Özel Ölçekli MEG ile Okul Öncesi Çocuk Neuromagnetic Beyin Fonksiyonu Ölçümleri

Merhaba, ben Steven Crane. KIT Macquarie Beyin Araştırma Laboratuvarı'nın eş direktörüyüm. Laboratuvar, Avustralya'nın Sidney kentindeki Macquarie Üniversitesi'ndeki Macquarie Bilişsel Bilimler Merkezi'nin bir parçasıdır.

Merhaba, ben Illa Dessan ve Macquarie Üniversitesi'ndeki Macquarie Bilişsel Bilimler Merkezi'nde çalışıyorum. Merhaba, ben Melanie Reed ve Macquarie Bilişsel Bilimler Merkezi'nde çalışıyorum. Macquarie Üniversitesi'nde, iki ila altı yaş arası çocuklarda hızlı dil ediniminin altında yatan beyin mekanizmalarını incelemek için manyetoensefalografi veya MEG kullanıyoruz.

MEG, beyin korteksi tarafından üretilen manyetik alanları ölçer. MEG kullanarak, dil işleme sırasında hangi beyin bölgelerinin aktif olduğunu ve bu farklı alanların nasıl etkileşime girdiğini gözlemleyebiliriz. Herhangi bir beyin görüntüleme sistemini kullanan küçük çocuklarla çalışmanın iki zorluğu vardır.

İlk olarak, tipik laboratuvar ortamı çocuk dostu değildir. İkincisi, bir MEG çalışmasına katılmak için çocuklara hareketi minimumda tutmaları talimatı verilmeli ve uzun bir süre boyunca bir göreve katılmaları gerekmektedir. Bu nedenle, MEG'i kullanmamızı sağlarken aynı zamanda çocuklar için eğlenceli olan bir protokol geliştirmek bizim için önemliydi.

Bununla birlikte, MEG'in faydaları zorluklardan çok daha ağır basıyor. MEG, son derece yüksek zamansal çözünürlüğü ve iyi uzamsal çözünürlüğü nedeniyle çocuklarda beyin fonksiyonlarını ölçmek için değerli bir araçtır ve tamamen non-invaziv olduğu için çocukların nöral dokusu için akla gelebilecek bir risk oluşturmaz. MEG'in aksine, diğer nöro görüntüleme teknikleri, küçük çocuklar için risk oluşturabilecek güçlü manyetik alanlar ve radyoaktif ilaçlar kullandı.

Çocuk MEG sistemimizin en önemli özelliklerinden biri, özellikle küçük çocuklarla kullanılmak üzere tasarlanmış olmasıdır. Özel boyut sistemi, Kanawa Teknoloji Enstitüsü ve Yokogawa Electric Corporation ile işbirliği içinde geliştirilmiştir. Aşağıdaki videoda, çocuklar için özelleştirilmiş bir MEG sistemi geliştirmenin neden gerekli olduğunu açıklayacağız ve size çocukları MEG sisteminde incelenecek şekilde nasıl hazırladığımızı göstereceğiz.

Önümüzdeki birkaç dakika boyunca bize katılın ve size laboratuvarı gösterelim. Çocukların çalışmalarımıza katılmaktan keyif almalarını sağlamak için attığımız adımları açıklayacağız. Bir laboratuvarda, aynı manyetik şekilli odada bulunan iki MEG sistemi bulunur.

Yetişkin sistemi, tüm baş kapsama alanı sağlayan MEG kaskının içine eşit şekilde yayılmış 160 sensörden oluşur. Çocuk MEG sistemi de benzer bir düzene sahiptir, ancak kaskı daha küçük ve okul öncesi çocuklar ve bebekler için mükemmel şekilde uygun hale getiren 64 sensöre sahiptir. Manyetoensefalografi veya görüntüleme, nöronal aktiviteyi doğrudan ölçen bir nörogörüntüleme tekniğidir.

MEG, beyin korteksindeki binlerce aktif nöron tarafından üretilen zayıf manyetik alanları tespit edebilir ve güçlendirebilir. Bu zayıf manyetik alanları tespit etmek, kalamar veya süper iletken kuantum girişim cihazları olarak bilinen özel sensörler tarafından kolayca elde edilir. MEG sistemlerini çalıştırmak için süper iletken teknolojiye ihtiyaç vardır.

Sensörlerin eksi 270 santigrat derecede sıvı helyum ile soğutulması gerekir. Aşağıdaki sıra, haftalık olarak yapılması gereken sıvı helyum ile yeniden doldurulan sistemleri göstermektedir. Sıvı helyum, bir MEG sisteminin işletme maliyetlerinin çoğunu oluşturur.

Beyinden gelen manyetik alanlar, modern bir laboratuvardaki tüm ekipmanlar tarafından üretilen manyetik alanlara kıyasla son derece küçüktür. Bu, MEG sistemlerinin manyetik olarak korunan bir odaya yerleştirilmesi gerektiği anlamına gelir. Laboratuvarımızdaki korumalı oda, üç kat perlo ve bir kat bakırdan yapılmıştır.

