Imágenes funcionales con Refuerzo, Eyetracking y Monitoreo Fisiológico

Summary

Esta presentación demuestra el uso de resonancia magnética funcional para estudiar los circuitos neuronales que subyacen a la toma de decisiones. Tareas simples de percepción se combinan con los refuerzos del apetito y aversión a investigar cómo los resultados afectan los procesos de decisión.

Abstract

Usamos imágenes cerebrales funcionales (fMRI) para estudiar los circuitos neuronales que subyacen a la toma de decisiones. Para entender cómo afectan los resultados de los procesos de decisión, las tareas simples de percepción se combinan con un refuerzo apetitivo y aversivo. Sin embargo, el uso de refuerzos, tales como jugos y airpuffs puede crear problemas de resonancia magnética funcional. Entrega de reforzador puede provocar movimiento de la cabeza, lo que crea artefactos en la señal fMRI. Refuerzo también puede conducir a cambios en el ritmo cardíaco y la respiración que son mediadas por vías autonómicas. Los cambios en la frecuencia cardíaca y la respiración puede afectar directamente a la fMRI (BOLD) de la señal en el cerebro y pueden ser confundidos con los cambios de la señal que se deben a la actividad neuronal. En esta presentación se muestran los métodos para la administración de los refuerzos de una manera controlada, para la estabilización de la cabeza, y para medir el pulso y la respiración.

Protocol

Configuración del equipo

El primer paso en la dirección y el experimento fMRI es la creación y la comprobación del equipo. Estos pasos se pueden hacer en cualquier orden.

Acondicionamiento de la señal - El escáner se encuentra en una sala eléctrica y blindaje magnético. Todas las señales eléctricas que va de la sala de control para la sala del escáner pasar a través de un panel de filtro para eliminar todas las frecuencias que podrían crear un artefacto en la imagen de RM.

Airpuff - El dispositivo airpuff aplica un soplo controlado de la presión y la duración fija. Cuando se dirige hacia el ojo, esto es desagradable, pero no traumática. El regulador de presión (WPI neumático PicoPump) a una fuente de aire comprimido, que podría ser un tanque de aire, pero nosotros usamos la casa del aire. La presión se ajusta a 30 psi. El tiempo es ajustado para ofrecer una bocanada 50 ms. La válvula solenoide es controlada por una señal de ordenador. La salida del regulador de presión se entrega al sujeto a través de un tubo de plástico 1/6o pulgadas (Tygon). Es importante que el tubo es demasiado largo, o habrá un retraso entre el solenoide de apertura y el tiempo que el aire comprimido llega al extremo del tubo. Por esta razón, el regulador de presión se encuentra dentro de la sala del escáner y las señales de control se alimentan a través de un panel de filtros para asegurar que no hay artefactos de imagen.

Jugo - El dispensador de jugo controla el tamaño y el número de gotas de jugo de entrega a la boca por un tubo de plástico. El dispensador de jugo consta de un depósito, una válvula solenoide controlada por ordenador, y un tubo largo que ofrece el jugo al tema. Todos los componentes electrónicos están fuera de la sala del escáner y por lo tanto no introducir artefactos en la señal de RM. El dispensador de jugo (Instrumentos Crist) se lavaron dos veces por el llenado del embalse y la apertura de la válvula solenoide. A continuación, se llena con la bebida preferida del sujeto. El sistema es probado antes de la digitalización mediante la ejecución de un programa que hace que el equipo para generar una corriente de impulsos de prueba que se traduce en unas gotas de jugo de ser entregados a la materia. El tema verifica que el jugo que fluye.

Mordida bar - El movimiento principal crea varios artefactos en la imagen de resonancia magnética funcional. En este experimento, los sujetos reciben airpuffs que puede provocar movimientos reflejos, y el jugo que se requiere para tragar. Para minimizar el movimiento de la cabeza, un bitebar se utiliza para estabilizar la cabeza. El bitebar está conectado a la bobina de la cabeza de RF. Cada materia tiene una boquilla hecha a la medida de un material termoplástico.

