TSSB'de Varsayılan Mod Ağı'nın Neuroimaging fenotipleri Geliştirilmesi: Dinlenme Devlet, Çalışma Bellek ve Yapısal Bağlantı Entegrasyonu

Aşağıdaki deneyin genel amacı, dinlenme durumu fonksiyonel bağlantısallığı, görevle tetiklenen deaktivasyon ve yapısal bağlantısallık gibi birbirini tamamlayan nörogörüntüleme tekniklerini kullanarak, travma sonrası stres bozukluğundaki varsayılan mod ağını incelemektir. Bu, öncelikle katılımcıların, çalışma prosedürleri hakkında endişe duyabilecek kişileri bunaltmamak amacıyla, ancak görevle tetiklenen deaktivasyonların görüntülenmesi için çalışma belleklerine yeterli düzeyde zorluk sunacak şekilde, tarayıcı dışında N-back çalışma belleği görevini gerçekleştirmeleri için eğitilmeleriyle gerçekleştirilir. İkinci adım olarak, katılımcıların üç Tesla'lık bir MRI tarayıcısının sedyesine yatırılmaları ve baş hareketlerini en aza indirmek için baş çevresine yastıklar yerleştirilmesi sağlanır.

Ardından, MR görüntüleri alınırken, katılımcıların önce "end back" görevini yerine getirmelerini, ardından dört dakika boyunca bir fiksasyon haçına odaklanmalarını sağlayın. Bu işlem, görevle ilişkili aktivitenin ve dinlenme durumunun görüntülerini sağlar. Bu adımları tekrarlayın ve ardından difüzyon tensör görüntüleri alınırken katılımcılara gözlerini kapatmalarını söyleyin.

Elde edilen sonuçlar, dinlenme durumu fonksiyonel bağlantısallık analizi için varsayılan mod ağının ana düğümleriyle uyumlu bir mekansal patern, iki geri çalışma belleği görevi sırasında artan yürütücü ağ aktivasyonu ve varsayılan mod ağı deaktivasyonu ile DTI sırasında elde edilen varsayılan mod ağı bölgelerini birbirine bağlayan beyaz cevher yollarını göstermektedir. Bu teknik, bir gün PTSD ve ilgili psikiyatrik hastalıkların teşhisine yardımcı olabilecek fonksiyonel ve yapısal nörogörüntüleme yaklaşımlarını entegre etmektedir. Geleneksel göreve dayalı fMRI yaklaşımları, dinlenme durumu ve yapısal bağlantısallık verilerinin elde edilmesiyle birleştirilmiştir.

Çalışma prosedürlerini laboratuvarımdaki araştırma görevlisi Louisa Carpenter Vs. gösterecektir. Bu yöntem, varsayılan mod ağının fonksiyonu ve disfonksiyonunun anlaşılmasına dair içgörü sağlayabilir. Bu yöntemler, psikiyatrik hastalıkların ağ entegrasyonunu nasıl etkilediğini değerlendirmek amacıyla birden fazla beyin ağını eş zamanlı olarak karakterize etmek için de kolayca genişletilebilir. Bu protokolde açıklanan adımlara başlamadan önce.

Öncelikle yazılı bilgilendirilmiş onam alın ve katılımcının MR güvenliği açısından kapsamlı bir şekilde tarandığından emin olun. Ardından, katılımcıya tarayıcı dışında N-back görevini gerçekleştirmesi için eğitim verin. İlk eğitime, sıfır-geri (zero back) harf dikkat testi ile başlayın.

Denekten, iki butonlu bir yanıt kutusu aracılığıyla, büyük veya küçük H gibi hedef bir konsonanta "evet", diğer tüm konsonanlara ise "hayır" şeklinde yanıt vermesini isteyin. Dokuz konsonan, her biri 500 milisaniye boyunca görüntülenmeli ve uyaranlar arası süre 2.500 milisaniye olarak ayarlanmalıdır; toplam süre 27 saniyedir. Her bir sıfır geri (zero back) bloğu içerisinde hedef konsonanlar dört kez gösterilecektir.

