Este trabajo fue apoyado por los Institutos Nacionales de Salud [R01EY030996].

La investigación con participantes humanos se realizó de acuerdo con las directrices institucionales del Centro de Ciencias de la Salud de la Universidad de Texas y la Universidad de Stony Brook, con el consentimiento informado obtenido de los participantes para estos estudios y el uso de sus datos.
1. Configuración del escáner de resonancia magnética y protocolos de imágenes
<ol><li>Para la resonancia magnética funcional, utilice un escáner de resonancia magnética 3T con bobinas de cabezal receptor multicanal. También se pueden utilizar diferentes intensidades de campo, pero pueden presentar dificultades con la relación señal-ruido (SNR) o los artefactos de distorsión, así que ajústelos en consecuencia. Use solo la mitad posterior de la bobina de la cabeza para la resonancia magnética funcional para permitir un ángulo de visión más grande sin obstrucciones por la mitad anterior de la bobina.</li>
	<li>Configure una secuencia de eco de gradiente de adquisición rápida preparada para magnetización ponderada en T1 (MP-RAGE) con un tiempo de repetición (TR) de 2,2 s, un tiempo de eco (TE) de 2,8 ms, un campo de visión (FOV) de 176 mm x 256 mm x 208 mm, una resolución espacial de 1 mm x 1 mm x 1 mm, un ancho de banda de 190 Hz/píxel, un ángulo de giro de 13°, y una duración de escaneo de 3,1 min3.</li>
	<li>Configure una secuencia de imágenes ecoplanares (EPI) de gradiente-eco con un TR de 2 s, TE de 30 ms, campo de visión de 220 mm x 220 mm, resolución en el plano de 1,7 mm x 1,7 mm, 29 cortes con un grosor de 3 mm y un ancho de banda de 1.500 Hz/píxel3.</li>
	<li>Mida las dimensiones de la bobina del cabezal y el orificio del escáner y, a continuación, construya un marco sencillo cortando un tubo de cloruro de polivinilo (PVC) en longitudes adecuadas y conectándolo con codos de PVC. Consigue un espejo de al menos 25 cm de ancho y 15 cm de alto y fíjalo a una varilla de plástico con tornillos (se pueden perforar pequeños agujeros en el espejo).<ol><li>Fije los extremos de la varilla de plástico al marco de PVC con tornillos de nailon (Figura 1A). Asegúrese de que los tornillos de nailon estén ligeramente sueltos para permitir que el espejo se gire a mano para optimizar el ángulo para cada participante.</li>
	</ol></li>
	<li>Haga una pantalla para introducir el orificio de la resonancia magnética. Corte un segmento de una pantalla de retroproyección que sea aproximadamente del tamaño del orificio de la resonancia magnética. Construya un marco que sea del tamaño del orificio y fije la pantalla al marco con tornillos. Coloque la pantalla dentro del escáner justo detrás de la bobina del cabezal para minimizar la distancia entre la pantalla y el espejo y maximizar el campo de visión. NOTA: Si el orificio del escáner es lo suficientemente grande, se puede usar una sola pantalla para que el participante la vea directamente en lugar de la configuración del espejo y la pantalla de retroproyección. Se puede usar una pantalla de proyección unida a una lámina delgada de madera como respaldo o una lámina delgada de plástico blanco mate como pantalla y colocarla en el marco en lugar de un espejo. A continuación, el proyector debe colocarse y enfocarse, de modo que llene la pantalla y esté enfocado.</li>
</ol>2. Preparación de los participantes
<ol><li>Informar al participante sobre el procedimiento, los riesgos y los beneficios de la resonancia magnética funcional. Obtener su consentimiento informado.</li>
	<li>Asegúrese de que el participante no tenga ninguna contraindicación para la resonancia magnética. Esto incluye la detección de marcapasos, implantes metálicos o claustrofobia. Si tiene alguna duda, consulte con un radiólogo o investigador calificado y excluya al participante del estudio si persiste alguna duda.</li>
	<li>Explique el protocolo de estimulación visual y la necesidad de que los participantes se fijen en la cruz central durante las resonancias magnéticas funcionales. Muestre al participante una breve demostración de la estimulación visual con fines didácticos para que se familiarice con el procedimiento.</li>
