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Neuroscience

Neuroimaging फील्ड के पास कार्यात्मक अवरक्त स्पेक्ट्रोस्कोपी (NIRS) Neuroimaging का उपयोग कर वैश्विक बाल विकास का अध्ययन करने के तरीके: ग्रामीण उप सहारा अफ्रीका

Published: February 2, 2018 doi: 10.3791/57165
Automatic Translation
1,2, 3
1Linguistics and Cognitive Science Department, University of Delaware, 2Haskins Laboratories, 3Centre de Recherche et d'Action pour la Paix

Summary

पोर्टेबल neuroimaging दृष्टिकोण (अवरक्त स्पेक्ट्रोस्कोपी के निकट कार्यात्मक) पहले दुर्गम क्षेत्रों में मस्तिष्क के अध्ययन के लिए अग्रिम प्रदान; इधर, ग्रामीण कोटे आइवर. तरीकों और सांस्कृतिक रूप से उपयुक्त neuroimaging प्रोटोकॉल के विकास में नवाचार महत्वपूर्ण गरीबी और दुर्भाग्य के साथ वातावरण में मस्तिष्क के विकास और बच्चों के सीखने के परिणामों के उपंयास अध्ययन परमिट ।

Abstract

पोर्टेबल neuroimaging दृष्टिकोण पहले दुर्गम आबादी के साथ और दूरदराज के स्थानों में मस्तिष्क समारोह और मस्तिष्क के विकास के अध्ययन के लिए नए अग्रिम प्रदान करते हैं । यह कागज बाल भाषा के अध्ययन के लिए अवरक्त स्पेक्ट्रोस्कोपी (fNIRS) इमेजिंग के निकट क्षेत्र कार्यात्मक के विकास से पता चलता है, पढ़ने, और एक ग्रामीण गांव में संज्ञानात्मक विकास कोटे आइवर की स्थापना । तरीकों में नवाचार और सांस्कृतिक रूप से उपयुक्त neuroimaging प्रोटोकॉल के विकास के मस्तिष्क के विकास में पहली बार देखने की अनुमति और बच्चों के अध्ययन के वातावरण में सीखने के परिणामों । यह कागज परिवहन और एक मोबाइल प्रयोगशाला की स्थापना के लिए प्रोटोकॉल को दर्शाता है, प्रयोगशाला neuroimaging बनाम क्षेत्र के लिए विचार पर चर्चा की, और neuroimaging सहमति प्रक्रियाओं के विकास के लिए एक गाइड प्रस्तुत करता है और सार्थक दीर्घकालिक निर्माण स्थानीय सरकार और विज्ञान भागीदारों के साथ सहयोग । पोर्टेबल neuroimaging तरीकों का उपयोग जटिल बाल विकास संदर्भों का अध्ययन करने के लिए किया जा सकता है, जिसमें मस्तिष्क के विकास पर महत्वपूर्ण गरीबी और विपरीत परिस्थितियों का प्रभाव शामिल है । यहां प्रस्तुत प्रोटोकॉल कोटे आइवर, दुनिया कोको का प्राथमिक स्रोत में उपयोग के लिए विकसित किया गया है, और जहां कोको क्षेत्र में बाल श्रम की रिपोर्ट आम हैं । फिर भी, थोड़ा मस्तिष्क के विकास और सीखने पर बाल श्रम के प्रभाव के बारे में जाना जाता है । फील्ड neuroimaging तरीकों की क्षमता के लिए इस तरह के तत्काल मुद्दों में नए अंतर्दृष्टि उपज है, और बच्चों के विकास के विश्व स्तर पर ।

Introduction

पोर्टेबल fNIRS इमेजिंग प्रयोगशाला के बाहर मस्तिष्क समारोह और विकास का अध्ययन करने की क्षमता प्रदान करता है, पहले से दुर्गम सेटिंग्स में या अध्ययन की आबादी के साथ । संज्ञानात्मक तंत्रिका विज्ञान के क्षेत्र में ज्ञान की बहुत इमेजिंग अध्ययन से आता है विश्वविद्यालय या अस्पताल प्रयोगशाला सेटिंग्स में, मुख्य रूप से पश्चिमी देशों में किए गए । डिजाइन करके, यह एक शायद ही कभी बात की-अनुसंधान में समस्या का योगदान: क्या मस्तिष्क के बारे में जाना जाता है की बहुत प्रतिभागियों जिनके लिए (ज्यादातर) पश्चिमी देशों में प्रयोगशाला सेटिंग्स के साथ अध्ययन पर आधारित है सुलभ हैं । यही है, सबसे neuroimaging अनुसंधान प्रतिभागियों जो एक neuroimaging प्रयोगशाला के लिए उचित निकटता में रहते है और दोनों समय और एक अध्ययन में भाग लेने के लिए आवश्यक संसाधनों शामिल है । एक अनुशासन के रूप में, संज्ञानात्मक तंत्रिका विज्ञान मस्तिष्क और कारकों है कि एक बच्चे के पर्यावरण और उनके प्रारंभिक जीवन के अनुभवों1,2,3के शक्तिशाली प्रभाव सहित अपने विकास को आकार को समझने के लिए करना है । तरीकों कि क्षेत्र की क्षमता के लिए मानव अनुभव की एक फुलर रेंज में विकास के अध्ययन को नाटकीय रूप से मस्तिष्क के विकास के बीच जटिल संबंध की समझ अग्रिम कर सकते है और जीवन का अनुभव है कि यह आकार ।

इस कागज क्षेत्र neuroimaging, जो ग्रामीण उप सहारा अफ्रीका, विशेष रूप से दक्षिणी कोटे आइवर में उपयोग के लिए विकसित किया गया था के लिए एक प्रोटोकॉल प्रस्तुत करता है । इस फील्ड neuroimaging रिसर्च प्रोग्राम का उद्देश्य अशिक्षा के उच्च जोखिम वाले एक वातावरण में बच्चों के पठन विकास को समझना था । कोटे d'Ivoire's युवा (15-24 वर्ष) साक्षरता दर ९३% प्राथमिक विद्यालय नामांकन दर4के बावजूद ५३% है । कोटे आइवर कोको का दुनिया का प्राथमिक स्रोत है, और वहां एक अनुमानित १,३००,००० कोको कृषि क्षेत्र में बाल मजदूरों रहे है5। फिर भी, थोड़ा मस्तिष्क के विकास और सीखने पर बाल श्रम के प्रभाव के बारे में जाना जाता है, विशेष रूप से पढ़ने के लिए सीखने । संज्ञानात्मक तंत्रिका विज्ञान के नवीनतम उपकरण, यानी, पोर्टेबल neuroimaging तरीकों को लागू करने, बच्चों के सीखने के परिणामों में मूल्यवान अंतर्दृष्टि उपज सकते हैं । उदाहरण के लिए, fNIRS के साथ फील्ड neuroimaging neurodevelopmental अवधियों की पहचान की अनुमति दे सकता है जिसके दौरान लक्षित शैक्षिक कार्यक्रम या हस्तक्षेप बच्चों के सीखने के परिणामों पर अधिक से अधिक प्रभाव पड़ सकता है ।

fNIRS neuroimaging क्षेत्र अनुसंधान के लिए अच्छी तरह से अनुकूल है । कार्यात्मक चुंबकीय अनुनाद इमेजिंग (fMRI) के लिए इसी तरह, fNIRS मस्तिष्क के hemodynamic प्रतिक्रिया6उपाय । हालांकि, fNIRS विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र पैदा करने के बजाय प्रकाश optodes और प्रकाश डिटेक्टरों उत्सर्जक की एक श्रृंखला का उपयोग करता है. वहां में या परीक्षण के क्षेत्र के पास धातु पर कोई प्रतिबंध नहीं हैं, और कोई बिजली परिरक्षण आवश्यक है, के रूप में electroencephalography (ईईजी) के लिए मामले में । fNIRS का एक महत्वपूर्ण लाभ अपनी पोर्टेबिलिटी (यानी, कुछ प्रणालियों एक सूटकेस में फिट हो सकता है) और उपयोग में आसानी । fNIRS भी बच्चों के साथ प्रयोग करने में आसान है; बच्चे को आराम से प्रयोग के दौरान एक कुर्सी में बैठा है और fNIRS प्रणाली fMRI की तुलना में अच्छी तरह से आंदोलन बर्दाश्त । fMRI के साथ तुलना में, fNIRS भी रिकॉर्डिंग के दौरान deoxygenated (HbR) और oxygenated हीमोग्लोबिन (एचबीओ) के अलग उपाय प्रदान करता है, fMRI जो पैदावार एक संयुक्त रक्त ऑक्सीजन स्तर घनत्व (बोल्ड) उपाय की तुलना में । fNIRS fMRI करने के लिए बेहतर लौकिक संकल्प किया है: नमूना दरों के बीच भिन्न हो सकते हैं ~ 7-15 हर्ट्ज. fNIRS अच्छा स्थानिक संकल्प किया है: मानव प्रांतस्था में रिकॉर्डिंग की ' fNIRS गहराई fMRI से कम है, गहराई में 3 से 4 सेमी के बारे में मापने, जो अच्छी तरह से अध्ययन के लिए अनुकूल है cortical कार्यों, विशेष रूप से शिशुओं और बच्चों को जो वयस्कों की तुलना में पतले खोपड़ी है के साथ3,7,8,9,10।