Ardından, katılımcıya "iki geri" (two back) testini uygulatın. Yanıt kutusunu kullanarak "evet" veya "hayır" şeklinde yanıt vermelerini isteyin. Her bir ünsüz sunulduğunda, bu ünsüzün seride daha önce sunulan ünsüzle aynı mı yoksa farklı mı olduğunu belirtmelerini sağlayın.

Katılımcıya, toplam 45 saniye boyunca, her biri 500 milisaniye süren ve aralarında 2.500 milisaniyelik uyaran arası süre bulunan 15 konsonandan oluşan bir dizi gösterin. Hedef uyaran beş kez gösterilmelidir. Tarama öncesinde, katılımcının performansı "two-back" bileşeninde en az %75 doğruya ulaşana kadar eğitime devam edin.

Öncelikle, katılımcının tüm metal eşyaları çıkarmasını sağlayın, MRI uyumlu kıyafetler giymesini isteyin ve ardından katılımcıyı üç Tesla MRI tarayıcı odasına alın. İşitme koruması için kulak tıkaçları verin ve tarayıcı yatağına uzanmasını sağlayarak baş hareketlerini minimize etmek için baş çevresine yastıklar yerleştirin. Katılımcıya, uçtan geriye çalışma belleği görevi için MRI uyumlu yanıt kutusunu ve acil bir durumda taramayı durdurması için bir sıkma ampulü verin.

Fizyolojik izleme ve kayıt için katılımcının parmağına bir pulse oksimetre yerleştirin. Ardından, katılımcıyı tarayıcıya yerleştirmeden önce başının üzerine 32 kanallı bir baş bobini ve sunum ekranı yerleştirin. Katılımcının rahat olduğundan ve ekranı görebildiğinden emin olun.

Ardından MRI tarama oturumuna başlayın. Bir milimetrelik izotropik yüksek çözünürlüklü anatomik beyin görüntüsü alarak başlayın. Burada görülen yüksek çözünürlüklü MRI parametrelerini kullanın.

Ardından MRI veri toplamayı başlatın. Sonrasında, tarayıcı konsolu üzerinden fMRI BOLD görüntüleme parametrelerini ayarlayın. Fonksiyonel taramaya başlamadan önce burada görülen parametreleri kullanın.

Ardından, uyaran sunum yazılımını kullanarak, her sıfır veya iki geri görevinden önce hastaya üç saniye boyunca talimatları yansıtın. Daha sonra NAC testi ile çalışma belleği üzerinden fMRI görüntüleri elde edin.

Her bir sıfır geri (zero back) bloğundan önce hastaya 32. bazal fiksasyon artı işareti sunulmalıdır. Bu, diğer sıfır ve iki geri (two back) blokları için karşılaştırma baz hattı sağlayacaktır. Veri analizi sırasında, iki bazal blokla birlikte toplamda üç sıfır geri ve üç iki geri bölümü dahil edilmelidir.

Bu işlem, karşı dengelenmiş bir sırayla iki ayrı görüntüleme oturumunda sunulmalıdır. N-back paradigmaları tamamlandıktan sonra, katılımcının hala rahat olduğundan ve taramaya devam etmeye hazır olduğundan emin olun. Ardından, onlara sıradaki aşamanın dinlenme bloğu olduğunu bildirin ve uyumamaları gerektiğini söyleyin.

Ekran üzerinde bir fiksasyon artı işareti görüntülemek için stimulus sunum yazılımını kullanın. NAC görüntülerini elde etmek için kullanılan fMRI ayarlarıyla aynı ayarları kullanarak sonraki dört dakika boyunca dinlenme durumu görüntülerini edinin. Ardından NAC testi ile çalışma belleği için görüntüleme işlemini tekrarlayın.