	<li>Coloque con cuidado al participante en la mesa del escáner de resonancia magnética para asegurarse de que esté cómodo y relajado. Proporcione tapones para los oídos y/o auriculares que amortigüen el sonido para reducir el ruido acústico que escuchará el participante para proteger su audición.</li>
	<li>Inmovilice la cabeza del participante en la mitad posterior de la matriz de bobinas de la cabeza, utilizando un acolchado de espuma a los lados de la cabeza para asegurarse de que la cabeza esté correctamente inmovilizada para reducir los artefactos de movimiento. Utilice el sistema de posicionamiento del escáner y mueva la mesa hacia el orificio del escáner.</li>
	<li>Coloque la pantalla de visión amplia o el espejo a 10 cm de los ojos del paciente (Figura 1B). Coloque la pantalla del tamaño del orificio de la parte posterior del orificio del escáner justo detrás de la bobina del cabezal. Ajuste la posición y el ángulo del espejo/pantalla para cada participante para lograr un ángulo de visión consistente.</li>
	<li>Asegúrese de que el participante se sienta cómodo durante todo el escaneo a través de la comunicación a través del intercomunicador.</li>
</ol>3. Exploración por resonancia magnética funcional del participante
<ol><li>Ejecute un escaneo del localizador con tres planos ortogonales y ajustes y calibraciones del escáner para el ajuste de frecuencia y la calza.</li>
	<li>Ejecute un escaneo anatómico MP-RAGE para ayudar a posicionar los cortes EPI.</li>
	<li>Cree estímulos visuales, como se describe en los siguientes pasos, utilizando un programa para ejecutar experimentos conductuales o psicológicos.</li>
	<li>Al comienzo del protocolo de resonancia magnética funcional, indique al participante que se fije en la cruz blanca (3° x 3°), que debe estar encima de un fondo gris en el centro de los estímulos durante 10 segundos. NOTA: La cruz blanca se mostrará antes y después de cada paradigma de estimulación visual durante 10 s. Por lo tanto, la prueba total de estimulación de fMRI para cada paradigma es de 200 s.</li>
	<li>Presentar el primer paradigma de estimulación visual (una serie de cuñas giratorias) durante un período de 30 s (dando una velocidad angular de 6°/s) y un ciclo a través de seis períodos. Los estímulos de cuña deben incluir 12 fotogramas de cuñas giratorias (una exploración con rotación en el sentido de las agujas del reloj y otra en sentido contrario a las agujas del reloj), que se extienden hasta el borde de la pantalla/espejo (campo visual de >100°), con un patrón de tablero de ajedrez en blanco y negro (100% de contraste) de 8 Hz que invierte el contraste (Figura 2A).</li>
	<li>Presenta la cruz blanca una vez más durante 10 s.</li>
	<li>Repita los pasos 3.4-3.6 con el segundo paradigma de estimulación visual (una serie de anillos que se expanden y contraen) durante un período de 30 s (expandiéndose o contrayéndose a 1,8°/s del campo visual) y realice un ciclo a través de seis períodos. Los estímulos de anillo deben incluir ocho fotogramas de anillos que se expanden o contraen (campo visual >100°), con un patrón de tablero de ajedrez en blanco y negro (100% de contraste) que invierte el contraste de 8 Hz (Figura 2B).</li>
	<li>Después de completar la resonancia magnética funcional, saque la mesa del orificio del escáner mientras le indica al participante que permanezca quieto. Retire el espejo/pantalla, coloque la parte anterior de la bobina del cabezal además de la parte posterior y vuelva a colocar la mesa en el centro del escáner.</li>
	<li>Adquiera un escaneo rápido del localizador en caso de cualquier movimiento y adquiera un escaneo MP-RAGE con la bobina de cabeza completa. NOTA: Se necesita una imagen anatómica con toda la bobina de la cabeza para un registro preciso para análisis de grupo y fines de reconstrucción.</li>
</ol>4. Análisis de los datos de retinatoterapia de resonancia magnética funcional