इस क्षेत्र neuroimaging प्रोटोकॉल के साथ यात्रा और कम संसाधन संदर्भों में एक पोर्टेबल neuroimaging प्रयोगशाला की स्थापना के लिए विचार रूपरेखा । प्रोटोकॉल भी स्थानीय विज्ञान भागीदारों और तरीके जिसके द्वारा इस दृष्टिकोण स्थानीय विज्ञान की क्षमता का निर्माण करने के लिए कार्य करता है के साथ सार्थक, दीर्घकालिक सहयोग के आवश्यक प्रकृति पर प्रकाश डाला गया । भाषा, पठन, और संज्ञानात्मक कार्यों की बैटरी से fNIRS ब्रेन डेटा का संग्रह और विश्लेषण करने के लिए neuroimaging प्रोटोकॉल, इमेजिंग अनुसंधान के लिए सांस्कृतिक रूप से उपयुक्त सूचित सहमति प्रक्रियाएं बनाने के लिए सिफारिशों को शामिल किया गया है । हालांकि इस प्रोटोकॉल प्राथमिक स्कूल ग्रामीण कोटे आइवर में वृद्ध बच्चों के साथ संज्ञानात्मक विकास अनुसंधान के लिए डिज़ाइन किया गया है, प्रोटोकॉल चुनौतीपूर्ण, कम संसाधन वातावरण में किसी भी क्षेत्र neuroimaging अध्ययन के लिए अत्यधिक प्रासंगिक है, और उपंयास के लिए अनुकूलित किया जा सकता संदर्भों.

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Protocol

यहां बताए गए सभी तरीकों को यूनिवर्सिटी ऑफ डेलावेयर के इंस्टीट्यूशनल रिव्यू बोर्ड (आईआरबी) ने मंजूरी दे दी है ।

1. मोबाइल प्रयोगशाला परिवहन और सेटअप

  1. fNIRS उपकरण के साथ यात्रा
    1. परिवहन fNIRS उपकरण ।
      नोट: fNIRS उपकरण एक प्रमुख अंतरराष्ट्रीय एयरलाइन पर जांच सामान के रूप में ले जाया जा सकता है, लेकिन यह दिया एयरलाइन के साथ पुष्टि करने के लिए आवश्यक है । उपकरण प्रतिबंध मूल या गंतव्य देश के अनुसार भिंन हो सकते हैं । वैकल्पिक रूप से, fNIRS उपकरण भेज दिया जा सकता है ।
    2. गंतव्य देश के लिए fNIRS उपकरणों के साथ आयात करने या यात्रा करने की प्रक्रियाओं को जानें, और यदि लागू हो, तो उचित आयात अनुमोदन दस्तावेज़ीकरण प्राप्त करें ।
    3. निरीक्षण के लिए तैयार करते हैं ।
      नोट: अधिकारियों (उदा, परिवहन सुरक्षा प्रशासन) चेक सामान का निरीक्षण करने का अधिकार सुरक्षित रखते हैं । नाजुक fNIRS फाइबर प्रकाशिकी निरीक्षण के दौरान क्षतिग्रस्त हो सकता है । सभी उपकरणों के साथ उपयुक्त प्रलेखन के लिए व्यवस्था ।
  2. क्षेत्र में आवश्यक प्रयोगशाला उपकरण
    1. क्षेत्र में जलवायु की स्थिति के लिए तैयार करते हैं ।
      नोट: क्षेत्र में तापमान और आर्द्रता की स्थिति प्रयोगशाला की स्थापना से काफी भिन्न हो सकती है और प्रयोग के दौरान उपकरण समारोह और दीर्घायु, साथ ही भागीदार आराम को प्रभावित कर सकती है । उच्च आर्द्रता की स्थिति में इलेक्ट्रॉनिक्स ऑपरेटिंग आम तौर पर ६०% से ऊपर है, अधिक नमी के रूप में अधिक क्षरण के लिए अतिसंवेदनशील भागों पर बसा है और धातु के घटकों के साथ प्रतिक्रिया कर सकते हैं । एक इनडोर लैब में आर्द्रता का स्तर (जैसे, एक विश्वविद्यालय के निर्माण के अंदर) 30-50% के बीच आम तौर पर कर रहे हैं । दक्षिणी कोटे आइवर में नमी 80-95% हो सकता है । कम वाट क्षमता मांगों के साथ एक पोर्टेबल एयर कंडीशनिंग इकाई की स्थापना की ।
    2. पर्याप्त विद्युत आपूर्ति सुनिश्चित करें । विद्युत आपूर्ति ग्रामीण सेटिंग्स में उपलब्ध नहीं हो सकता है, या केवल आवर्तक रूप या अपर्याप्त वाट क्षमता के साथ कार्य कर सकते हैं, के बाद से मध्यम आकार इलेक्ट्रॉनिक्स के लिए छोटे बिजली के लिए पोर्टेबल सौर जनरेटर का उपयोग करें । बैकअप पावर के रूप में एक डीजल जनरेटर उपलब्ध कराएं । एक स्थानीय बिजली मिस्त्री जो ग्रामीण संदर्भों में बिजली की आपूर्ति की चुनौतियों से परिचित है रोजगार ।
    3. ऐसे अपारदर्शी और पनरोक छत और दीवारों के साथ एक बड़े अनुकूलित तंबू के रूप में ंयूनतम सेटअप समय के साथ एक उपयुक्त प्रयोगशाला संरचना तैयार करें ।
      नोट: सुविधाएं (जैसे, स्थानीय स्कूल में कक्षा) उपलब्ध होने की संभावना नहीं है, या निविड़ अंधकार और शांत परीक्षण अंतरिक्ष प्रदान करते हैं ।
  3. पोर्टेबल प्रयोगशाला की स्थापना (चित्र 1)
    1. मोबाइल प्रयोगशाला (जैसे, अनुकूलित तम्बू) को इकट्ठा करें । सुनिश्चित करें कि प्रयोगशाला काफी बड़ी है एक मेज पर भागीदार के लिए बैठने को समायोजित करने के लिए, दो experimenters के लिए बैठने, उत्तेजना प्रस्तुति कंप्यूटर, fNIRS डेटा संग्रह कंप्यूटर, fNIRS पोर्टेबल इकाई, तीन आयामी (3 डी) डिजिटलर, और पोर्टेबल एयर कंडीशनर ।

Figure 1
चित्र 1. योजनाबद्ध । (A) प्रयोगशाला सेटअप की योजनाबद्ध । (B) डेटा संग्रह के लिए प्रतिभागी तैयार करना । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।