Sıradaki aşamada, tarayıcı konsolundaki DTI görüntüleme parametreleri; 64 doğrusal olmayan yönde uygulanan difüzyon gradyanlarına sahip, çift spin ekolu planlayıcı difüzyon ağırlıklı görüntüler olarak ayarlanmalıdır; kısmi ekolar ve interpolasyonlar açık olmalıdır. Katılımcıya, sonraki diziler sırasında tarayıcının sarsılabileceğini ve bunun normal olduğunu mutlaka belirtin. Gözlerini kapatmalarını ve tarayıcıda mümkün olduğunca rahatlamalarını söyleyin.

Ardından DTI sekansını edinin. Tüm tarama işlemi tamamlandığında, katılımcıyı tarayıcıdan çıkarın ve oturumun nasıl geçtiğini sorun.

Varsa sorularını yanıtlayın ve katılımları için onlara teşekkür edin. Tüm verilerin güvenli bir şekilde aktarıldığından veya MRI tarayıcı bilgisayarının, sonraki veri analizleri için katılımcı görüntülerini ve fizyolojik kayıtları içeren bir DBD yazdığından emin olun. Son olarak, fonksiyonel bağlantısallığı değerlendirmek amacıyla, önceden tanımlanmış bölgeler arasındaki ilişkiyi incelemek için tohum bölge bağlantısallık analizi ile dinlenme durumu bağlantısallık analizini gerçekleştirin.

Çalışma belleği verilerini ön işlemek ve bireysel veri setlerinin her bir beyin vokselindeki göreve özgü aktiviteyi nicelendirmek için FMRI işleme yazılımı ve voksel tabanlı genel doğrusal modelleme kullanın. Burada görülen sonuçlar, çocukluk çağı travması ve istismar öyküsü olan ancak TSSB'si olmayan iki farklı birey örneğinden, dinlenme durumu verileriyle aynı görüntüleme yaklaşımı kullanılarak toplanan verilere dayanmaktadır. Fonksiyonel bağlantısallık analizi; medial prefrontal korteks, posterior singulat korteks, angular gyrus, inferior parietal lob ve orta temporal bölgeler dahil olmak üzere, varsayılan mod ağı'nın ana düğümleriyle tutarlı bir uzaysal örüntü ortaya çıkarmıştır.

Bu sagital kesitler, iki geri çalışma belleği göreviyle ilişkili örüntüleri göstermektedir. Yürütücü ağ içindeki aktivasyon örüntüleri turuncu ve kırmızı ile, varsayılan mod ağının deaktivasyonu ise mavi ile gösterilmiştir. Burada, dikkati kontrol etmek amacıyla genellikle çalışma belleği ile birleştirilen sıfır geri aktivitesini görüyoruz.

Aktivasyon paternleri turuncu ve kırmızı, deaktivasyon ise mavi ile gösterilmiştir. Burada, düşük düzeyde ekzektif aktivasyonla birlikte bazı varsayılan mod ağı deaktivasyonu belirgindir. Probabilistik traktografi ile ortaya çıkarılan clum demetinin kapsamı burada görüntülenmiştir.

Bu fiberlerin üç boyutlu şekli ve örüntüsü, görsel referans için eklenen beyin kesitlerinde görülebilir. Bu görüntü, bu fiberlerin medial prefrontal korteks ve posterior singulat korteks boyunca nasıl ilerlediğini göstermektedir. Ve son olarak burada, bu fiberlerin default mode network'ün medial temporal bileşeni boyunca nasıl ilerlediğini görebiliyoruz.

Bu videoyu izledikten sonra, dinlenme durumu ve yapısal bağlantı ile birlikte görevle ilişkili aktivite edinimi gibi multimodal nörogörüntüleme yaklaşımlarının nasıl birleştirileceği konusunda iyi bir anlayışa sahip olmalısınız. Bu prosedürü uygularken, katılımcı hareketinin ne pahasına olursa olsun en aza indirilmesi gerektiğini hatırlamak önemlidir. Bu, tarayıcıda katılımcının başına yastıklar yerleştirilerek ve tarama prosedürleri sırasında konforlarının sık sık değerlendirilmesiyle sağlanır.