Oda yaklaşık 8,5 ton ağırlığındaydı ve ağırlığını taşıyabilmek için laboratuvarın zemininin özel olarak güçlendirilmesi gerekiyordu. Manyetik korumalı odanın maliyeti, bir MEG sisteminin sermaye maliyetinin üçte biri ila yarısını oluşturur. Odanın yan tarafında bir dizi bağlantı noktası vardır, böylece görsel uyaranlar odaya yansıtılabilir ve diğer türdeki ekipmanlar fiber optik kablolar aracılığıyla çalıştırılabilir.

MEG, beynin aktif hücreleri tarafından üretilen manyetik alanları ölçer. İlgili bir teknik olan elektroensefalografi, bu alanların elektriksel bileşenini ölçer. EEG çok daha basit ve daha ucuz bir teknolojidir, ancak MEG'in beyindeki aktiviteyi lokalize etme yeteneğine sahip değildir.

Daha büyük çocuklar ve yetişkinlerle yapılan çalışmalarda, genellikle hem EEG hem de MEG'yi aynı anda kaydederiz. Bununla birlikte, EEG için gereken en uzun kurulum süresi nedeniyle bu genellikle okul öncesi çocuklar için pratik değildir. MEG, sıvı helyumla yıkanmış sensörler kullandığından, sensörler vakumla kapatılmış bir yalıtkan kask yapıcı içinde sabit konumlardadır.

Standart bir yetişkin MEG sisteminin kaskı, yetişkin kafalarının yaklaşık %95'ini barındıracak şekilde tasarlanmıştır. Bu, en büyük ve en küçük kafaların yetişkin kaskına tam oturmadığı anlamına gelir. Bu, okul öncesi çağındaki çocuklar için özel bir sorundur, çünkü kafalarının yarıçapı yetişkin kafalarından iki ila üç santimetre daha küçüktür.

Çünkü MEG sinyalleri mesafe ile çok hızlı bir şekilde düşer. Bu, bir yetişkin kaskındaki duyuların çoğunun, çocukların beyinlerinden gelen sinyalleri ölçmek için etkili olmayacağı anlamına gelir. Diğer bir sorun ise, çocukların ölçüm seansları sırasında başlarını büyük kasklarda hareket ettirme olasılıklarının daha yüksek olmasıdır.

Bu, MEG sinyallerinin bozulmasına neden olur. Bu klip, yetişkin bir sistemdeki MEG sensörlerini göstermektedir. Bir çocuğun kafası ile ilgili olarak, sensörlerin çoğunun kafanın yüzeyinden oldukça uzakta olduğunu görebilirsiniz.

Bu nedenle, okul öncesi çağındaki çocukların kafalarına uyacak şekilde özel olarak boyutlandırılmış bir MEG kask makinesi üretmek değerlidir. Bu klipte, çocuk MEG sistemimizin sensörlerinin hepsinin kafanın yüzeyine çok yakın olduğunu görebilirsiniz. Deneye başlamadan önce birkaç adımın tamamlanması gerekiyor.

MSR'nin içinde, çocuğun üzerinde Ferris malzemeden yapılmış herhangi bir şey olup olmadığını kontrol ediyoruz. Cebinde bir şey var mı? Hayır. Ve ikincileri var.

Çocuğa beş işaretleyici bobin içeren bir kapak takıyoruz. Daha sonra çocuğun kafa şeklini dijitalleştiriyoruz veya dediğimiz gibi kafalarının bir çizimini yapıyoruz. Daha sonra çocuğu MSR'nin veya uzay gemisinin içine alarak oyunu oynamaya hazır hale getiriyoruz ve bir yandan da kravatı hazırlıyoruz.

MSR'nin içinde, yukarıdaki ekranda seçtikleri bir film oynatılır. Rahat bir şekilde yattıklarında kapıyı kapatıyoruz ve bu satın alma başlıyor. Deney tipik olarak yaklaşık 20 dakika sürecektir.

Çocuğu sessiz bir film izlerken uzay gemisinin içinde bir oyun oynamaya davet ediyoruz. Bizim durumumuzda, çocuklar bir dizi cümleyi dikkatle dinler ve peynir kelimesini duyar duymaz tekrar ederler. Maymunların sırt çantasından peynir kokusu.

Güzel iş. Havuç peyniri, mükemmel iş Çocuğun göğsünde gördüğünüz plastik boru aracılığıyla çocuğun kulaklarına iletilen konuşma gibi akustik uyaranlar. Tüpleri kulaklarının içine sığdırmak için çocuk boyutunda köpük kulak parçaları kullanıyoruz.

Veri toplama sırasında çocuk kapalı devre video ile sürekli olarak izlenir ve deneyciler çocukla bir mikrofon aracılığıyla iletişim kurabilir. MEG ölçümünden önce, daha sonra çocuğun kafasına yerleştirilen bir yüzme başlığına beş işaretleyici bobin takıyoruz. MEG ölçümleri sırasında bunlar, veri Toplama boyunca baş konumunu ve hareketini ölçmek ve izlemek için kullanılır.