2. स्थानीय अनुसंधान दल और विज्ञान भागीदार

  1. वैज्ञानिक सहयोग के गठन में निवेश और अनुसंधान के ढांचे के भीतर स्थानीय शोधकर्ताओं को अवसर प्रदान करते हैं ।
  2. inclusivity के प्रयोजन के लिए स्थानीय वैज्ञानिक संस्थाओं के साथ साझेदारी स्थापित करना. स्थानीय स्तर पर साथियों से मांयता प्राप्त करना अंततः क्षेत्र में खोज अनुसंधान संवाद करने के लिए महत्वपूर्ण है ।
  3. किसी भी अनुसंधान गतिविधियों के लिए प्राधिकरण और लाइसेंस प्राप्त करने के लिए संचालित करने से पहले प्रासंगिक स्थानीय अधिकारियों से परामर्श करें । लक्ष्य देश में नैतिक समीक्षा प्रक्रियाओं के साथ परिचित है, और उपयुक्त आवास बनाने के लिए अगर कोई औपचारिक वैज्ञानिक समीक्षा प्रक्रिया जगह में है ।
    नोट: उदाहरण के लिए, उच्च शिक्षा और अनुसंधान मंत्रालय (या तुलनीय सरकारी निकाय) के प्रतिनिधियों से सीधे संवाद और अनुमोदन एक नैतिक समीक्षा प्रक्रिया के एवज में किया जा सकता है ।

३. सूचित सहमति र बालक असेंट

  1. एक सहमति प्रक्रिया है कि सांस्कृतिक रूप से उपयुक्त है और सुनिश्चित करता है कि प्रतिभागियों, उनके परिवारों और समुदायों के अनुसंधान और उनके अध्ययन में भाग लेने के निर्णय के बारे में सूचित कर रहे है विकसित करना ।
  2. ठेठ प्रोटोकॉल विकास में स्थानीय सीमा शुल्क और इतिहास की समीक्षा करें और जिसमें अनुसंधान के लिए आयोजित की जरूरत है समूह के सदस्यों में शामिल हैं ।
    1. अनुसंधान के साथ आगे बढ़ने से पहले स्थानीय नेता (ओं) (जैसे, ग्राम प्रधान, सामुदायिक बड़ों, आदि) से स्पष्ट सहमति प्राप्त करना सुनिश्चित करें ।
      नोट: यह एक पैतृक बेनेडिक्ट द्वारा व्यक्त किया जा सकता है या किसी अंय समुदाय के लिए विशिष्ट साधन से । गांव के प्रमुख से सहमति के बाद, सांस्कृतिक सीमा शुल्क पृथ्वी पर शराब के घनघोर शामिल हो सकते है और पूर्वजों को मंजूरी देने और अनुसंधान गतिविधियों आशीर्वाद पूछ रहे हैं ।
  3. एक और अधिक औपचारिक स्तर पर, माता पिता और शिक्षक समूह जो स्कूल में बच्चों की भागीदारी की गतिविधियों से संबंधित निर्णय लेने के लिए जिंमेदार है की सहमति चाहते हैं । उदाहरण के लिए, माता-पिता-शिक्षक समूह (' Comité de Gestion d'Ecoles-COGES ' कोटे आइवर में) एक प्रमुख हितधारक राष्ट्रीय प्राथमिक शैक्षिक प्रणाली में छात्र के माता पिता द्वारा नियुक्त सदस्यों से मिलकर निर्णय लेने में अपने हितों की रक्षा के लिए और में है अपने बच्चों की शिक्षा से संबंधित अन्य सभी पहलू ।
  4. स्थानीय अधिकारियों द्वारा सभी अनुसंधान कार्यकलापों को अनुमोदित करना, उदाहरण के लिए, पापुलर शिक्षा मंत्रालय या उच्चतर शिक्षा और अनुसंधान मंत्रालय. जिस देश में इस परियोजना को जगह मिलेगी वह एक आईआरबी के माध्यम से नैतिक अनुमोदन के लिए एक औपचारिक प्रक्रिया नहीं है । यह सुनिश्चित करने के लिए विनियमों की जांच करें कि अनुसंधान के लिए नैतिक अनुमोदन प्राप्त करने के लिए सही प्रोटोकॉल का पालन किया जा रहा है ।
    नोट: अनुमोदन प्राप्त करने के समय, कोटे आइवर एक औपचारिक आईआरबी समीक्षा प्रक्रिया नहीं था । इसके एवज में अनुसंधान दल एक आईआरबी आवेदन को शिक्षा मंत्रालय के समक्ष प्रस्तुत करने के लिए सदृश प्रलेखन तैयार करके आगे बढ़ा. कई बैठकों के लिए शिक्षा मंत्रालय, उच्च शिक्षा मंत्रालय, और अनुसंधान के अधिकारियों के साथ व्यवस्था की गई, जहां अनुसंधान टीम के सभी अधिकारियों के लिए प्रस्तावित अनुसंधान योजना, समूह चर्चा और प्रश्न और उत्तर सत्र के बाद प्रस्तुत किया । नैतिक अनुमोदन एक हस्ताक्षरित दस्तावेज़ के रूप में शिक्षा मंत्रालय से सीधे प्राप्त किया गया था विशिष्ट स्कूलों में बच्चों के साथ अनुसंधान के संचालन के लिए प्राधिकरण प्रदान । इस अध्ययन में डेलावेयर के विश्वविद्यालय आईआरबी से नैतिक स्वीकृति प्राप्त हुई ।
  5. एक बच्चे असेंट प्रक्रिया में भाग लेने के बच्चों के लिए सरल शब्दों में अनुसंधान के उद्देश्य समझाओ । स्थानीय समुदाय के एक बच्चे की आज्ञाकारिता, जो मामले में एक बच्चे को भाग लेने या अपनी अनिच्छा के बावजूद एक अध्ययन में भाग लेने के लिए सांस्कृतिक अपेक्षाओं के ऐसा करने के लिए जारी असेंट सकता है उच्च मूल्य सकता है । सुनिश्चित करें कि असेंट प्रक्रिया ध्यान से अनुसंधान में स्वैच्छिक भागीदारी का संचार ।
  6. स्पष्ट रूप से परिभाषित कैसे अनुसंधान प्रतिभागियों को लाभ होगा और अगर वे अनुसंधान में अपनी भागीदारी के लिए मुआवजा प्राप्त होगा । सुनिश्चित मुआवजा दोनों सांस्कृतिक और प्रतिभागियों के लिए उपयुक्त है ।
  7. शोध दल के एक प्रशिक्षित सदस्य द्वारा प्रतिभागी की स्थानीय या पसंदीदा भाषा में सभी सहमति और असेंट प्रक्रियाओं का संचालन करना जो कि भाषा और सांस्कृतिक समूह का सदस्य भी है ।

