Funktionelle Magnetresonanztomographie (fMRT) der Sehrinde mit retinotopischer Stimulation

Zusammenfassung

Wir haben Techniken entwickelt, um die Funktion des visuellen Kortex abzubilden und dabei mehr vom Gesichtsfeld zu nutzen, als üblicherweise verwendet wird. Dieser Ansatz hat das Potenzial, die Beurteilung von Sehstörungen und Augenerkrankungen zu verbessern.

Zusammenfassung

Die hochauflösende retinotope Blutoxygenierungsniveau-abhängige (BOLD) funktionelle Magnetresonanztomographie (fMRT) mit einer Weitwinkeldarstellung kann zur funktionellen Kartierung des peripheren und zentralen visuellen Kortex verwendet werden. Diese Methode zur Messung funktioneller Veränderungen des visuellen Gehirns ermöglicht eine funktionelle Kartierung des Okzipitallappens, die >100° (±50°) oder mehr des Gesichtsfeldes stimuliert, im Vergleich zu Standard-fMRT-Präsentationsaufbauten, die normalerweise <30° des Gesichtsfeldes abdecken. Ein einfaches Weitwinkel-Stimulationssystem für BOLD fMRT kann mit gängigen MR-kompatiblen Projektoren eingerichtet werden, indem ein großer Spiegel oder eine Leinwand in der Nähe des Gesichts des Probanden platziert wird und nur die hintere Hälfte einer Standard-Kopfspule verwendet wird, um einen weiten Betrachtungswinkel zu bieten, ohne die Sicht zu behindern. Die retinotope fMRT-Karte mit breiter Ansicht kann dann mit verschiedenen retinotopen Stimulationsparadigmen abgebildet werden, und die Daten können analysiert werden, um die funktionelle Aktivität visueller kortikaler Regionen zu bestimmen, die dem zentralen und peripheren Sehen entsprechen. Diese Methode bietet ein praktisches, einfach zu implementierendes visuelles Präsentationssystem, mit dem Veränderungen im peripheren und zentralen visuellen Kortex aufgrund von Augenerkrankungen wie Glaukom und dem damit einhergehenden Sehverlust beurteilt werden können.

Einleitung

Die funktionelle Magnetresonanztomographie (fMRT) ist eine wertvolle Methode, um Veränderungen der regionalen neurovaskulären Funktion innerhalb des visuellen Kortex als Reaktion auf Reize zu beurteilen, da Veränderungen des regionalen Blutflusses mit der Aktivierung von Hirnregionen korrelieren ^1,2. Hochauflösende retinotope Blutoxygenierungsniveau-abhängige (BOLD) Signalmessungen stellen Veränderungen des Desoxyhämoglobins dar, die durch lokalisierte Veränderungen des Blutflusses und der Blutsauerstoffversorgung im Gehirn angetrieben werden ^1,2

Protokoll

Die Forschung mit menschlichen Teilnehmern wurde in Übereinstimmung mit den institutionellen Richtlinien am University of Texas Health Science Center und an der Stony Brook University durchgeführt, wobei die Einwilligung der Teilnehmer für diese Studien und die Verwendung ihrer Daten eingeholt wurde.

1. Einrichtung des MRT-Scanners und der Bildgebungsprotokolle

1. Verwenden Sie für die fMRT einen 3T-MRT-Scanner mit Mehrkanal-Empfängerkopfspulen. Es können auch unterschiedliche Feldstärken verwendet werden, die jedoch Schwierigkeiten mit dem Signal-Rausch-Verhältnis (SNR) oder Verzerrungsartefakten verursachen können.....

Diskussion

Das obige Protokoll zur Nutzung der retinotopen fMRT mit breiter Sicht ist eine innovative Methode zur Bewertung der Auswirkungen von Sehverlust und Augenerkrankungen auf das Gehirn. Durch die retinotope Weitfeldkartierung des visuellen Kortex unter Verwendung eines breiteren Bildschirms ermöglicht dieser Ansatz ein umfassenderes Verständnis der funktionellen Organisation des visuellen Systems. Dies könnte zu einem besseren Verständnis von Anomalien im visuellen Verarbeitungssystem des Gehirns führen, die bei Neurod.......

Materialien

Name	Company	Catalog Number	Comments
1/4"-20 nylon machine screws, knurled head thumb screw			to attach rod to PVC frame
1-1/4 inch PVC pipe			length of ~5-10 ft is needed
3T MRI scanner	Siemens
6-32 nylon machine screws, rounded head			to attach mirror/screen to rod
8-channel head array coil	Siemens
90 degree PVC elbow, 1-1/4 inch fitting
Acrylic mirror			Width and length of 25-30cm
Acrylic rod			1 inch width, ~ 2 ft long depening on size of scanner bore and head coil
E-Prime	Psychology Software Tools		to prepare and present visual stimuli paradigms
Plywood sheet, 1/2 inch thick			Size should be at least as large as the scanner bore. Cut as bore-sized frame for the projection screen
Rear projection screen			Size should be at least as large as the scanner bore