$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
1. Özel Gelişim Engelli Bireyler Tarama Teknikleri:
Bozuklukları, özellikle de çocuk olan kişiler: 1) Başkanı hareket: zor hala tutmak için, kendisi nörogörüntüleme pediatrik popülasyonda tarama ve gelişimsel bozukluğu olan insanlar son derece challenging.The önemli sorunları olabilir MRI kullanarak karmaşık bir teknik olmakla birlikte bir tarama oturumu boyunca fMRI tarayıcı. Bu da verilerin kalitesini etkileyebilir kafa hareketleri neden olabilir; 2) Otistik Çocuklar aşırı duyu hassasiyetleri var ve kapalı alan, sıcaklık ve benzeri, tarayıcı gürültü gibi faktörler tarafından rahatsız olabilir; ve 3 ) Anksiyete ve yeni bir çevre için ayarlanabilir otistik insanlar için zor olabilir. Iyi hazırlanmış değilse, rutin bir değişiklik sorun yaratabiliyor. Bu nedenle, dikkatli bir hazırlık süreci ile yenilikçi prosedürleri iyi verim elde etmek için, toplanan verilerin kalitesini artırmak için ihtiyaç vardır. Biz, bir MRI tarama için bir katılımcı hazırlamak için teori ve pratikte edinilen değerli bilgiler dahil, deney ve katılımcı için keyifli bir tarama işlemi yapmak ve bunlardan bazıları toplanan verileri işlemek için:
- Sosyal Haber Sosyal hikayeleri kısa, roman ve kafa karıştırıcı durumlar autism8 ile çocuklara açıklamak için sıkça kullanılan doğrudan hikayeler . Biz göstermek ve sözlü olarak bizim çalışma sürecinin her adımında tanımlamak için, otistik bireyin bakış açısıyla yazılmış sosyal hikayeler, kullanın. Hikayenin her öğe, hem sözlü ve resimli descriptionsare sağladı. Tarama süreci ile aşina böylece, "benim MR oturumu hakkındaki" başlıklı katılımcı öncesinde kendi tarama günün hikayesi. Hikayenin amacı prosedürün birey anlayışı artırmak ve yeni bir durum ona / onu daha rahat yapmak.
- Tarayıcı Sesler CD kayıt bir tarama oturumu sırasında, MRI tarayıcı sürekli yüksek sesler üretir ve bu bazı otistik bireyler için caydırıcı olabilir. Participantsto tarayıcı gürültü iklime alıştırmak için, katılımcılar (tarama gün önce), tarayıcı tarafından yapılan sesler bir kayıt gönderebilirsiniz.
- Mock MR Tarayıcı. MRI tarama oturumunda katılımcı ile dışarı atılır Phillips MRI tarayıcısı inşa sahte bir tarayıcı kullanarak taklit eder. Bu gerçek bir tarama oturumu gerçekçi bir yaklaşım sağlar. Optometri, UAB Bölümü'nde yer alan bu alay tarayıcı, kullanımı katılımcı tarayıcı ortamına alışmış sağlar.
- Tur öncesi MRG Scanner Tarama MRI tarama başlamadan önce, katılımcı, tarayıcı ve hatta kısaca tarayıcı yatağına almak için bir fırsat verilir . Genellikle, bu korku ve anksiyete gibi araştırmacılar tarayıcıya katılımcının tepkisi ile ilgili olarak davranışsal bilgi sağlamak hafifletmek için yardımcı olur. Bu tür reaksiyonlar genellikle katılımcı olasılıkla, katılımcı tarayıcı gider tüm scan.Before tamamlamak ister değerli, ama sezgisel ve nitel, bilgi sağlamak, o / o bir soyunma odasında eşyalarını bırakır ve aynı zamanda metal kullanılarak kontrol edilir metal dedektör.
- Çocuk dostu MR Tarayıcı yapma tüm taramaları için, biz UAB Civitan Uluslararası Araştırma Merkezi'nde bulunan Siemens 3.0 Tesla Allegra MRG Tarayıcı. Bu katılımcılar için daha az korkutucu bir kafa sadece bir tarayıcı. (Pediatrik nüfus için) mümkün olduğu kadar çocuk dostu olarak tarayıcı çevre yapmak için, tarayıcının yanı sıra hayvanları, çizgi film karakterleri, vb kolayca çıkarılabilir çıkartmalar ile dekore edilmiş olabilir, biz onları korumak için katılımcılara renkli battaniye Tarayıcının sıcak. Dekorasyon tarayıcı ise genellikle özel ilgi alanlarına (örneğin, tren) sahip otistik çocuklar için, bu çıkarları dikkate alınmalıdır.