4. fNIRS खोपड़ी स्थान और माप

  1. सिर माप एकत्रित
    1. प्रत्यक्ष भागीदार एक कुर्सी पर बैठने के लिए, और प्रक्रिया की व्याख्या करने के लिए सिर माप के दौरान की उंमीद है ।
    2. एक मानक टेप उपाय का उपयोग करना, के बीच की दूरियों को मापने: (1) nasion और सिर के चारों ओर इनियन, (2) nasion और इनियन के माध्यम से सिर के ऊपर midline सेंट्रल (Cz)11, और (3) के बीच की दूरी बाएं और दाएं कान तुंगिका के शीर्ष पर जेड के माध्यम से सिर ।
  2. fNIRS कैप और optodes के भागीदार के सिर पर नियुक्ति 3 , 8 , 9 , 12
    1. प्रतिभागी के सिर पर fNIRS optode धारक टोपी प्लेस, खोपड़ी के लिए अंतरराष्ट्रीय 10-20 प्रणाली के लिए टोपी संरेखित11स्थानों । सुनिश्चित करें कि कैप की स्थिति सभी सहभागियों के लिए समान है । टोपी पर अंक संरेखितकरें (जैसे, जांच धारक) खोपड़ी पदों के साथ ।
      नोट: उदाहरण के लिए, frontopolar (FP) स्थिति के लिए सिर पर टोपी के सामने केंद्र । इस स्थिति को nasion के 10% से मेल खाती है-ऊपर की दूरी पर nasion स्थिति के लिए पृष्ठीय इनियन ।
    2. एक पट्टा के साथ टोपी सुरक्षित और सुनिश्चित करें कि भागीदार आरामदायक है ।
  3. 3d डिजिटलर माप
    1. एक बार टोपी की स्थिति में है, भागीदार अभी भी प्रमुख 10-20 प्रणाली खोपड़ी पदों की एक 3 डी डिजिटलर माप प्राप्त करने के लिए स्थिति में बैठने के लिए निर्देश11 और प्रत्येक optode प्लेस धारक ।
    2. 3d डिजिटलर उपकरण की व्यवस्था करें । Cz पर भागीदार के सिर पर एक सेंसर प्लेस और सुरक्षित (यानी, एक लोचदार या बाल गौण का उपयोग कर चिपका), और प्रतिभागी के पीछे दूसरा ब्लॉक सेंसर जगह है । चलो भागीदार एक मेज पर उनकी पीठ के साथ एक कुर्सी में बैठा है । दूसरे संवेदक को टेबल पर सीधे प्रतिभागी के सिर के पीछे रखें । सुनिश्चित करें कि 3 डी डिजिटलर माप प्राप्त करने के दौरान न तो सेंसर चाल.
    3. डेटा संग्रह कंप्यूटर पर मंथन सॉफ़्टवेयर13 खोलें । सुनिश्चित करें कि 3d डिजिटलर सिस्टम को उचित COM पोर्ट के माध्यम से बुद्धिशीलता सॉफ्टवेयर के साथ संचार में है ।
    4. प्रत्येक जांच स्थान के लिए 3 डी डिजिटलर स्टाइलस हटो और चाबी 10-20 प्रणाली पदों (nasion, इनियन, बाएं कान, दाहिने कान, Cz) भर में । प्रत्येक स्थान पर, डेटा संग्रह कंप्यूटर पर विक्षोभ फ़ंक्शन के माध्यम से स्थिति डेटा प्राप्त करें ।
  4. खोपड़ी पर प्रकाश उत्सर्जक optodes और डिटेक्टरों रखकर
    1. 3 डी डिजिटलर डेटा एकत्र कर रहे हैं, के बाद प्रत्यक्ष भागीदार उत्तेजना प्रस्तुति कंप्यूटर के सामने आराम से बैठा जा करने के लिए ।
    2. fNIRS अंतर्निहित सॉफ़्टवेयर का उपयोग करके, उस जांच व्यवस्था का चयन करें जो प्रयोग डिज़ाइन से संबंधित है । fNIRS जांच के लिए पूरे सिर (यानी, पूर्ण सिर कवरेज), या वैकल्पिक रूप से कवर रखा जा सकता है, एक सरणी के हित के सामांय क्षेत्रों में रखा जा सकता है । उदाहरण के लिए, इस प्रोटोकॉल एक 10 x 3 जांच सरणी का इस्तेमाल किया (30 10 जांच की 3 पंक्तियों में व्यवस्था की जांच प्रत्येक) । इस जांच व्यवस्था को अधिक से अधिक करने के लिए रखा गया था वाम गोलार्द्ध भाषा क्षेत्रों और उनके दाएँ गोलार्द्ध homologues, साथ ही ललाट पालि (चित्रा 2).
    3. सुनिश्चित करें कि प्रत्येक जांच (उत्सर्जक और डिटेक्टर) गिने और नंबर प्रणाली जांच व्यवस्था के नक्शे से मेल खाती है ।
    4. एक गाइड के रूप में fNIRS इनबिल्ट सॉफ्टवेयर में optode नक्शे का उपयोग करना, टोपी पर उपयुक्त optode खोलने में प्रत्येक optode जगह है । optode मानचित्र सरणी में प्रत्येक optode के स्थान को इंगित करता है (उदा., 10 x 3) ।
    5. optode और भागीदार की खोपड़ी की नोक के बीच सीधे संपर्क सुनिश्चित करने के लिए रास्ते से बाहर किसी भी बाल हटो ।
    6. सभी optodes स्थिति में हैं के बाद, fNIRS प्रणाली में निर्मित सॉफ्टवेयर का उपयोग कर संकेत गुणवत्ता के लिए जाँच करें ।
    7. पर्याप्त संकेत गुणवत्ता हासिल की है जब तक आवश्यक के रूप में व्यक्तिगत जांच समायोजित करें । एक बार सभी optodes ' सिग्नल गुणवत्ता चेक पारित कर दिया है, प्रयोगात्मक कार्यों के साथ आगे बढ़ें ।

5. प्रायोगिक कार्य

  1. अनुसंधान लक्ष्यों के साथ लाइन में परीक्षण और शर्तों की उचित संख्या के साथ प्रत्येक neuroimaging कार्य डिजाइन । समझते हैं कि neuroimaging कार्य अनुसंधान के उद्देश्य के आधार पर भिन्न होंगे. उदाहरण के लिए, इस प्रोटोकॉल में तीन कार्य उपयोग किए गए थे: (1) एक भाषा संसाधन और पठन कार्य, (2) एक कविता निर्णय कार्य, और (3) एक संज्ञानात्मक लचीलापन कार्य ।
    नोट: प्रक्रिया (और कविता निर्णय कार्य के प्रतिनिधि परिणाम) पर प्रकाश डाला जाता है ।
  2. प्रतिभागी के सिर पर शोर-रद्द headphones प्लेस, fNIRS जांच प्लेसमेंट के साथ हस्तक्षेप नहीं करने के लिए जागरूक किया जा रहा. headphones के प्रतिभागी के लिए श्रवण भाषण उत्तेजनाओं उद्धार होगा, साथ ही किसी भी परिवेश शोर ब्लॉक सुनिश्चित करें.
    नोट: प्रयोगशाला परीक्षण आमतौर पर एक ध्वनि तनु कमरे में जगह लेता है । क्षेत्र प्रयोगशाला परीक्षण शोर नियंत्रण के एक ही डिग्री प्रदान नहीं करता है, और शोर-रद्द headphones सभी प्रतिभागियों के लिए शांत परीक्षण की स्थिति सुनिश्चित कर सकते हैं.
  3. प्रतिभागी को कंप्यूटर मॉनीटर का सामना करने और स्क्रीन के बीच में क्रॉस पर निर्धारण करने, और प्रयोग के दौरान अभी भी रहने का निर्देश दें । सभी प्रयोगात्मक कार्यों को एक कंप्यूटर स्क्रीन पर प्रस्तुत करते हैं ।
  4. कविता निर्णय कार्य
    1. प्रतिभागी को निर्देश दें कि वे headphones के माध्यम से कर्ण रूप से प्रस्तुत शब्द जोड़े को सुनें । प्रतिभागी से संकेत मिलता है कि क्या शब्द जोड़े गाया या नहीं (जैसे, ' cat'-'hat ' या ' cat'-'log ') कुंजीपटल पर एक बटन प्रेस के साथ ।
    2. इस उदाहरण में, किसी इवेंट संबंधित डिज़ाइन का उपयोग करें । प्रतिभागियों को पूरा 12 गैर कविता और 12 कविताएं घबरा अंतर से अलग-उत्तेजना अंतराल के बीच 8 और 17 एस ।
      नोट: कार्य प्रतिभागी के लिए उपयुक्त तरीके से बनाए जाने चाहिए । अध्ययन में यहां संदर्भित, शोधकर्ताओं भाषा की जांच कर रहे थे, संज्ञानात्मक, और बच्चों में पढ़ने के विकास जो बहुत गरीब पाठकों थे । पठन neuroimaging कार्य उन शब्दों के साथ विकसित किया गया है जो न्यूनतम साक्षरता कौशल के साथ एक बच्चे के लिए उपयुक्त होंगे । के रूप में अच्छी तरह से, बच्चों neuroimaging एक पढ़ने के मूल्यांकन पर प्राप्त स्कोर के आधार पर प्रतिमान के लिए चुना गया ।
  5. मंद रोशनी और निर्मित वीडियो कैमरे पर भागीदार रिकॉर्डिंग शुरू करते हैं ।
  6. fNIRS कमांड कंप्यूटर पर fNIRS डेटा रिकॉर्डिंग शुरू, और उत्तेजना प्रस्तुति कंप्यूटर पर कार्य शुरू ।
  7. सभी कार्यों में भागीदार प्रदर्शन मॉनिटर । कार्य और रन के बीच विराम प्रदान करें ।
  8. सुनिश्चित करें कि प्रयोगात्मक उत्तेजनाओं प्रस्तुति कंप्यूटर से ट्रिगर fNIRS कमांड कंप्यूटर द्वारा प्राप्त होता है ।
  9. सभी कार्यों के अंत में, वीडियो और fNIRS डेटा एकत्रित करना रोकें.