<ol><li>Descargue e instale la aplicación FreeSurfer para el análisis de resonancia magnética (https://surfer.nmr.mgh.harvard.edu)20. NOTA: En este documento se utilizó la versión 5.3.0 de FreeSurfer.</li>
	<li>Obtenga imágenes en formato Digital Imaging and Communications in Medicine (DICOM) a partir del escáner de resonancia magnética. Convierta los archivos DICOM a formato nifti utilizando la aplicación dcm2niix (https://www.nitrc.org/projects/mricrogl)21.</li>
	<li>Procese el escaneo ponderado en T1 para proporcionar una referencia de superficie cortical, como se describe en los dos pasos siguientes. Utilice FreeSurfer para convertir datos estructurales del formato nifti al formato .mgz (mri_convert comando).</li>
	<li>Utilice el comando recon-all en un entorno de shell para realizar la segmentación automatizada y la reconstrucción cortical de los datos estructurales. NOTA: Este paso puede tardar más de 20 horas en completarse.</li>
	<li>Utilice la interfaz gráfica de usuario tksurfer para ver el hemisferio inflado y cortar virtualmente la corteza visual a lo largo de la fisura calcarina, y seleccionar el lóbulo occipital. Utilice el comando mris_flatten para aplanar el parche de la corteza visual. Repite este paso para ambos hemisferios.</li>
	<li>Para los datos de fMRI, primero elimine los períodos de descanso, con solo la cruz de fijación presentada, desde el inicio y el final de los datos. Examine los datos de la resonancia magnética funcional en busca de artefactos o movimientos grandes.</li>
	<li>Preprocese los datos funcionales para el suavizado espacial y la corrección de movimiento. Modelar el paradigma del estímulo retinotópico y aplicar una función de respuesta hemodinámica canónica para construir la función de respuesta.</li>
	<li>Realice un análisis retinotópico codificado en fase de los datos de fMRI utilizando el flujo de análisis funcional FreeSurfer (comandos mkanalysis-sess, selxavg3-sess y fieldsign-sess) para correlacionar la serie temporal de fMRI BOLD con una función de respuesta modelada y obtener mapas retinotópicos codificados en fase, con un nivel de significación de p < 0,01 (Figura 3).</li>
	<li>Visualice los resultados de los mapas retinotópicos con mapas de activación codificados por colores superpuestos en la corteza visual prácticamente aplanada mediante el comando tksurfer-sess y visualícelos mediante el comando rtview.</li>
	<li>Utilice los mapas retinotópicos codificados en fase de los estímulos de cuña para ayudar a definir los límites de la corteza visual primaria (V1) y otras áreas estriadas adicionales (V2 y V3) mediante mapas de signos de campo (Figura 3A), junto con puntos de referencia anatómicos y atlas de FreeSurfer.</li>
	<li>Para calcular la respuesta BOLD a diferentes excentricidades, primero use FSL Feat (http://fsl.fmrib.ox.ac.uk/fsl) para calcular mapas estadísticos utilizando un modelo lineal general para cada tamaño de estímulos anulares con un umbral de puntuación z de Z > 2.322,23. Si se está realizando un análisis de grupo, calcule el análisis de segundo nivel para los mapas estadísticos de las diferencias de grupo con FSL Feat para ayudar a determinar la respuesta BOLD a diferentes excentricidades.</li>
	<li>Registra conjuntamente las imágenes de resonancia magnética funcional en la superficie cortical reconstruida utilizando los comandos bbregister y tkregister2 de FreeSurfer para alinear los datos de resonancia magnética funcional del participante con la imagen estructural anatómica de su cerebro y garantizar una alineación espacial precisa.</li>
	<li>Agrupa los estímulos del anillo por excentricidad para cada uno de los ocho fotogramas. Dibuje manualmente regiones de interés para diferentes excentricidades en función de las regiones de vóxel activadas para cada fotograma. Tome los cambios porcentuales en negrita y represéntelos en función de la excentricidad. Además, agrupe los datos de excentricidad en las regiones central (< ±12°) y periférica (> ±12°), donde un estímulo visual de ±12° es típico para los estudios de resonancia magnética funcional retinatópica.</li>
</ol>

