Coleta simultânea de dados de medições de fMRI e fNIRS usando um arranjo de optode de cabeça inteira e canais de curta distância

Sara Sanchez-Alonso; Rebecca R. Canale; Isabel F. Nichoson; Richard N. Aslin

doi:10.3791/65088

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Artigo de método

Coleta simultânea de dados de medições de fMRI e fNIRS usando um arranjo de optode de cabeça inteira e canais de curta distância

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DOI:

10.3791/65088

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20 de outubro de 2023

Sara Sanchez-Alonso¹ , Rebecca R. Canale² , Isabel F. Nichoson¹ , Richard N. Aslin¹^,²^,³

¹Child Study Center, Yale University School of Medicine, ²Department of Psychology, University of Connecticut, ³Department of Psychology, Yale University

Neste artigo

Resumo

Apresentamos um método para coletar simultaneamente sinais de RMf e fNIRS dos mesmos indivíduos com cobertura de fNIRS de cabeça inteira. O protocolo foi testado com três adultos jovens e pode ser adaptado para coleta de dados para estudos de desenvolvimento e populações clínicas.

Resumo

A espectroscopia funcional no infravermelho próximo (fNIRS) é uma metodologia de neuroimagem portátil, mais robusta ao movimento e mais econômica do que a ressonância magnética funcional (fMRI), o que a torna altamente adequada para a realização de estudos naturalísticos da função cerebral e para uso com populações clínicas e de desenvolvimento. Tanto a metodologia fNIRS quanto a fMRI detectam alterações na oxigenação sanguínea cerebral durante a ativação cerebral funcional, e estudos anteriores mostraram alta correspondência espacial e temporal entre os dois sinais. Não há, no entanto, comparação quantitativa dos dois sinais coletados simultaneamente dos mesmos indivíduos com cobertura fNIRS de cabeça inteira. Essa comparação é necessária para validar de forma abrangente as ativações em nível de área e a conectividade funcional em relação ao padrão-ouro de RMf, que, por sua vez, tem o potencial de facilitar as comparações dos dois sinais ao longo da vida. Abordamos essa lacuna descrevendo um protocolo para coleta simultânea de dados de sinais de RMf e fNIRS que: i) fornece cobertura de fNIRS de cabeça inteira; ii) inclui medidas de curta distância para regressão do sinal fisiológico sistêmico não cortical; e iii) implementa dois métodos diferentes para o co-registro opto-couro cabeludo das medidas da fNIRS. Dados de RMf e fNIRS de três indivíduos são apresentados, e recomendações para adaptar o protocolo para testar populações clínicas e de desenvolvimento são discutidas. A configuração atual com adultos permite sessões de varredura por uma média de aproximadamente 40 min, o que inclui varreduras funcionais e estruturais. O protocolo descreve as etapas necessárias para adaptar o equipamento fNIRS para uso no ambiente de ressonância magnética (RM), fornece recomendações tanto para o registro de dados quanto para o co-registro opto-couro cabeludo e discute possíveis modificações do protocolo para se adequar às especificidades do sistema fNIRS disponível para RM-safe. Respostas representativas específicas do assunto de uma tarefa de xadrez intermitente ilustram a viabilidade do protocolo para medir sinais fNIRS de cabeça inteira no ambiente de RM. Este protocolo será particularmente relevante para pesquisadores interessados em validar sinais fNIRS contra fMRI ao longo da vida.

Introdução

A função cognitiva tem sido estudada no cérebro humano adulto por meio de ressonância magnética funcional (RMf) há quase três décadas. Embora a RMf forneça alta resolução espacial e imagens funcionais e estruturais, muitas vezes não é prática para estudos realizados em contextos naturalísticos ou para uso com lactentes e populações clínicas. Essas restrições limitam substancialmente nossa compreensão da função cerebral. Uma alternativa à RMf é o uso de metodologias portáteis mais econômicas e robustas ao movimento, como a espectroscopia funcional no infravermelho próximo (fNIRS)^1,2,3