- Filmler ve Çizgi Filmler kullanın: anatomik ve DTI görüntü elde etme, katılımcı tarayıcı bir görevi gerçekleştirmek için gerek yoktur . Bu taramalar sırasında, katılımcılar, en sevdikleri film ya da çizgi dizi birkaç dakika izlerken seçenek verilmiştir. Görevleri hoş bir mola vermenin yanı sıra, bu katılımcı için tarama süreci daha keyifli olmasına yardımcı olur.
2. Tarayıcı ile iletişim Stimulus Sunum Yazılımı ve Button Tepki Cihazlar kullanın:
- Deneysel görevler E-Prime (Psikoloji Yazılım Araçları, Pittsburgh, PA) uyaran sunum yazılımı kullanılarak programlanır. Onlar basın için gereklidir ne olacak düğmeleri tarayıcı görmek ve ne aşina böylece tarama oturumu öncesinde, katılımcı, bir dizüstü bilgisayar görevleri kısa versiyonları uygulamaları.
- Tsorar Entegre Fonksiyonel Görüntüleme Sistemi (IFI'LARIN İnvivo Corporation, Orlando, FL) yüklenir ve tarama paradigması ile senkronize edilir. IFI'LARIN sistemi katılımcı arkasında bir perde üzerine görsel uyaranlara proje yardımcı tarayıcı, baş bobinine bağlı bir ayna aracılığıyla katılımcı manzaralı.
- Kontrol odasında çift monitör araştırmacılar tarama sırasında sunulan deneysel görevler veya filmleri seçmek için izin ve katılımcı tepkileri izlemek (tepki süresi ve performans doğruluğu da dahil olmak üzere).
- Katılımcılar, ses duymak için izin MR uyumlu kulaklık giyim, araştırmacılar 'talimatları dinlemek, hem de tarayıcı rahatsız edici gürültüyü azaltmak. Kulaklıkların yanı sıra, kulaklıklar gürültü tarayıcının daha da azaltmak için sağlanır.
- Her bir eli bağlı bir fiber optik düğmesine yanıt cihaz katılımcı görev sorulara yanıt verir. IFI'LARIN sistemi tarama zamanlama ile birlikte her bir yanıt zamanlaması yanı sıra, bu yanıtları kaydeder.
- "Sıkmak top" bir acil durumda o / o tarama devam etmek istemiyor katılımcıya verilir. Bu topa basarak kontrol odasına araştırmacılar hemen katılımcı almak isteyen bir alarm ayarlayabilirsiniz.
3. Otistik Katılımcılar Beyin tepkiler Statik ve Dinamik Görsel Uyaranlar kullanın:
Mükemmel bir deney tasarımı, herhangi bir bilimsel çalışma için kritik olsa da, katılımcılar ile bir akor çarpıcı özellikle beyin görüntüleme, kazanılmış verileri üzerinde önemli bir etkiye sahip olabilir. Uyaranlara katılımcının kavrama düzeyinde olmalı ve deney, kısa, kesin, ve eğlenceli olmalıdır. Dikkatten bu unsurların verilmez ise, veri kalitesi olumsuz etkilenebilir. Özel bakım yenilikçi uyaranlara oluşturarak deneysel görevleri zorlu ve zevkli hale getirmek için denemek için alınır.
- Mental durum atıf katılımcı tepkiler, sosyal etkileşim anlatan gibi video gibi dinamik görsel uyaranlara kullanılır. Kısa ve eğlenceli olmasının yanı sıra, bu uyaranlara gerçek toplumsal dünyada dilimleri ve sosyal biliş ile ilişkili beyin cevapları araştırmak için uygun bir arena sağlamak.
- Gibi farklı vücut hareketleri gösteren sopa rakam karakterleri gibi statik görsel uyaranlara da sosyal biliş incelemek için kullanılır. Bu uyaranlar duyguların beden dili duygularını anlaması için katılımcılar teşvik ederek eğitim faydalıdır.
- Sosyal durumları betimleyen birden fazla karakter içeren çizgi roman vinyetlerin gibi statik görsel uyaranlara da kullanılır. Bu uyaranlar halk fizik ve halk psikolojisi dayalı atıflar içerir.