Avance del mapeo de la corteza visual para una mejor evaluación de los trastornos de la visión

<ol>
	<li>Kwong, K. K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dynamic+magnetic+resonance+imaging+of+human+brain+activity+during+primary+sensory+stimulation.">Dynamic magnetic resonance imaging of human brain activity during primary sensory stimulation.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences. 89 (12), 5675-5679 (1992).</li><li>Ogawa, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Intrinsic+signal+changes+accompanying+sensory+stimulation:+functional+brain+mapping+with+magnetic+resonance+imaging.">Intrinsic signal changes accompanying sensory stimulation: functional brain mapping with magnetic resonance imaging.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences. 89 (13), 5951-5955 (1992).</li><li>Zhou, W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Retinotopic+fMRI+reveals+visual+dysfunction+and+functional+reorganization+in+the+visual+cortex+of+mild+to+moderate+glaucoma+patients.">Retinotopic fMRI reveals visual dysfunction and functional reorganization in the visual cortex of mild to moderate glaucoma patients.</a> Journal of Glaucoma. 26 (5), 430-437 (2017).</li><li>Duncan, R. 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M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Evaluation+of+glaucomatous+damage+via+functional+magnetic+resonance+imaging,+and+correlations+thereof+with+anatomical+and+psychophysical+ocular+findings.">Evaluation of glaucomatous damage via functional magnetic resonance imaging, and correlations thereof with anatomical and psychophysical ocular findings.</a> PLoS One. 10 (5), e0126362 (2015).</li><li>Allingham, R. R., Damji, K., Freedman, S., Moroj, G., Shafranov, <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Shields' textbook of glaucoma. 5th ed. , (2005).</li><li>Kerrigan-Baumrind, L. A., Quigley, H. A., Pease, M. E., Kerrigan, D. F., Mitchell, R. 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C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Visual+plasticity+in+adulthood:+perspectives+from+Hebbian+and+homeostatic+plasticity.">Visual plasticity in adulthood: perspectives from Hebbian and homeostatic plasticity.</a> The Neuroscientist. 29 (1), 117-138 (2023).</li><li>Greco, V., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+low-cost+and+versatile+system+for+projecting+wide-field+visual+stimuli+within+fMRI+scanners.">A low-cost and versatile system for projecting wide-field visual stimuli within fMRI scanners.</a> Behavior Research Methods. 48 (2), 614-620 (2016).</li><li>DeYoe, E. A., Raut, R. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Visual+mapping+using+blood+oxygen+level+dependent+functional+magnetic+resonance+imaging.">Visual mapping using blood oxygen level dependent functional magnetic resonance imaging.</a> Neuroimaging Clinics of North America. 24 (4), 573-584 (2014).</li><li>Pitzalis, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Wide-field+retinotopy+defines+human+cortical+visual+area+v6.">Wide-field retinotopy defines human cortical visual area v6.</a> The Journal of Neuroscience. 26 (30), 7962-7973 (2006).</li><li>Wu, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Development+of+a+method+to+present+wide-view+visual+stimuli+in+MRI+for+peripheral+visual+studies.">Development of a method to present wide-view visual stimuli in MRI for peripheral visual studies.</a> Journal of Neuroscience Methods. 214 (2), 126-136 (2013).</li><li>Ellis, C. T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Re-imagining+fMRI+for+awake+behaving+infants.">Re-imagining fMRI for awake behaving infants.</a> Nature Communications. 11 (1), 4523 (2020).</li><li>Yan, T., Jin, F., He, J., Wu, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Development+of+a+wide-view+visual+presentation+system+for+visual+retinotopic+mapping+during+functional+MRI.">Development of a wide-view visual presentation system for visual retinotopic mapping during functional MRI.</a> Journal of Magnetic Resonance Imaging. 33 (2), 441-447 (2011).</li><li>Park, J., Soucy, E., Segawa, J., Konkle, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Full-field+fMRI:+a+novel+approach+to+study+immersive+vision.">Full-field fMRI: a novel approach to study immersive vision.</a> Journal of Vision. 22 (14), 4018 (2022).</li></ol>

Los autores no tienen nada que revelar.

El protocolo anterior para la utilización de la resonancia magnética funcional retinotópica de visión amplia es un método innovador para evaluar los efectos de la pérdida de visión y las enfermedades oculares en el cerebro. A través del mapeo retinotópico de campo amplio de la corteza visual con el uso de una pantalla de visión más amplia, este enfoque permite una comprensión más completa de la organización funcional del sistema visual. Esto podría conducir a una mejor comprensión de las anomalías en el ...

