全のため、体重支持ハーネスを使用する。
- ゆっくりと設定された条件に慣れて参加者を得るために測定された自己選択した歩行速度に構築、トレッドミルを開始します。ストップまで続い遅い再び。
- 休むまたは移動するか、参加者を頭出しします聴覚フィードバックとアニメーションファイルを設定します。参加者とレビュータスク命令としてまだ残っているためにそれらを伝えると、できるだけリラックスした「休止」期間中とするために、画面上の小さな黒い円に彼らの注意を集中しながら、「タスク」期間中にトレッドミルの設定された速度で歩くことデータ収集の期間。
- ライトを暗くし、モーションキャプチャコンピュータとfNIRSコンピュータ上のデータ収集を開始します。ビデオカメラに記録を開始。
- マウス·トリガーを使用して、このタスクに関連付けられているアニメーションファイルの再生ボタンをクリックします。トリガーはモーションキャプチャとNIRSシステムの両方によって受信されたことを確認してください。
- 彼らは裁判の間、フォーカスポイントを持つように、視界の参加者のラインに位置の黒ドットの画像に切り替えます。
注：それぞれの概要概略図試験は、図2に示されている。
- 彼らは裁判の間、フォーカスポイントを持つように、視界の参加者のラインに位置の黒ドットの画像に切り替えます。
- 参加者のパフォーマンスを監視し、必要に応じて速度、または無関係な随意運動に関するフィードバックを提供する。
- 教育アニメーションの終了時に、モーションキャプチャ、EMG、およびfNIRSシステム、並びにビデオカメラで記録を停止する。参加者に休息や必要に応じて位置をシフトする機会を与える。
7.両側下肢サイクリングタスク
- fNIRSオプトードケーブルをサポートするために、モーションキャプチャマーカまたはEMG電極バンプまたは取り除くしないように注意しながら、可動背中と脚をサポートする台座への参加者の移行を持っている。実験中の快適性を向上させるために、発泡シートクッションを持っている。
- 位置にサイクルフレームを持ち上げて、ストラップ付き台座に固定します。
- ペダルに足を固定し、ペダルに快適で自然な距離を促進するため、必要に応じて、サイクルの位置を調整します。アットサイクルにおける最も遠い点、約10°屈曲で自分の膝を維持する。
注：この時点で、参加者はいくつかのトランクサポートを提供し、休止期間中にリラクゼーションを促進し、半横臥姿勢、になります。 - 「タスク」期間中に約60 rpmで「休止」期間中に、サイクルに静止し、リラックスした可能性として残るためにそれらを言って、参加者とのレビュータスク命令。
- 繰り返しますが6.4から6.7のステップ。代わりにドット、プロジェクト休息または視覚と聴覚フィードバックを移動するいずれかの参加者を頭出しします漫画のアニメーションの画像に切り替える。参加者は、現在の裁判で、経過した時間を監視することができない、または残っているように、映画のウィンドウを最大化します。
8.ハンド絞るタスク
- サイクルとサイクル自体から足を除去した後、参加者の前にベッドテーブルを配置し、メイキン参加者の腕が快適な位置にあるテーブルではサポートされていることを確認グラム。
- 「タスク」期間中に約一回秒（1ヘルツ）あたりの柔らかい物体を圧迫する参加者に指示し、「静止」期間中に、できるだけリラックスしたままです。
- 手順を繰り返し7.5。
9.足首背屈タスク
- ベッドテーブルを削除して、参加者のビューに足をもたらすためにアップする台座の足置き部を上げる。
- 参加者の靴と靴下を削除し、適切な位置に足マーカーを交換してください。足首関節の運動を可能にするだけでフォームパッドとの足関節の上にふくらはぎをサポート。
- 「タスク」期間中に秒（1ヘルツ）に約1回自分の足首をdorsiflexする参加者に指示し、「休止」期間中に、できるだけリラックスしたままです。
- 手順を繰り返し7.5。
プロの10.結論トコール
- キャップを外し、圧力や赤みのエリアの皮膚を検査する。
- すべての反射マーカーとEMGユニットを取り外します。
- 自分の時間のために参加者に感謝し、プロトコルの主観的な経験についての彼らの入力を招待。これは正式なアンケート（経頭蓋磁気刺激のための13ガーベイらによって使用されるような）、または将来的に向上させることができ、不快感の一般的な原因を特定するための非公式の議論であることができる。
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Representative Results
このプロトコルは、参加者が運動課題（ 図1）を実行しながら、脳の血流、電気的筋肉活動、および関節の運動学的な動きをキャプチャするために3モダリティの同時取得を調整する。