6. पद-प्रायोगिक कार्य मापन

  1. प्रत्येक optode को optode धारक कैप से निकालें ।
  2. प्रतिभागी के सिर पर optode धारक कैप की स्थिति को बाधित किए बिना, प्रतिभागी को दूसरी 3d डिजिटलर माप प्राप्त करने की स्थिति में बैठने के लिए निर्देशित करें ।
  3. 3 डी डिजिटलर माप fNIRS खोपड़ी स्थान और माप अनुभाग 4 के रूप में यह सुनिश्चित करें कि प्रयोग के दौरान खोपड़ी की जांच की स्थिति के लिए किसी भी व्यवधान दो स्थिति फ़ाइलों की तुलना द्वारा पता लगाया जा सकता है के रूप में दोहराएँ ।
  4. प्रतिभागी के सिर से optode धारक कैप हटा दें ।
  5. प्रयोग के अंत में, प्रतिभागियों को एक छोटे से उपहार (जैसे, किताबें और स्कूल की आपूर्ति) और उनकी भागीदारी के लिए अनुसंधान टीम के अनुमोदन के साथ प्रदान करते हैं ।

7. डेटा के प्रसार के लिए योजना

  1. समुदाय के सदस्यों और उनके अंतिम अनुवाद के लिए प्रासंगिक स्थानीय अधिकारियों के साथ अनुसंधान के निष्कर्षों की जांच की समस्या को संबोधित नीति में साझा करें ।
    नोट: प्रतिभागियों को सीधे प्रयोग से लाभ नहीं हो सकता है ।
  2. भाग लेने वाले समुदायों के अनुवर्ती यात्राओं के लिए योजनाएं बनाएं । रिपोर्ट और उपकरण है कि स्थानीय शिक्षकों का उपयोग कर सकते है तैयार । उदाहरण के लिए, स्थानीय भाषाओं में बनाए गए किसी भी आकलन को इस क्षेत्र में स्कूल के अधिकारियों को उपलब्ध कराया जाना चाहिए । अध्ययन निष्कर्षों संवाद करने के लिए समुदाय के नेताओं के साथ मिलने के लिए स्थानीय भाषा बोलने वाले शोध दल के सदस्यों को तैयार करें ।
  3. क्षेत्रीय शैक्षणिक पत्रिकाओं में अध्ययन निष्कर्षों को प्रकाशित करने और क्षेत्र की भाषा में, यदि लागू हो तो योजना बनाएँ. उदाहरण के लिए, अध्ययन के निष्कर्षों फ्रेंच में प्रसारित किया जाना चाहिए अगर अनुसंधान Francophone देशों में आयोजित किया गया था ।
  4. के साथ मिलने और अध्ययन के निष्कर्षों की रिपोर्ट देने के लिए सरकारी शाखा है कि अनुसंधान कार्यक्रम के लिए अनुमोदन प्रदान की योजना बनाओ ।

8. बैकअप डेटा

  1. सुनिश्चित करें कि डेटा निर्यात कर रहे है और एकाधिक पोर्टेबल हार्ड ड्राइव के लिए बैकअप, के रूप में ऑनलाइन डेटा भंडारण के लिए इंटरनेट का उपयोग उपलब्ध होने की संभावना नहीं है । इंटरनेट कनेक्टिविटी उपलब्ध होने पर डेटा को ऑनलाइन डेटा संग्रहण में स्थानांतरित करें ।

9. डेटा विश्लेषण

नोट: एकाधिक डेटा विश्लेषण पैकेज fNIRS14के लिए मौजूद हैं । पास के लिए सांख्यिकीय पैरामीट्रिक मानचित्रण-अवरक्त स्पेक्ट्रोस्कोपी (NIRS-एसपीएम)15 , Homer216 (व्यापक रूप से इस्तेमाल किया), और fNIRS toolbox 17,18 (नई और पाने की लोकप्रियता) fNIRS डेटा विश्लेषण के लिए उपयोग किया जाता है । इस प्रोटोकॉल NIRS-एसपीएम का उपयोग कर डेटा विश्लेषण तरीकों की समीक्षा, लेकिन यह शोधकर्ता के विवेक के लिए है विश्लेषण की पसंदीदा विधि का चयन करें ।

  1. NIRS-एसपीएम, संस्करण 415,19का उपयोग कर fNIRS प्रणाली से डेटा का विश्लेषण करें । neuroimaging सुइट SPM8 (http://www.fil.ion.ucl.ac.uk/spm) के लिए यह toolbox एक सामान्य रेखीय मॉडल आधारित विश्लेषण दृष्टिकोण के साथ NIRS डेटा का विश्लेषण करता है और सुपर संकल्प स्थानीयकरण के साथ सक्रियण नक्शे के निर्माण के लिए अनुमति देता है ।
  2. डेटा रूपांतरण एचबीओ और HbR करने के लिए
    1. संशोधित बीयर का प्रयोग करें-Lambert समीकरण (NIRS-एसपीएम के साथ) को एचबीओ और HbR प्रतिक्रिया में परिवर्तन एकाग्रता में ऑप्टिकल घनत्व मूल्यों में परिवर्तित ।
  3. डेटा प्रक्रिया
    1. एक से अधिक विकल्पों का उपयोग करें जो fNIRS डेटा को संसाधित करने के लिए मौजूद है ।
      नोट: Huppert एट अल । 17 शोर के विभिंन स्रोतों के लिए बहुत कठोर तरीकों का प्रस्ताव16। इनमें eigenvector आधारित गति कलाकृतियों की कमी, bandpass फ़िल्टरिंग तकनीक, और eigenvector आधारित डेटा में शारीरिक हस्तक्षेप के लिए स्थानिक सहप्रसरण की कमी (जैसे, श्वसन, रक्तचाप, हृदय गति) शामिल हैं । उंहोंने यह भी fNIRS अनुसंधान और सांख्यिकीय विश्लेषण के लिए निहितार्थ में शोर के स्रोतों पर एक पूरी तरह से टिप्पणी का हिस्सा । fNIRS शोधकर्ता एक दिए गए अध्ययन के लिए सबसे उपयुक्त हैं कि प्रक्रियात्मक अनुप्रयोगों की जांच करनी चाहिए. नीचे, एक विश्लेषण दृष्टिकोण बदतर और Friston20 और जंग एट अल के बाद मॉडलिंग की । 19 प्रस्तुत है ।
    2. क्रम में श्वास, रक्तचाप भिन्नता, vasomotion, या भागीदार आंदोलन कलाकृतियों से उत्पन्न वैश्विक प्रवृत्तियों को दूर करने के लिए एक तरंगिका-न्यूनतम विवरण लंबाई (MDL) trending एल्गोरिथ्म का उपयोग एचबीओ और HbR सांद्रता में परिवर्तन मिटता और सिग्नल-टू-शोर अनुपात19में सुधार ।
    3. डेटा के लिए hemodynamic प्रतिक्रिया समारोह के आकार के साथ एक कम पास फिल्टर लागू करते हैं और लौकिक सहसंबंध को हटाने के लिए बदतर और Friston20 विधि का उपयोग करें ।
  4. मॉडल जनरेशन और सांख्यिकीय विश्लेषण
    1. एचबीओ और समय डेरिवेटिव21के साथ इसी hemodynamic प्रतिक्रिया समारोह के साथ प्रयोगात्मक regressors convolved युक्त HbR के लिए मॉडल उत्पन्न.
      नोट: hemodynamic प्रतिसाद फ़ंक्शन में उच्च cortical क्षेत्रों और सहभागियों के बीच अधिक परिवर्तनशीलता हो सकती है. परिवर्तनशीलता के इन प्रकार के HRF विस्तार लौकिक डेरिवेटिव शामिल करने के द्वारा विश्लेषण मॉडल में समायोजित किया जा सकता है । का प्रयोग करें एक अस्थाई समय में मॉडल मतभेदों को व्युत्पंन के लिए चोटी hemodynamic प्रतिक्रिया21।
    2. का प्रयोग करें NIRS-एसपीएम के लिए मॉडल बनाने के लिए एचबीओ और HbR के विरोध के साथ इतना है कि एक महत्वपूर्ण मॉडल के लिए फिट एचबीओ में वृद्धि हुई एकाग्रता इंगित करता है और HbR के लिए एकाग्रता की कमी हुई5,18।
    3. एक (या कई) regressors के प्रभाव के लिए परीक्षण करने के लिए प्रयोगात्मक प्रासंगिक टीपरीक्षण या एफपरीक्षण विरोधाभासों की स्थापना की (डिजाइन मैट्रिक्स दिया) fNIRS समय श्रृंखला डेटा के मॉडुलन पर.
  5. visualizing परिणाम
    1. एक 3 डी डिजिटलर से डेटा का उपयोग कर मॉंट्रियल स्नायविक संस्थान (MNI) अंतरिक्ष के लिए NIRS चैनलों के स्थानिक पंजीकरण करते हैं ।
    2. सामांय रेखीय मॉडल और सूर्य के ट्यूब फॉर्मूला सुधार22,23के आधार पर एचबीओ, HbR, और कुल हीमोग्लोबिन (THb) के सक्रियकरण नक्शे बनाने के लिए पंजीकृत fNIRS डेटा का उपयोग करें ।
    3. एक उपयुक्त मस्तिष्क टेम्पलेट पर सक्रियण मैप्स लोड. उदाहरण के लिए, हाल ही में Haskins बाल मस्तिष्क एटलस 6-12 साल की उम्र के बीच बच्चों के लिए एक मानकीकृत टेम्पलेट प्रदान करता है24.