La resonancia magnética funcional (fMRI) es un método valioso para evaluar los cambios en la función neurovascular regional dentro de la corteza visual en respuesta a estímulos, ya que los cambios en el flujo sanguíneo regional se correlacionan con la activación de las regiones cerebrales 1,2. Las mediciones de señales retinotópicas dependientes del nivel de oxigenación sanguínea de alta resolución (BOLD) representan cambios en la desoxihemoglobina, que son impulsados por cambios localizados en el flujo sanguíneo y la oxigenación sanguínea dentro del cerebro 1,2. Los patrones de actividad de BOLD recopilados a partir de los datos de fMRI se pueden utilizar para mapear funcionalmente la corteza visual periférica y central, así como para detectar cambios en el mapa retinotópico en respuesta a la discapacidad visual y la neurodegeneración3.
La mayoría de los estudios previos de resonancia magnética funcional utilizaron estímulos no retinotópicos de visión estrecha (alrededor de ±12° del campo visual central) o estímulos retinotópicos simples con estímulos visuales de visión estrecha, lo que proporcionó una parcelación funcional limitada de la representación retinotópica en la corteza visual y una evaluación limitada solo al campo visual central, excluyendo la periferia3. En consecuencia, los datos de fMRI de visión estrecha han reportado cambios porcentuales inconsistentes en BOLD en pacientes con glaucoma 4,5,6. Por lo tanto, es necesario mejorar los enfoques de resonancia magnética funcional para evaluar el campo visual periférico y central, especialmente en la evaluación de enfermedades como el glaucoma.
El glaucoma es la principal causa de ceguera irreversible, afectando al 10% de las personas antes de los 80 años7. El glaucoma es causado por la neurodegeneración progresiva e irreversible de las células ganglionares de la retina, que son las encargadas de transmitir los estímulos visuales al cerebro a través del nervio óptico. En el glaucoma primario de ángulo abierto (GPAAA), la forma más común de glaucoma, el aumento de la presión intraocular provoca un adelgazamiento de la capa de fibras nerviosas de la retina (RNFL), lo que lleva a la pérdida de la visión periférica seguida de ceguera periférica y central 8,9,10,11. La evidencia histológica de estudios en animales sugiere que el glaucoma también resulta en una neurodegeneración progresiva del nervio óptico, el tracto óptico, el núcleo geniculado lateral, la radiación óptica y la corteza visual12,13. La tecnología de resonancia magnética ofrece un método mínimamente invasivo para evaluar tanto la oxigenación de la sangre como la neurodegeneración en la corteza visual. En pacientes con glaucoma, la resonancia magnética ha encontrado evidencia de atrofia de la sustancia gris en la vía visual 13,14,15,16 y sustancia blanca anormal en el quiasma óptico, el tracto óptico y la radiación óptica 1,17,18.
Para explorar más a fondo los efectos sobre el procesamiento visual, la resonancia magnética funcional se puede utilizar para detectar la función cerebral en respuesta a las señales visuales. El protocolo descrito describe un método novedoso para obtener un mapa retinotópico de bajo costo y visión amplia utilizando resonancia magnética funcional de retinotopía de alta resolución con estímulos de campo amplio (>100°), como lo describen Zhou et al3. Se utilizaron estímulos visuales de anillos en expansión y cuñas giratorias para obtener el mapeo retinotópico de la excentricidad y el ángulo polar para la resonancia magnética funcional. Se analizaron los cambios porcentuales en la resonancia magnética funcional de BOLD en función de la excentricidad para evaluar la función cerebral, correspondiente tanto a la visión central como a la periférica. El cambio porcentual de resonancia magnética funcional BOLD se puede utilizar para visualizar la activación en toda la corteza visual. Estas medidas de resonancia magnética funcional proporcionan un nuevo método confiable para evaluar los cambios neurodegenerativos y sus efectos funcionales en la corteza visual que se encuentran en enfermedades oculares que involucran defectos del campo visual, como el glaucoma.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>1/4&#34;-20 nylon machine screws, knurled head thumb screw</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>to attach rod to PVC frame</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1-1/4 inch PVC pipe</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>length of ~5-10 ft is needed</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>3T MRI scanner</td>
			<td>Siemens</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>6-32 nylon machine screws, rounded head</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>to attach mirror/screen to rod</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>8-channel head array coil</td>
			<td>Siemens</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>90 degree PVC elbow, 1-1/4 inch fitting</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Acrylic mirror</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Width and length of 25-30cm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Acrylic rod</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>1 inch width, ~ 2 ft long depening on size of scanner bore and head coil</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>E-Prime</td>
			<td>Psychology Software Tools</td>
			<td></td>
			<td>to prepare and present visual stimuli paradigms</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Plywood sheet, 1/2 inch thick</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Size should be at least as large as the scanner bore. Cut as bore-sized frame for the projection screen</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Rear projection screen</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Size should be at least as large as the scanner bore</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