図1.プローブの場所。この図の左側部分は（青、ブロードマンエリア1,2,3で）感覚野のおおよその位置、（緑の中で、ブロードマンエリア4）一次運動野、および運動前野領域を示し（オレンジ色で、ブロードマンエリア6）。この図の右側部分は、その関連機能（MGHオプティクス事業部15からオープンソースのダウンロード可能）AtlasViewerGUIを使用して生成された。手短に言えば、このプローブ設計はソース、検出器、およびanatoの空間的配置を用いColin47アトラスの表面に登録されたmicalランド（ソースは青丸で赤丸と検出器によって表されます）。すべての光源-検出器ペアの感度プロファイルが皮質およびすべての表面に投影されてモンテカルロ光子移動フォワードモデルは、1×10 8皮膚の材料を通る光の光子、頭蓋骨および脳を起動するために実行されたこの図に同時に表示する。脳の表面上のカラーマップは、プローブの皮質の感度を表す言い換えれば、光源及び検出器（暖かい色はログ10スケールで2桁の範囲で、クーラー色よりもより多くの光子を示す）の下に位置する脳回と脳溝に達するシミュレートされた光子の数。
このプロトコルで使用される光源-検出器の構成の一例を示しており、どのようにそれが脳地図上の基礎となる神経解剖学的構造に関連している。 図2は、このプロトコルで使用されるブロックの設計、ならびにスクリーンショットを概説命令ビデオの。 30秒 - タスクは、20のランダムな長さの残りの期間が散在して8 15秒タスクブロックと、ブロックデザインで実行されます。漫画の動物は、特にミラーニューロンシステム11に係合しないするようになど、非ヒトであるように選択し、オーディオキューは、他のブロックの設計実験10におけるタスクのパフォーマンスを改善することが示されている。歩行タスクは、聴覚信号を有しており、参加者は、それらの前のスクリーンに投影小さな黒丸に集中するように依頼した。
各タスクタイプ図2.各試験の模式図。データ収集は、約6分続く。活動の15秒ブロック（歩行、サイクリング、背屈、または絞り）と（期間中20〜30秒の間の範囲）変数残りの期間があります。教育ビデオを作成しました休むまたは移動する参加者のための視覚と聴覚手がかりと。ペンギン画像は、患者に示す命令ビデオのいずれかから取られる。彼は休憩時間中に地面に残り、タスク期間中に秒当たりの空気1時間にジャンプします。タスクブロックの間に強力な60のBPMペースで各条件、残りの間にリラックスした曲演奏し、チューニングのために提供される音楽もあります。
図3は、タスク実行中に記録された光信号の一例である。データが自動的に* .nirs拡張子を持つファイルに保存し、後でさらに処 理するためにデータ収集コンピュータから転送された。 図4に、関節角度と足首背屈タスクのEMG対策とともに、再構築された骨格モデルの例を示している。骨格モデルと関節角度が作成され、ネクサスとVisual3Dのソフトウェアパッケージを用いて計算される。これらのデータおよびEMGとして処理されていない、との共同ULDは、フィルタリング技術から利益を得ることができるモーション·アーティファクトや他のノイズが含まれている。
分析技術と、収集したデータを解釈するために利用可能なソフトウェアパッケージの広い配列がある。一つの例は、ホメロス14と呼ばれるオープンソースソフトウェアパッケージを使用してfNIRS画像再構成を完了されている。作成されたマップの一例は、収集光学密度信号から解釈することができる活性化情報の種類を示すために、図5に示されている。
光学密度記録の図3の例では 、 このスクリーンショットは、fNIRS機の一種のデータ収集ソフトのものである。それは、fNIRSの情報を配置（右上）、オンとオフを個々のレーザ光源をオンにする能力（左下）、およびOPTIOをプローブ含み各dectector（下中央）のゲインを変更するためのNS。データ可視化ウィンドウで、（左上）、縦のピンクのラインが活動のブロックの開始を表します。トレースの色は右のプローブ配置に示されているチャンネルの色に対応。すべての信号が80デシベルを超えていると、心臓のリズムがあっても光強度信号に、はっきりと見えることに注意してください。
左背屈タスクの図4.例骨格再建、関節角度と筋電図。表さ期間中のタスク期間は、約4.5秒で始まり、19.5秒まで続く。 （13歳）は、この一般的に開発し、個々では、目標と左足首以外の接合部に非常に限られた動きがある。加えて、運動を提供するもの以外の筋肉（前脛骨筋）Aタスクだけでなく、休憩時間に、一般的に静止状態に再。 TA =前脛骨筋。 MG =内側腓腹筋。 RF =大腿直筋、 VLは外側広筋を=; MHは=内側ハムストリングス。
右利きのスクイーズタスク時のfNIRSの活性化マップの図5.例。脳の上に青いボックスは（ 図1も参照）このプローブ設計によってサンプリングおおよその面積を概説。この参加者）は13歳だった、と56センチ頭囲を持っていた。彼らの右手でボールを絞る1一般的に開発する思春期の移動開始後10秒 - 図の右側部分は、期間5中の平均酸素化ヘモグロビン（のHbO）の応答を示す。この図では、このデータは、ホーマー14から発生し、その後、一般的な線形モデルを用いて評価される。青色Sは、タスク期間中に増加したのHbOの表示領域赤い領域間は、活性化を表さない。これは、研究者が酸素および/または脱酸素血流量の大きな変化の領域を同定するために使用する分析及び可視化の一方法である。