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Representative Results

3 डी डिजिटलर (चित्रा 2) द्वारा प्राप्त जांच स्थिति डेटा एक मानक मस्तिष्क टेम्पलेट पर visualized किया जा सकता है । NIRS-एसपीएम के स्टैंड-अलोन पंजीकरण कार्य25का उपयोग करके fNIRS चैनल को MNI स्थान पर पंजीकृत करें । स्थानिक पंजीकरण समारोह MNI निर्देशांक, संरचनात्मक लेबल, और अधिक से अधिक प्रत्येक चैनल द्वारा प्रतिनिधित्व Brodmann क्षेत्रों उत्पन्न करता है.

Figure 2
चित्र 2. डेटा संग्रह । (A) प्रतिभागी के सिर पर fNIRS कैप का प्लेसमेंट और 3d डिजिटलर का उपयोग करके स्थिति डेटा का संग्रह । (ख) अंतरराष्ट्रीय 10-20 प्रणाली को भागीदार के सिर पर टोपी की नियुक्ति का मार्गदर्शन करते थे । (ग) स्थानिक स्थानीयकरण एल्गोरिथ्म साजिश रचने एक्स, वाई, जेड MNI मस्तिष्क टेम्पलेट पर डेटा निर्देशांक । NIRS में 3 डी डिजिटलर डेटा का उपयोग कर खड़े अकेले NIRS पंजीकरण के दौरान उत्पन्न छवि-एसपीएम15,19,25. कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।

जांच की स्थिति डेटा भी प्रांतस्था सतह टेंपलेट या संरचनात्मक एमआरआई मंथन सॉफ्टवेयर का उपयोग कर टेंपलेट पर visualized जा सकता है (चित्रा 3) ।

Figure 3
चित्रा 3. fNIRS जांच । fNIRS जांच (एक) प्रांतस्था की सतह और (ख) MNI संरचनात्मक एमआरआई टेम्पलेट पर visualized । वाम, पृष्ठीय, और सही विचार प्रस्तुत कर रहे हैं । छवियां मंथन सॉफ्टवेयर13का उपयोग कर उत्पंन । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।

यहां, कविता निर्णय कार्य से प्रतिनिधि डेटा (चित्रा 4) दिखाया जाता है । प्रतिभागियों ने इस कार्य के दो हूबहू-संरचित रन पूरे किए. प्रत्येक रन 13 परीक्षणों में निहित; कविता और गैर कविता परीक्षण बेतरतीब ढंग से आदेश दिया गया ।

Figure 4
चित्र 4. कार्य डिज़ाइन । कविता निर्णय कार्य योजना को दिखाया गया है. प्रतिभागियों को लगातार एक निर्धारण पार रीजोलुशन समय समय पर फ्रेंच कविताई या गैर कविता शब्द जोड़े को सुन । यह कार्य दो रन में पूरा किया गया, प्रत्येक में 13 परीक्षण शामिल थे । 13 कविताई और 13 गैर कविताई परीक्षण बेतरतीब ढंग से प्रस्तुत किए गए । प्रत्येक परीक्षण 3 s तक चली; एक 1 एस आईएसआई के साथ शब्द प्रति 1 । नस परीक्षण के बीच बाकी अवधियों की, जो 8-17 s तक चली प्रस्तुति इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए कृपया यहां क्लिक करें ।

3 डी स्थिति डेटा और प्रयोगात्मक डिजाइन डेटा fNIRS समय श्रृंखला डेटा के साथ संयुक्त थे (चित्रा 5) विश्लेषण के लिए प्रयोग के नक्शे से संबंधित महत्वपूर्ण तंत्रिका सक्रियकरण पैटर्न पर एक मानक मस्तिष्क टेंपलेट (चित्रा 6) । प्रतिनिधि एकल विषय डेटा और परिणाम चित्रा 5 और चित्रा 6में दिखाए जाते हैं ।

Figure 5
चित्र 5. प्रतिनिधि समय-श्रृंखला एक fNIRS चैनल से डेटा । (A) रॉ समय-श्रृंखला पूरे कार्य की लंबाई के अनुरूप डेटा (कविता निर्णय कार्य; पहले भागो), सामान्यीकृत नहीं । (B) फ़िल्टर किए गए समय-श्रृंखला डेटा का उपयोग करके तरंगिका रुझान । कविता और गैर कविता परीक्षण ठोस और धराशायी बॉक्स कार, क्रमशः द्वारा संकेत दिया जाता है । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।

इस विषय को छोड़ दिया गोलार्द्ध में अधिक से अधिक सक्रियण दिखाया सुपीरियर लौकिक गाइरस (STG) कविता परीक्षण के दौरान आराम के साथ तुलना (आधार रेखा निर्धारण पार) । औसत एचबीओ और कविता परीक्षण के लिए HbR प्रतिक्रियाओं एक विहित hemodynamic प्रतिक्रिया दिखाने के लिए: एचबीओ सांद्रता और इसी कम HbR सांद्रता उत्तेजना प्रस्तुति के बाद बढ़ती ।

Figure 6
चित्रा 6. प्रतिनिधि एकल-विषय परिणाम । (A) अधिक सक्रियण, बाएँ गोलार्द्ध में आधारभूत (निर्धारण पार) बनाम, सुपीरियर लौकिक गाइरस (STG) के पीछे भाग ओवरले के रूप में गाया जा रहा है परीक्षण के लिए मनाया जाता है । NIRS परिणाम NIRS-एसपीएम15,19,25का उपयोग कर कदमकेदौरान उत्पंन छवि । (ख) एचबीओ (लाल) और HbR (नीले) के लिए घटना से संबंधित waveforms (कवितात्मक परीक्षणों के दौरान) (शब्द जोड़ी उत्तेजनाओं) । छवि Xu है कुई भूखंड औसत समारोह26का उपयोग कर उत्पंन । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।

एकल-विषय परिणाम सहभागियों के बीच भिंन होते है ( चित्र 7देखें) । इस व्यक्तिगत भिंनता अंतर्निहित कार्यात्मक मतभेद या विशिष्ट मस्तिष्क नेटवर्क के संगठन में विकास के मतभेदों को प्रतिबिंबित कर सकते हैं । उदाहरण के लिए, 1 विषय गैर के दौरान वाम अवर ललाट गाइरस क्षेत्र में अधिक से अधिक सक्रियण दिखाया-कविताई परीक्षण बनाम कविता; जबकि 2 विषय ही प्रयोगात्मक विपरीत (गैर कविताई परीक्षण बनाम) के दौरान छोड़ दिया STG क्षेत्र में अधिक से अधिक सक्रियण दिखाया ।

Figure 7
चित्र 7. प्रतिनिधि एकल-विषय समान कंट्रास्ट के लिए दो भिंन सहभागियों से परिणाम । वाम गोलार्द्ध में गैर कविताई परीक्षण बनाम कविताई के लिए अधिक से अधिक सक्रियकरण दोनों A और B. (a) विषय 1 में दिखाया गया है बाएं अवर ललाट गाइरस में अधिक से अधिक सक्रियण दिखाया । (ख) 2 विषय अधिक सक्रियण वाम बेहतर लौकिक गाइरस दिखाया । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।