Oxímetro de pulso - FMRI medidas de oxigenación de la sangre (BOLD). Oxigenación de la sangre en el cerebro pueden ser afectados por la actividad neuronal, sino que también puede verse afectada por los latidos del corazón. Para medir los cambios en la oxigenación en relación con el ciclo cardíaco, se utiliza un oxímetro de pulso para medir la oxigenación de la sangre en la punta de los dedos usando un sensor infrarrojo. El oxímetro de pulso es compatible con RM y su señal de salida se alimenta a través de un panel de filtros a la sala de control donde se digitaliza y almacena en el ordenador.

Monitor de gases respiratorios - oxigenación de la sangre también puede verse afectada por la respiración. Medimos la respiración con un monitor de gas respiratorio que mide los niveles de CO2 expirado. RGM es compatible con RM y su señal de salida se alimenta a través de un panel de filtros a la sala de control donde se digitaliza y almacena en el ordenador.

La estimulación visual - Un panel de retroproyección se encuentra en un extremo del escáner llevaba cerca de la ubicación de la cabeza respecto. Temas mirar a la pantalla de proyección trasera a través de un espejo montado en la parte superior de la bobina de la cabeza. Las imágenes se proyectan en la pantalla de proyección trasera de un proyector LCD situado fuera de la sala del escáner. El haz de luz del proyector se dirige dentro de la sala del escáner a través de una manguera de blindaje RF.

Seguimiento de los ojos - Es importante saber dónde está el sujeto está mirando por varias razones. Movimientos de los ojos afecta a la posición de los estímulos visuales en la retina, que afecta a las respuestas visuales en el cerebro. Movimientos de los ojos también puede ser utilizado como un medio para que el sujeto indica una respuesta conductual. Nosotros utilizamos un método llamado "oculografía video infrarrojo" para realizar un seguimiento de los ojos. Según este método, una cámara de infrarrojos se utiliza para realizar el seguimiento del alumno. El emisor de infrarrojos y la cámara están integrados en un par de anteojos especialmente diseñados. Estas son las gafas mismos que proporcionan un estímulo visual. Los datos de las gafas es procesada por un equipo dedicado que convierte las imágenes del ojo en señales analógicas para la posición de los ojos horizontales y verticales.

Preparación tema

Documentación y Consentimiento & ndash, Antes de escanear, cada sujeto debe llenar varios formularios en materia de seguridad y consentimiento.

Hoja plan experimental - La hoja de plan especifica el protocolo experimental y las secuencias de pulso y el orden en que se ejecutan.

Preparación física - Cuando el sujeto está listo para ser escaneado, una de las primeras cosas que hacen es poner en tapones para los oídos para proteger su audición por el ruido de frecuencia alta y escáner de alta. También pusieron en la RM compatible con auriculares para comunicarse tanto con los sujetos en el escáner y ofrecer instrucciones y comentarios durante la sesión de exploración.

El tema pone en su boquilla, que incluye 1 / ¹⁶ pulgadas para la entrega de las líneas de jugos y vigilancia de los gases respiratorios.

El tema se pone las gafas y ajustar MR compatible utiliza para la estimulación visual y el seguimiento de movimientos oculares.

El tema se encuentra en el escáner y la bobina de RF se coloca sobre su cabeza. La boquilla (bitebar) está conectado a la bobina de RF para evitar movimientos de la cabeza.

El tubo airpuff (tygon 1 / 6 pulgadas) se coloca cerca de un ojo con un tubo flexible (loc-line).

El clip de dedo oxímetro de pulso se adjunta a un dedo y se fija con cinta adhesiva.

Procedimiento de escaneado

Secuencias de pulso:

Estructurales: Se utilizan en T1 (imágenes estructurales) que dan una definición clara de la morfología del cerebro de los sujetos. El paciente está en forma pasiva y se mantiene lo más quieto posible durante esta fase, que dura unos 10 minutos.

Funcional: Se utilizan secuencias ponderadas en T2 EPI (imágenes funcionales) para mostrar los cambios en la oxigenación de la sangre que se correlacionan con la actividad neuronal. Es durante esta fase que el sujeto está expuesto al jugo, airpuff, y los estímulos auditivos.

Conectividad: Se utilizó la difusión de las imágenes ponderadas (DWI) para determinar la conectividad estructural entre las regiones del cerebro. El tema simplemente yace inmóvil durante esta fase.