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Discussion
皮質の対象地域と人は運動障害を持つものだけでなく、一般的に発展途上の人口の両方で、運動の神経制御の我々の理解を向上させるためのプレゼント多大な可能性を移動する方法についての定量的データから脳活動の同時コレクション。広範なアプリケーションは、参加者が仰臥位に制限されないように、それらが機能的MRIで使用されるように、完了することができ、年齢や運動タスクの面でもある。市場で入手可能ないくつかのモーションキャプチャモーション定量システム、EMGシステム、fNIRSシステムがあり、それらはここで提案のものの代わりに使用することができる - 特定の装置部品、材料リストで示唆したものに限定されるものではない。また、選択されたモーションキャプチャシステムを使用している本体と頭部または非光学的技術の両方のマーカーを局在化するために、測定に十分なボリュームがない場合は、3-D位置追跡スタイラスは、共通の座標系における解剖学的目印に対してオプトードを見つけるために、代わりに使用することができる。それはさらに、心拍数や血圧などの生理学的データを収集することができれば最後に、この情報のHbO及びHBr時系列の分析を知らせるために有用であろう。
プロトコル全体の設定専用のその時間のほぼ半分で、約2時間で完了することができる。少ない時間毛髪を準備するために必要とされるので、髪の短い雄参加者のために、セットアップ時間が少なくてもよい。研究者は、すべての民族、ヘアタイプからのバイアスなしに募集し、有用な信号が3を得ることができなかった個体が存在する場合に報告することが重要である。テストされている人の年齢と注意スパンに応じて、追加のタスクまたはデータ収集の追加のブロックを簡単に追加することができた。しかし、注意することは現在の状態でfNIRS技術のいくつかの制限が重要である。 Cにもかかわらず髪の干渉を低減するareful調製およびケア、髪および皮膚のメラニン含有量は、適切な強度の信号の収集を妨げるいくつかの参加者があってもよい。でも、十分な強度を有するもののうち、観察血行動態応答の明瞭さにばらつきがあるでしょう。これらの問題は、非応答者が特定され、参加者の数の開示は、そのデータ2-5を使用することができなかったテスト方法の明確な報告で、データ解析の際に対処する必要がある。
この特定のプロトコルは、特定の研究課題に適用するための多くの方法で適合させることができる。光源及び検出器の向きは皮質の他の領域をサンプリングするための柔軟性を提供する場所及び構成の点で無限の可能性を有し、高い解像度、またはより疎に配置を容易にするために追加のチャネルのオーバーラップを有する緻密なプローブを作成の大きな領域をカバー皮質表面。 fNIRSの全体的な空間分解能は、fMRIのと比較してより低いままであるが、この制限は、運動タスクを研究する場合は特に、多くの研究用途のためのより少ない限られた環境でfNIRSを使用する能力を上回ることができる。さらに、運動、感覚、または画像の任意の数のタスクは、都合良く、より複雑なシーケンスまたは他の単純な単一の関節の動きを含む提示されたブロックの設計に組み込むことができる。そのようなfNIRSの表面ベースのアプローチと深い取得することができない可能性下肢タスクを考慮して、しかし、思考は、モータホムンクルスに遠位下肢表現の位置を考慮しなければならない。加えて、簡単に参加者にアニメーションや指示を変更することによって統合することができたイベント関連のパラダイム16,17を 、使用した研究があります。これらのパラダイムは、移動ブロック数を多く必要とするが、それらはsの少ない残りを完了することができるO総データ取得時間は、提示されたブロックパラダイムは大きく異なるしない場合があります。
運動学及びEMGデータは、多くの方法で使用することができる。定性的には、それは指示通り、参加者がタスクを完了した有益な確認を提供します。特に注意または運動障害の存在を減少により予想通りの動きではない場合には、これらの信号は、データのブロックを除去する定量的方法として非常に貴重であり得るか、または一般的な線形モデル（GLM）解析における説明変数としてハーヴィーら 18によって示されるようにデータ。 fNIRSのオプトードおよび解剖学的ランドマークの座標を決定することは、参加者の個々の構造MRIへの共同の登録のために必要である。オプトードの場所の共同登録、特に脳損傷と集団で、fNIRS成果の信頼性と神経解剖学的関連性を高める上で重要なステップである。最後に、1は、追加することを検討してください可能性が記録されたデータ内の運動アーチファクトを考慮するための追加のステップとして、ケーブルの動きの追跡。