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Discussion

इस पेपर ने दूरस्थ स्थानों में कम संसाधन संदर्भों के लिए उपयुक्त एक फील्ड neuroimaging प्रोटोकॉल प्रस्तुत किया । इस क्षेत्र neuroimaging प्रोटोकॉल की कुंजी अग्रिम पहली बार के लिए अध्ययन करने की क्षमता है मस्तिष्क समारोह और अध्ययन में इसके विकास (या कभी नहीं से पहले अध्ययन) संदर्भों । इस प्रोटोकॉल में महत्वपूर्ण कदम के साथ यात्रा और बिजली या उपलब्ध सुविधाओं के बिना उष्णकटिबंधीय जलवायु में गुणवत्ता डेटा संग्रह के लिए उपयुक्त एक मोबाइल प्रयोगशाला की स्थापना शामिल है । यह प्रोटोकॉल स्थानीय वैज्ञानिक, शैक्षिक और सरकारी संस्थानों के साथ मजबूत साझेदारी बनाने के लिए एक सामांय गाइड प्रदान करता है, और हम पारस्परिक ज्ञान हस्तांतरण है कि जब सफल दीर्घकालिक भागीदारी के बीच गठन कर रहे है पर प्रकाश डाला स्थानीय और विजिटिंग साइंटिस्ट । सांस्कृतिक रूप से उपयुक्त सूचित सहमति प्रक्रियाओं और परीक्षण प्रोटोकॉल के विकास के लिए दिशानिर्देश अनुसंधान के तरीकों में कई सांस्कृतिक दृष्टिकोण को शामिल करने के उद्देश्य से चर्चा कर रहे हैं । अंतत:, यह प्रोटोकॉल फ़ील्ड डेटा संग्रह और डेटा विश्लेषण के लिए विस्तृत चरण प्रदान करता है ।

स्थानीय विज्ञान सगाई और क्षमता निर्माण के लिए अवसर:

मुख्य चुनौतियों में से एक है कि स्थानीय, विशेष रूप से जूनियर, कोटे आइवर में शोधकर्ताओं के साथ सामना कर रहे है जब वे अपने अध्ययन पूरा अनुभव के साथ अनुभव पर हाथ के लिए अवसर की कमी है शोधकर्ता आकाओं और/ सहयोगियों. इस प्रयोजन के लिए, शोधकर्ताओं को सभी के लिए प्रासंगिक अनुशासनात्मक पृष्ठभूमि से स्थानीय शोधकर्ताओं के साथ मजबूत सहयोग स्थापित करने के प्रयास करना चाहिए, और सभी स्तरों पर प्रशिक्षुओं (स्नातक, स्नातक, postdoctoral) शामिल हैं । प्रशिक्षुओं को स्वतंत्र रूप से और आगे अनुसंधान काम करने के लिए इस अनुभव से प्राप्त अंतर्दृष्टि का लाभ उठा सकते हैं । यह अनुभव भी एक कदम पत्थर के लिए शोधकर्ताओं के रूप में अपनी क्षमता का निर्माण और अंतरराष्ट्रीय स्तर पर अनुसंधान प्रस्तावों और कागज और अनुदान के लिए आवेदन लेखन में उनकी प्रतिस्पर्धा विकसित हो सकता है । स्थानीय शोधकर्ताओं को छोड़कर एक अनुसंधान टीम सफलता का एक कम मौका हो सकता है के रूप में स्थानीय अनुसंधानकर्ताओं सबसे अच्छा स्थानीय सामाजिक और सांस्कृतिक मूल्यों और प्रणालियों, क्षेत्र के भौगोलिक ज्ञान के अलावा बोली जाने वाली स्थानीय भाषाओं में पता चल जाएगा । उनके योगदान स्थानीय वास्तविकताओं को समझने और सफल अनुसंधान परियोजनाओं के लिए सांस्कृतिक रूप से उपयुक्त प्रोटोकॉल डिजाइनिंग में इसलिए बेहद महत्वपूर्ण है ।

सांस्कृतिक-उपयुक्त अनुसंधान के तरीके:

सूचित सहमति प्रोटोकॉल के विकास के लिए विशेष रूप से कोटे आइवर में ग्रामीण सेटिंग्स में अनुसंधान का संचालन महत्वपूर्ण है और उचित दृष्टिकोण अपनाने विफलता अनुसंधान के सफल उपलब्धि को बाधित कर सकते है भले ही अच्छी तरह से इरादे और वैज्ञानिक रूप से दमदार27,28,29,30,31. आम तौर पर, कोटे आइवर में ग्रामीण सेटिंग्स में, एक ग्रामीण पूछ एक सहमति फार्म पढ़ने के लिए और हस्ताक्षर यह शोधकर्ता और भागीदार के बीच किसी भी विश्वास निर्माण तोड़ सकते हैं । वास्तव में, इस प्रक्रिया की कथित औपचारिकता एक मनोवैज्ञानिक दूरी और भागीदार के मन में असुरक्षा की भावना पैदा कर सकता है । इससे किसी स्पष्ट या फिर से सहयोग करने की अनिच्छा प्रकट हो सकती है. इस दृष्टिकोण मौखिक परंपरा का एक लंबा इतिहास जिससे संचार और अधिक लिखा है और निरक्षरता की उच्च दर है कि लक्ष्य समुदायों में पाया जा सकता है से मौखिक है सहित कई कारकों से समझाया जा सकता है । ग्रामीण सेटिंग्स में समुदाय उनके प्रमुख पर भरोसा करते हैं और अपने निर्णय लेने की शक्ति पर भरोसा करते हैं । इसलिए, प्रोटोकॉल प्रस्तुत समुदाय स्तर पर गांव के प्रमुख की सहमति को शामिल किया गया । यह यकीनन व्यक्तिगत सहमति से अधिक सांस्कृतिक महत्वपूर्ण है । इसके अतिरिक्त, प्रतिभागियों और समुदाय के सदस्यों को सीमित या neuroimaging प्रौद्योगिकी या कंप्यूटर के लिए कोई जोखिम था हो सकता है । इसलिए, शोधकर्ताओं को ध्यान में रखना है कि सूचित सहमति प्रक्रिया, और निर्देश, गलत समझा जा सकता है की जरूरत है । fNIRS प्रणाली के समारोह में संदर्भ और उचित भाषा बच्चे प्रतिभागियों और समुदाय के सदस्यों को जो प्रौद्योगिकी के लिए बहुत सीमित जोखिम था हो सकता है आसानी से समझ में सूचित किया जाना चाहिए । इन बातों को दृढ़ता से एक क्षेत्र neuroimaging अनुसंधान परियोजना में शामिल सभी समुदाय के सदस्यों के आराम और विश्वास को प्रभावित कर सकते हैं ।

यहां प्रस्तुत प्रोटोकॉल ने समुदाय के सदस्यों और सरकारी भागीदारों के साथ शोध निष्कर्षों को साझा करने के महत्व पर भी प्रकाश डाला । नीति में शोध निष्कर्षों के अंतिम अनुवाद में निरंतर संवाद सहायता पर बनाया भागीदारी । यह शोध निष्कर्षों का प्रसार और रिपोर्ट देने और, संभवतः, किसी भी उपकरण है कि अध्ययन से परिणाम (जैसे, स्थानीय भाषाओं में मूल्यांकन) साझा करने के लिए पोस्ट डेटा संग्रह क्षेत्र यात्राओं की व्यवस्था करने के लिए आवश्यक है । ग्रामीण सेटिंग्स में भाग लेने वाले समुदायों के अध्ययन पूरा करने और इंटरनेट सेवा और/या कंप्यूटर की कमी को देखते हुए निष्कर्षों के बारे में जानकारी प्राप्त कभी नहीं हो सकता । इसी तरह, देश में शोधकर्ताओं अकादमिक जर्नल सदस्यता और गरीब इंटरनेट कनेक्टिविटी के लिए क्षेत्रीय विश्वविद्यालयों में सीमित पहुँच हो सकता है. प्रकाशित परिणाम एक क्षेत्रीय मंच में साझा किया जाना चाहिए, और एक सुलभ भाषा में उपलब्ध कराया ।