Araştırmacı ve ebeveyn, isterlerse, her zaman korunaklı odada çocukla birlikte kalırlar. Bu, çocuğun rahat etmesini ve hareketin en aza indirilmesini sağlamak içindir. Deneyin sonunda, çocuklar görevi doğru bir şekilde yerine getirdikleri için bir ödül ile ödüllendirilir.

Peki hangi çıkartmayı seçmek istersiniz? Burada Bir, Orada. Okul öncesi çağındaki çocuklara aşina olanlarınız, ilk tercihlerinin manyetik olarak korunan bir odada hareketsiz yatmak olmayacağını bilecektir.

Hem çevreyi hem de süreci çocuk dostu hale getirmek için bir dizi teknik kullanıyoruz. Laboratuvar, çocuk dostu çıkartmalar ve yumuşak oyuncaklarla doludur. Test, laboratuvara yapılan üç ila beş ziyarette yapılır.

İlk toplantı genellikle çocuğu araştırmacılara ve MEG ortamına tanıtmak için kullanılır. Çocuk bir oyuncağı, bir hayvanı bir ayıyı veya kurbağa Kermit'i izler. Geçecekleri tüm adımları gözden geçirin.

Test oturumları için bir tema sunuyoruz. MEG sistemi, çocukları bir uzay macerasına çıkarmak için bekleyen bir uzay gemisidir. Bu temaya dayalı, geçeceğimiz adımları açıklayan çalışma kitapçıklarımız var ve ardından etrafına pastel boya çizimi yapıyor.

Tıpkı kafanızın bir resmini çizdiğimiz gibi. Çocukların hem dijitalleşme hem de testler yapılırken hareketsiz kalabilmeleri hayati önem taşımaktadır. Tamam, şimdi donmamız gerekiyor.

Böyle donabilir misin? Bunu, çocuklardan bize nasıl donduklarını göstermelerini isteyerek iletiyoruz. Güzel iş.

Oldukça iyi. Donma. Dondurabilmenin önemi, laboratuvara yapılan her ziyarette pekiştirilir. Çocukların deneyin her adımını anlamalarını sağlamak da önemlidir.

Çocuklara anlayabilecekleri bir dil kullanarak adımları anlatıyoruz. Örneğin, işaret bobinlerini içeren kapağa astronot kaskı diyoruz. Henüz bir astronot gibi hissediyor musunuz?

Ve sayısallaştırmayı kafalarının bir resmini çizmek olarak tanımlıyoruz. Bir çocuk utangaç veya endişeli görünüyorsa, deneyin ne hakkında olduğunu göstermek için genellikle kuklalar kullanırız. Ayrıca, ne yapacağımızı daha iyi anlamalarını sağlamak için çocuklardan yardım istiyoruz.

Çocuklar genellikle bir kuklanın manyetik olarak korunan odaya girmesine yardım etmekten mutluluk duyarlar. Çocuk hala manyetik korumalı odaya girmek istemiyorsa, kendilerini daha rahat hissedene kadar oyun sürelerimiz olur. Tailies protokolümüzdeki tüm adımlara aşina olduğunda, MSR içinde gerçekleştirilecek deneysel görevi tanıtıyoruz.

Mm.So hatırlıyorsun, tekrarlamak zorunda kaldığın sihirli kelime hangisiydi? Bunu duymamış olabilir miyim? Yapabilir miyim?

Tekrar söyleyebilir misiniz? Yes.Cheese.So örneğin, şöyle bir şey deseydim, geçen gün parka gittim ve bir parça peynir gördüm. Ne iş yapıyorsun?

Gördüğünüz gibi, çocuklarla beyin görüntüleme çalışmaları yapmak özel teknoloji gerektirir ve yetişkinlerle yapılan çalışmalarda tipik olarak kullanılanların ötesinde prosedürler gerektirir. İlk olarak, çocukların kafalarına uyacak ve kafa hareketlerini sınırlayacak şekilde tasarlanmış özel boyutlu bir MEG kaskı geliştirdik. İkinci olarak, duvar sanatı ve peluş oyuncaklar kullanarak laboratuvarı çocuk dostu hale getirdik.

Küçük çocukların ihtiyaçlarına ve motivasyonuna göre uyarlanmış yöntemler kullanıyoruz. Laboratuvarımız, sağlıklı ve uyanık küçük çocuklarda bilişsel beyin fonksiyonlarını ölçmek için tasarlanmıştır. Bu nedenle, gereksinimler, pediatrik nörogörüntülemede karşılaşılabilecek olanlardan biraz farklıdır.

Çocuk MEG sistemlerinin ortaya çıkışı, bilişsel sinirbilim için önemli bir ilerlemedir. Beyin fonksiyonunun büyüleyici ve dramatik bir şekilde yapılandırıldığı bir yaş aralığında beyin fonksiyonunun ölçümlerini elde etmemizi sağlayacaktır. Şu anda, bu gelişimsel süreçler hakkında çok az şey biliyoruz.

MEG kullanarak çocukların beyin fonksiyonlarını inceleyerek bu boşluğu doldurmayı umuyoruz.