- Dil işleme inceleyerek çalışmalar için, biz esas cümle anlama, sözcük karar verme, ve söylem işleme içeren görevleri kullanın.
- Her deneme uzunluğu diğerinden farklı olsa da, biz her denemede 10 dakikadan daha az tutmaya çalışın. Buna ek olarak, aynı zamanda katılımcı bazı ücretsiz / dinlenme zamanı vermek sandviç için DTI tarama ve deneyler arasındaki anatomik taramaları deneyin. Biz bu strateji ile makul bir başarı bulundu. Bir tarama oturumunda, yaklaşık 30-40 dakika mıknatıs harcanan toplam zaman ayırdığınız 2-3 görevleri içerecek şekilde deneyin. Çalışma protokolünü gösteren bir akış şeması için Şekil 1'e bakınız.
4. Veri Toplama, Depolama, Analiz ve Kalite Kontrol:
Veri Toplama:
- Fonksiyonel MRG ve DTI veri Siemens 3.0 Tesla Allegra Civitan Uluslararası Araştırma Merkezi, University of Alabama at Birmingham ev sahipliği sadece baş-Tarayıcı (Siemens Medical Inc, Erlangen, Almanya) kullanarak tek bir oturumda katılımcı başına toplanır.
- Tarama oturumu yapısal görüntüleme için yüksek çözünürlüklü T1-ağırlıklı taramalar ile başlar. Bunlar TR (Tekrar Zaman) = 200 ms, TE (Yankı Zaman) = 3.34 ms, flip açısı = 12 derece, FOV (Field of View) ile 160 dilim 3D MPRAGE hacmi tarama (Mıknatıslanma Hazırlayan: Hızlı Gradient Echo) kullanılarak elde edilen = 25,6 cm, 256 X 256 matris boyutu, ve 1 mm kalınlığında. Bu satın alma, yaklaşık 8 dakika sürer ve elde edilen veriler, her katılımcının beyin hakkında anatomik bilgi vermek.
- Anatomik taramaları fonksiyonel taramaları tarafından takip edilmektedir. Fonksiyonel görüntüler elde etmek için, biz, TR = 1000 ms, TE = 30ms, flip açı ile bir single-shot gradient-hatırlanan eko-planar darbe dizisi = 60 derece, FOV = 24 cm ve matriks = 64 x 64. Biz 3.75 X 3.75 X 5 mm bir düzlem çözünürlükte, 5 mm kesit kalınlığı, 1 mm kesit aralığı, 24 cm FOV ve 64 X 64 matris interleaved bir sırayla onyedi bitişik eğik kesitler kazanır.
- Fonksiyonel MRI deney uzunluğuna bağlı olarak, iki ya da üç deneyler 60-75 dakika dahildiroturumda tarama dakikalık bir iş.
- DTI görüntüleri tek çekim, spin-eko, 46 ortogonal yönde EPI (Echoplanar Görüntüleme) dizisi kullanılarak elde edilir. Bir difüzyon ağırlıklı, tek-shot, spin-eko, eko-planar görüntüleme sekansı TR = 7000 ms, TE = 90 ms, bant genişliği = 2790 Hz / voksel, FOV = 220mm ve matris boyutu = 128x 128. Yirmi yedi 3 mm kalınlığında dilimler hiçbir difüzyon ağırlıklı (dilim boşluk) görüntülü (b = 0s/mm2) ve difüzyon ağırlıklı (b = 1000s/mm2) 46 dik yönde uygulanan gradyanlar.
Veri Depolama ve Veri Analizi:
- MRI oturumdan elde edilen beyin görüntüleme verileri Üniversitesi Hastanesi Sağlık Sigortası Taşınabilirlik ve Sorumluluk Yasası (HIPAA) ile uyumlu bir geçiş duvarı korunan bir bilgisayar ağı aktarılır.
- Bu sunucudan gelen MRG ve DTI veriler laboratuvar merkezi bilgisayar sunucusu (nöron) aktarılır ve veri analizleri yapılmadan önce anonim. Nöron sunucu, deneyler için özel hesaplamalar yapmak için oluşturulan görüntü analiz programları, yanı sıra in-house komut evler.
- Bilgisayar kümesi, birden fazla veri kümelerinin daha hızlı ve paralel işlem sağlayan 3 düğüm, her biri dört çekirdekli bir işlemci ile çalışmaktadır. Farklı çalışmalardan elde edilen veriler ortak bir yerde ikamet beri Buna ek olarak, daha kolay, meta-analiz için verileri düzenlemek ve kapsayıcı çıkarımlar yapmak için yapar.