सीमाएं और संभावित चुनौतियां:

यह फ़ील्ड neuroimaging प्रोटोकॉल नियोजित डेटा संग्रह साइट्स के अनुरूप संशोधित किया जाना चाहिए । यहां प्रस्तुत प्रोटोकॉल ग्रामीण कोटे आइवर में प्राथमिक विद्यालय वृद्ध बच्चों के साथ शोध के लिए विकसित किया गया है । हालांकि, यहां उल्लिखित तरीके उपयुक्त नहीं हो सकता है, विशेष रूप से सूचित सहमति प्रक्रियाओं के संबंध में, अंय देशों या कोटे आइवर के अंय क्षेत्रों में भी । शोधकर्ताओं ने जो क्षेत्र neuroimaging आचरण उद्देश्य पहले ध्यान से स्थानीय सीमा शुल्क अनुसंधान और अध्ययन डिजाइन में स्थानीय परिप्रेक्ष्य शामिल करना चाहिए । इसलिए, अध्ययन डिजाइन पर काम कर रहे एक अनुसंधान टीम स्थानीय सांस्कृतिक समूहों से सदस्यों को शामिल करना चाहिए ।

क्षेत्र neuroimaging प्रयोगशाला तरीकों के साथ तुलना में सीमा है । महत्वपूर्ण बात, परीक्षण के वातावरण के नियंत्रण क्षेत्र में काफी कम है । फ़ील्ड neuroimaging शोधकर्ताओं विस्तारित डेटा संग्रह यात्राएं योजना बनानी चाहिए । उष्णकटिबंधीय बारिश, उष्णकटिबंधीय रोगों, नागरिक हमलों, और राजनीतिक अशांति करार के जोखिम काफी अनुसंधान योजनाओं को प्रभावित कर सकते हैं । शोधकर्ताओं ने इस क्षेत्र में सुरक्षा स्तर पर्याप्त है और सुरक्षा स्तर को प्रभावित कर सकते है कि किसी भी स्थिति के लिए अद्यतन के लिए निगरानी सुनिश्चित करने की आवश्यकता है । टीम के सदस्यों के बीच सतत संचार, विशेष रूप से सुरक्षा के स्तर के संबंध में, संभावित खतरों को कम कर सकते हैं ।

भविष्य अनुप्रयोगों और मौजूदा तरीकों के लिए प्रासंगिकता:

इस फील्ड neuroimaging विधि का उपयोग वैश्विक स्वास्थ्य सेटिंग्स में शिशु और बाल विकास पर प्रारंभिक जोखिम के प्रभाव का मूल्यांकन करने के लिए लागू किया जा सकता है । शोधकर्ताओं ने इस दृष्टिकोण का उपयोग ग्रामीण गांबिया और बांग्लादेश में एक शहरी स्लम३२में बाल विकास के अध्ययन के लिए शुरू कर दिया है. ढाका में एक शहरी स्लम में, शोधकर्ताओं fNIRS का उपयोग कर रहे है कैसे पोषण और स्वच्छता के रूप में कारकों की जांच करने के विकास और मस्तिष्क के विकास में योगदान३३। ग्रामीण गांबिया में, शोधकर्ताओं ने fNIRS का इस्तेमाल किया है शिशुओं के संज्ञानात्मक समारोह का अध्ययन, और प्रदर्शन किया है कि fNIRS संसाधन में एक व्यवहार्य इमेजिंग उपकरण-गरीब सेटिंग्स३४,३५है । इस तरह के काम विकासशील दुनिया में बच्चों के विकास में नई अंतर्दृष्टि प्रकट करने के लिए वादा किया है, जो अधिकतर कुपोषण और गरीब स्वच्छता से प्रभावित कर रहे हैं । पोर्टेबल neuroimaging प्रौद्योगिकियों के लिए और अधिक सुलभ हो और कम संसाधन वातावरण में अनुसंधान के लिए लागू होते हैं, इस प्रकार क्षेत्र neuroimaging के लिए कठोर तरीकों की आवश्यकता पर प्रकाश डाला ।

निष्कर्ष:

बैटरी की आपूर्ति की शक्ति पर कार्य करने की क्षमता के साथ पोर्टेबल neuroimaging प्रणालियों हाल ही में उपलब्ध हो गया है । के रूप में इन तकनीकों अपेक्षाकृत नए हैं, बैटरी प्रणालियों के लिए अग्रिम चल रहे सुधार प्रदान करेगा । अंतरराष्ट्रीय वैज्ञानिकों के विविध समुदायों के अनुसंधान इन उपकरणों का उपयोग कर निस्संदेह मोबाइल प्रयोगशाला सेटिंग्स का अनुकूलन के लिए परीक्षण के माहौल का नियंत्रण बढ़ा प्रदान करेगा । अंतरराष्ट्रीय और स्थानीय वैज्ञानिकों और स्थानीय समुदायों के बीच सार्थक सगाई यह सुनिश्चित कर सकते है कि अध्ययन आबादी के सदस्यों के अनुसंधान कार्यक्रमों के विकास में सक्रिय भूमिका निभाई है और उनके समुदायों के हितों का प्रतिनिधित्व करते हैं । केवल इस तरह के सहयोगात्मक और एकीकृत अनुसंधान टीमों के लिए सभी मानव मस्तिष्क विकास का अध्ययन करने के लिए क्षेत्र neuroimaging तरीकों को लागू करने के लिए अच्छी तरह से तैनात किया जाएगा, और दोनों सैद्धांतिक रूप से और व्यावहारिक रूप से प्रासंगिक जानकारी को समझने के उद्देश्य से पता चलता है अविलंब बाल विकास के मुद्दे हों ।

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Disclosures

लेखकों का खुलासा करने के लिए कुछ नहीं है ।

Acknowledgments

यह शोध याकूब फाउंडेशन अर्ली कैरियर फैलोशिप के माध्यम से कश्मीर Jasinska (फैलोशिप संख्या: २०१५ ११८४५५) के माध्यम से संभव बनाया गया था । लेखक भी डेटा संग्रह और क्षेत्र के समर्थन में उनकी सहायता के लिए एक्सल Blahoua, कपड़ा तनोह, मेष आमोन, ब्राईस Kanga, और Yvette Foto स्वीकार करने की इच्छा है । इस शोध कार्यक्रम में अपनी भागीदारी के लिए Moapé, Ananguié, Affery, और Becouefin के परिवारों एवं बच्चों का विशेष धन्यवाद और गांवों का गर्मजोशी से सत्कार करें ।

Materials

Name Company Catalog Number Comments
LIGHTNIRS Main Unit Pack 120V Shimadzu 292-34000-42 Component of the fNIRS system
HOLDER ASSY, ALL- CAP Shimadzu 594-07618-01 Component of the fNIRS system
LIGHTNIRS connection cable Shimadzu 567-10976-11 fNIRS system component
Fiber set for LIGHTNIRS, 1m (8 sets) Shimadzu 567-11350-01 fNIRS system component
Dell Latitude Laptop Shimadzu (from Dell) 220-97322-00 Master computer to run fNIRS applications
PATRIOT SEU (System Electronics Unit) POLHEMUS 1A0453-001 PATRIOT System component
Power Supply POLHEMUS 2C0809 PATRIOT System component
Power Supply cord POLHEMUS 17500B-BLK PATRIOT System component
RS-232 null modem cable POLHEMUS 1C0288 PATRIOT System component
USB cable POLHEMUS 1C0289 PATRIOT System component
RX2 Sensor 10' cable POLHEMUS 4A0492-20 PATRIOT System component
TX2 Source 10' cable POLHEMUS 4A0506-20 PATRIOT System component

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

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Neuroimaging फील्ड के पास कार्यात्मक अवरक्त स्पेक्ट्रोस्कोपी (NIRS) Neuroimaging का उपयोग कर वैश्विक बाल विकास का अध्ययन करने के तरीके: ग्रामीण उप सहारा अफ्रीका
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Jasińska, K. K., Guei, S.… More

Jasińska, K. K., Guei, S. Neuroimaging Field Methods Using Functional Near Infrared Spectroscopy (NIRS) Neuroimaging to Study Global Child Development: Rural Sub-Saharan Africa. J. Vis. Exp. (132), e57165, doi:10.3791/57165 (2018).

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