functional magnetic resonance imaging (fmri) of the visual cortex with wide-view retinotopic stimulation

La resonancia magnética funcional (fMRI) de alta resolución de alta resolución dependiente del nivel de oxigenación sanguínea retinotópica (BOLD) con una presentación de visión amplia se puede utilizar para mapear funcionalmente la corteza visual periférica y central. Este método para medir los cambios funcionales del cerebro visual permite el mapeo funcional del lóbulo occipital, estimulando >100° (±50°) o más del campo visual, en comparación con las configuraciones estándar de presentación visual de fMRI que generalmente cubren <30° del campo visual. Se puede configurar un sistema de estimulación de visión amplia simple para la resonancia magnética funcional BOLD utilizando proyectores comunes compatibles con RM colocando un espejo o pantalla grande cerca de la cara del sujeto y usando solo la mitad posterior de una bobina de cabeza estándar para proporcionar un ángulo de visión amplio sin obstruir su visión. A continuación, se pueden obtener imágenes del mapa de resonancia magnética funcional retinotópica de visión amplia utilizando varios paradigmas de estimulación retinatópica, y los datos se pueden analizar para determinar la actividad funcional de las regiones corticales visuales correspondientes a la visión central y periférica. Este método proporciona un sistema de presentación visual práctico y fácil de implementar que se puede utilizar para evaluar los cambios en la corteza visual periférica y central debido a enfermedades oculares como el glaucoma y la pérdida de visión que puede acompañarlas.

Functional magnetic resonance imaging (fMRI) is a valuable method to assess changes in regional neurovascular function within the visual cortex in response to stimuli, as changes in regional blood flow correlate to the activation of brain regions1,2. High-resolution retinotopic blood oxygenation level-dependent (BOLD) signal measurements represent changes in deoxyhemoglobin, which are driven by localized changes in blood flow and blood oxygenation within the brain1,2. BOLD activity patterns collected from fMRI data can be used to functionally map the peripheral and central visual cortex, as well as detect changes in the retinotopic map in response to visual impairment and neurodegeneration3.
Most previous fMRI studies made use of narrow-view (around &#177;12&#176; of the central visual field) non-retinotopic stimuli or simple retinotopic stimuli with narrow-view visual stimuli, which provided limited functional parcellation of the retinotopic representation in the visual cortex and limited assessment to only the central visual field, excluding the periphery3. Consequently, narrow-view fMRI data has reported inconsistent BOLD percent changes in glaucoma patients4,5,6. There is therefore a need for improved fMRI approaches to assessing the peripheral and central visual field, particularly in the evaluation of diseases such as glaucoma.
Glaucoma is the leading cause of irreversible blindness, affecting 10% of people by the age of 807. Glaucoma is caused by the progressive, irreversible neurodegeneration of retinal ganglion cells, which are responsible for transmitting visual stimuli to the brain through the optic nerve. In primary open-angle glaucoma (POAG), the most common form of glaucoma, increased intraocular pressure causes thinning of the retinal nerve fiber layer (RNFL), leading to the loss of peripheral vision followed by peripheral and central blindess8,9,10,11. Histological evidence from animal studies suggests that glaucoma additionally results in progressive neurodegeneration of the optic nerve, optic tract, lateral geniculate nucleus, optic radiation, and visual cortex12,13. MRI technology offers a minimally invasive method of assessing both blood oxygenation and neurodegeneration in the visual cortex. In patients with glaucoma, MRI has found evidence of gray-matter atrophy in the visual pathway13,14,15,16 and abnormal white matter in the optic chiasm, optic tract, and optic radiation1,17,18.
To further explore the effects on visual processing, fMRI can be used to detect brain function in response to visual cues. The protocol herein describes a novel method to obtain a low-cost, wide-view retinotopic map using high-resolution retinotopy fMRI with wide-field (&#62;100&#176;) stimuli, as described by Zhou et al3. Visual stimuli of expanding rings and rotating wedges were used to elicit retinotopic mapping of the eccentricity and polar angle for fMRI. BOLD fMRI percent changes were analyzed as a function of eccentricity to evaluate brain function, corresponding to both central and peripheral vision. The BOLD fMRI percent change may be used to visualize activation throughout the visual cortex. These fMRI measures provide a reliable new method to evaluate neurodegenerative changes and their functional effects on the visual cortex found in eye diseases involving visual field defects, such as glaucoma.