- FMRI veriler öncesi ve sonrası işleme ve istatistiksel SPM8 (İstatistiksel Parametrik Haritalama; Hoş Geldiniz Bölümü Kognitif Nöroloji, Londra, İngiltere) kullanılarak analiz edildi. Buna ek olarak, Fonksiyonel NeuroImages (AFNI) analizi gibi diğer yazılım programları, fMRIB Yazılım Kütüphanesi (FSL), MRICron diğer analizler için de kullanılır.
- DTI görüntüleri öncesi ve sonrası işleme ve istatistiksel FSL kullanılarak analiz edildi.
Kalite Kontrol:
- Dilim zamanlama düzeltme, hareket düzeltme, düzenleme, mekansal normalleşme, ve mekansal yumuşatma gibi önişleme adımları kullanarak fMRI veriler, zamansal ve mekansal ayarlamalar yapılır.
- Sinyal gürültü oranı (SNR), görevle ilgili değişkenliği ve görev ile ilgili olmayan değişkenliği arasındaki oranı dikkate alınarak hesaplanır. Gürültü (görev ile ilgili olmayan değişkenlik), hareket efektleri kafa termal gürültü bir şey içerebilir. Hem nispeten daha yüksek bir oranı (> 0,8) kazanmak ve SNR hesaplanırken eserler için kontrol ederek, görüntüleri sıkı kalite standartlarına uygun olduğunu emin olabilirsiniz.
- Geçici sinyal gürültü oranı (tSNR) tüm deney boyunca SNR ve matematiksel ortalama sinyal yoğunluğu, zaman içinde sinyal değişim oranı ile tanımlanır. Ortalama ve standart sapma her voksel alınır ve beynin içindeki oranı kabul edilebilir bir eşik ise, görüntüleri daha fazla analiz için kullanılabilir.
- Her zaman, her önişleme ve analiz aşamasında eser için verileri incelemek için iyi bir fikirdir. Örneğin, Radyo Frekans (RF) ham görüntüleri eserleri inceleyerek veya Önişlenmiş veri hareket eserlerin değerlendirilmesi. Eserler için kontrol etmek için bir önleyici tedbir sinyal damla miktarını sınırlamak için, parantezler veya kalıcı bir hizmetkar gibi konularda kafa içinde veya çevresinde metal, ekrana.
- Bir veri kümesi hareket düzeltme işlemlerinden sonra bile çok fazla gürültü ve veri kalite standartlarına uymuyorsa, bu veri kümesi genellikle ileri analizler çıkarılır.
5. Fonksiyonel Bağlantı ve Anatomik Bağlantı DTI tabanlı Sınav fMRI tabanlı İncelenmesi: Bir Ağ Düzeyinde Otizm Beyin incelenmesi:
Fonksiyonel Bağlantı:
Fonksiyonel bağlantı beyinde farklı bölgelerde beyin aktivasyonu senkronizasyon ifade eder. Beyin alanları arasında aktivasyon zaman dersin ilişki, iletişim ya da bu bölgeler arasında bağlantı delil olarak alınır. Bu analizde yer alan adımları aşağıdaki gibidir:
- Bölgeler, ilgi (ROI) (standart beyin atlasları dayalı) işlevsel (görevlere aktivasyon yanıt dayalı) ya da anatomik olarak tanımlanır. Bu ROI'ler ya aktivasyon kapsayacak bir yarıçaplı dairesel tanımlanır VEYA orijinal şekli olarak tanımlanır.
- MNI koordinatları ile birlikte belirtilen yarıçapı ya da gerçek şekli, bir in-house bu ROI'ler yerleri arasında örtüşme script.The varlığı araştırıldı ve düzeltilir kullanan tüm ROI için bir yatırım getirisi dosyası oluşturmak için kurulmuştur.
- Her yatırım getirisi için, sinyal her bir katılımcının veri deneme zaman ders çıkarılır.
- Her katılımcı, her bir ROI için ortalama sinyal zaman içerisinde diğer tüm ROI'ler bir korelasyon matrisi ile ilişkilidir. Korelasyondeğerler daha sonra bireysel, grup yapmak için daha ileri istatistiksel analizler için Fisher'in z 'puanlara dönüştürülür ve grubu düzeyinde çıkarımlar arasında.