そのような脳性麻痺などの小児期発症脳損傷は、痙性、筋脱力等の周辺症状の数を引き起こすことが知られており、選択的モータ制御19に低減される。そのような経頭蓋磁気刺激20,21と拡散テンソル画像22,23のような受動電気または脳画像化技術は、皮質組織の変化を示している。 fMRIのは、小さな孤立した動き24-26での活性化の差異を検出するのに有用であったが、タスクのパフォーマンスを監視するMRI環境でチャレンジし、大きなアーチファクトを引き起こす可能性が頭部の小さな動きであることができる。そのようなfNIRSや脳波（EEG）などの神経画像診断法の、特定の相補的または同時使用でこの集団では、基本となるソースについてのより深い理解を得る機会を提供移動の問題、およびモータの介入に関連する進行状況を監視するための追加のツール。
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Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| CW6 | TechEn | http://nirsoptix.com/ | fNIRS machine with variable number of sources and detectors, depending on the number of modules included |
| MX system with ten T40-series cameras | Vicon Motion Systems Ltd., Oxford, UK | http://www.vicon.com/System/TSeries | Motion capture cameras |
| reflective 4 mm markers | Vicon Motion Systems Ltd., Oxford, UK | Markers used by the motion capture cameras to locate fNIRS optodes, Ar, Al, Nz, and hand coordinates. | |
| reflective 9.5 mm markers | Vicon Motion Systems Ltd., Oxford, UK | Markers used by the motion capture cameras to locate arm and leg coordinates. Clusters are used for the limb segments, and markers with offsets are uses for PSIS and Iz to improve reliability in data capture. | |
| Trigno Wireless EMG system | Delsys, Inc. Natick, MA | http://www.delsys.com/products/wireless-emg/ | Electromyography |
| Bertec split-belt instrumented treadmill | Bertec Corporation, Columbus, OH | http://bertec.com/products/instrumented-treadmills.html | Treadmill |
| ZeroG body-weight support system | Aretech, LLC, Ashburn, VA | http://www.aretechllc.com/overview.html | Track and passive trolley used to support cables, harness can be used for patient safety during gait trials |
| 3DS Max 2013 | Autodesk, Inc., San Francisco, CA | http://www.autodesk.com/ | 3-D animation software used to animate animals for instructional videos |
| Windows Movie Maker | Microsoft Corporation, Redmond, WA | http://windows.microsoft.com/en-us/windows-live/movie-maker | software used to combine animation footage with music |
| Audacity | open source | http://audacity.sourceforge.net/ | Software used to alter musical beat to appropriate cadence |
References
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