Autor destacado: Perspectivas sobre la investigación de la corteza visual a través del mapeo de resonancia magnética funcional de visión amplia 

Resonancia magnética funcional (fMRI) de la corteza visual con estimulación retinotópica de visión amplia

This research focuses on providing a practical, cost-effective visual presentation system to evaluate changes in the visual cortex due to ophthalmic diseases. We provide a method to create a wide viewing angle, retina atopic map, using FMRI to assess the functional activity of the visual cortex. A current experimental challenge is that standard systems for presenting visual stimuli for FMRI only cover small area of the visual fields, and with the view partially obstructed by the head coil.This protocol provides method for wide view and unobstructed stimuli that balances cost, efficacy, and precision. Our protocol provides an affordable, moderately wide view of up to a hundred degrees of the visual field. Compared to other techniques, it avoids distortions, additional costs for projector lenses or fiber optic bundles, and other complexities, such as the need for contact lenses.Our findings can be used to expand the understanding of the visual cortex, enabling the mapping of peripheral and central regions via an affordable, wide view FMRI system. This could enhance the management of visual impairments in eye diseases such as glaucoma, which involves dysfunction of the visual system in the brain.

Nueve participantes diagnosticados con GPAA (cuatro varones, 36-74 años) y nueve voluntarios sanos de la misma edad (seis varones, 53-65) fueron evaluados utilizando el protocolo de resonancia magnética funcional de visión amplia antes mencionado, como lo describieron previamente Zhou et al3. La GPAA se confirmó clínicamente en pacientes con ángulo abierto mediante la evaluación de la presentación de defectos del campo visual compatibles con glaucoma, ahuecamiento del disco óptico y/o pre...

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Hemos desarrollado técnicas para mapear la función de la corteza visual utilizando más campo visual de lo que se usa comúnmente. Este enfoque tiene el potencial de mejorar la evaluación de los trastornos de la visión y las enfermedades oculares.

High-resolution retinotopic blood oxygenation level-dependent (BOLD) functional magnetic resonance imaging (fMRI) with a wide-view presentation can be ...

Esta investigación se centra en proporcionar un sistema de presentación visual práctico y rentable para evaluar los cambios en la corteza visual debidos a enfermedades oftálmicas. Proporcionamos un método para crear un mapa atópico de retina de ángulo de visión amplio, utilizando FMRI para evaluar la actividad funcional de la corteza visual. Un desafío experimental actual es que los sistemas estándar para presentar estímulos visuales para RMF solo cubren un área pequeña de los campos visuales, y con la vista parcialmente obstruida por la bobina de la cabeza.Este protocolo proporciona un método para una visión amplia y estímulos sin obstrucciones que equilibra el costo, la eficacia y la precisión. Nuestro protocolo proporciona una visión asequible y moderadamente amplia de hasta cien grados del campo visual. En comparación con otras técnicas, evita distorsiones, costos adicionales para lentes de proyector o haces de fibra óptica y otras complejidades, como la necesidad de lentes de contacto.Nuestros hallazgos se pueden utilizar para ampliar la comprensión de la corteza visual, lo que permite el mapeo de regiones periféricas y centrales a través de un sistema FMRI asequible y de visión amplia. Esto podría mejorar el manejo de las deficiencias visuales en enfermedades oculares como el glaucoma, que implica una disfunción del sistema visual en el cerebro.