Anatomik Bağlantı (DTI):
Beyin boyunca beyaz cevher bütünlüğünü incelemek amacıyla, difüzyon tensör görüntüleri fMRIB Yazılım Kütüphanesi (FSL) 9 kullanılarak analiz edilmektedir. Aşağıda yer alan ana adımları şunlardır:
- Bu analizde ilk adım önişleme, sıyırma kafatası ve girdap akım düzeltme de dahil olmak üzere içerir. Sıyırma Kafatası olmayan herhangi bir parankimal doku çıkarmak için Beyin Ekstraksiyon Aracı (BET) kullanılarak yapılır. Yüksek yoğunluklu difüzyon gradyanları hızla açıldığında, kesme ve streç eserler her degrade yön için farklı üretilmektedir. Bu çarpıtmalar, hiçbir uygulanan difüzyon degrade ile bir referans görüntü difüzyon görüntüleri kaydeder FSL anafor akım düzeltme kullanılarak düzeltilebilir.
- Difüzyon tensörler ve fraksiyonel anizotropi (FA) değerleri, aksonlar boyunca su difüzyon bir dizin, sonra FSL Difüzyon Toolbox kullanarak voksel düzeyde hesaplanır.
- Grup voksel-by-voksel bir düzeyde farklılıklar Yolu Tabanlı Mekansal İstatistik (TBSS) 10 kullanılarak incelenmektedir. Bu teknikte, tüm difüzyon görüntüleri ilk doğrusal olmayan kaydı kullanarak ortak bir boşluğa hizalanır.
- Tüm katılımcılara, tüm büyük beyaz cevher yolları FA iskelet oluşturulur. Tüm katılımcıların bireysel difüzyon görüntüler daha sonra bu FA yolu iskelet kayıtlıdır.
- Otistik katılımcıların görüntüleri bu iskelet boyunca Alanları t-testi kullanılarak kontrol katılımcıların aynı alanlarda voksel-by-voksel karşılaştırılır. FA değerleri değişen vokseller sonra büyük bir yatırım getirisi ve hesaplanan ortalama FA değerleri olarak izole edilmiştir.
6. Temsilcisi Sonuçlar:
Otizmli katılımcıların zayıflamış sinir yanıt ilgilendirmeyen bizim çalışmalarda ortaya çıkan temel sonuçlar (aktivasyon açısından, sinyal yoğunluğundaki değişim, ve fonksiyonel bağlantı) ve bilişsel ve sosyal görevlerini yerine getirmekte değişmiş kortikal rota olası kullanımı. Örneğin, çekirdek bölgelerde (örneğin, başkalarının niyetlerini çıkarım temporoparietal kavşakta posterior superior temporal sulkus; bkz. Şekil 2) bir işlev arabuluculuk bulundu görünüyor tipik kontrol katılımcılara göre, otizm altında cevap. Buna ek olarak, çekirdek bölgedeki diğer düğümler, özellikle mekansal uzak olanlar (Şekil 3) işlevsel underconnected görünüyor. DTI ile otizm beyin organizasyonu kapsamlı bir ağ düzeyinde resmi sağlayan bu bulgular bazı anatomik olarak (bkz. Şekil 4).

Şekil 1. Flow-grafik yöntemleri ve prosedürleri tasvir.

Şekil 2: cümle anlama (sol inferior frontal girus ve sol posterior superior temporal sulkus) gibi tipik bir dil görevi A) Artan aktivasyonu, B) sırasında neurotypical katılımcıların zihinsel durumlarını başkalarına atıf Artan ikili posterior superior temporal sulkuslar aktivasyon (FWE eşik p <0.05 düzeltilmiş).

Şekil 3 otistik katılımcıların sosyal biliş görevi frontal ve temporal bölgeler arasında önemli ölçüde azalmış fonksiyonel bağlantı (senkronizasyon beyin aktivasyonu) (p <0.05). LSTG: sol superior temporal girus, RSTG: sağ superior temporal girus, RIFG: sağ inferior frontal girus, YG: Faiz Bölgesi, FCA: fonksiyonel bağlantı.

Şekil 4 temporoparietal kavşağa kadar olan temporal lob geçmeden bir beyaz madde elyaf demeti gösteren DTI traktografinin sonuçları. Traktografinin için başlangıç noktası, yaş eşleştirilmiş tipik kontrolü katılımcılar kıyasla önemli ölçüde daha küçük bir otistik genç erişkinlerde FA değeri olarak TBSS tarafından belirlenen bir yatırım getirisi oldu.