functional-magnetic-resonance-imaging-fmri-visual-cortex-with-wide

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Functional Magnetic Resonance Imaging (fMRI) of the Visual Cortex with Wide-View Retinotopic Stimulation

949 vistas.  Renaissance School of Medicine at Stony Brook University. Esta investigación se centra en proporcionar un sistema de presentación visual práctico y rentable para evaluar los cambios en la corteza visual debidos a enfermedades oftálmicas. Proporcionamos un método para crear un mapa atópico de retina de ángulo de visión amplio, utilizando FMRI para evaluar la actividad funcional de la corteza visual. Un desafío experimental actual es que los sistemas estándar para presentar estímulos visuales para RMF solo cubren un área pequeña de los ca...

Video: Autor destacado: Perspectivas sobre la investigación de la corteza visual a través del mapeo de resonancia magnética funcional de visión amplia 

High-resolution retinotopic blood oxygenation level-dependent (BOLD) functional magnetic resonance imaging (fMRI) with a wide-view presentation can be used to functionally map the peripheral and central visual cortex. This method for measuring functional changes of the visual brain allows for functional mapping of the occipital lobe, stimulating &gt;100&#176; (&plusmn;50&#176;) or more of the visual field, compared to standard fMRI visual presentation setups which usually cover &lt;30&#176; of the visual field. A simple wide-view stimulation system for BOLD fMRI can be set up using common MR-compatible projectors by placing a large mirror or screen close to the subject's face and using only the posterior half of a standard head coil to provide a wide-viewing angle without obstructing their vision. The wide-view retinotopic fMRI map can then be imaged using various retinotopic stimulation paradigms, and the data can be analyzed to determine the functional activity of visual cortical regions corresponding to central and peripheral vision. This method provides a practical, easy-to-implement visual presentation system that can be used to evaluate changes in the peripheral and central visual cortex due to eye diseases such as glaucoma and the vision loss that may accompany them.

We have developed techniques for mapping the visual cortex function utilizing more of the visual field than is commonly used. This approach has the potential to enhance the evaluation of vision disorders and eye diseases.

Investigación

Neurociencias

MRI Scanner Setup for Human Visual Functional Imaging

Begin by using a 3T MRI scanner equipped with multi-channel receiver head coils for functional magnetic resonance imaging. Use the posterior half to ensure a larger viewing angle without obstruction. Next, set up a T1 weighted MPRAGE sequence by inputting a repetition time of 2.2 seconds and a field of view of 176 by 256 by 208 millimeters.Provide a spatial resolution of 1 by 1 by 1 millimeter. Bandwidth of 190 hertz per pixel. Flip angle of 13 degrees.And a scan duration of 3.1 minutes. Set up a gradient echo EPI sequence with a repetition time of 2 seconds, echo time of 30 milliseconds, field of view of 220 by 220 millimeters, in-plane resolution of 1.7 by 1.7 millimeters with 29 slices of 3 millimeters thickness, and a bandwidth of about 1500 hertz per pixel. Now, measure the dimensions of the head coil and scanner bore.Then, connect the PVC tubes with PVC elbows to construct a simple PVC pipe frame, and with nylon screws, attach the ends of the plastic rod holding the mirror to the frame. Note that the mirror is attached to the plastic rod with plastic screws. Make sure that the screws are loose enough for the mirror to be manually rotated to an optimum angle.After screwing a segmented rear projection screen to a frame, place the screen inside the back of the scanner, positioning it behind the head coil to maximize the field of view.

Configuración del escáner de resonancia magnética para imágenes funcionales visuales humanas

fMRI Participant Preparation and Visual Cortex Scanning

FMRI Participant Preparation and Visual Cortex Scanning  

Begin by instructing the participant to fixate on the central cross during the imaging scans. Briefly demonstrate the visual stimulation to familiarize the participant with the procedure. Position the participant comfortably on the scanner table and immobilize the participant's head in the posterior half of the head coil array with foam padding to reduce motion artifacts.Provide ear plugs to protect their hearing. Use the scanner's positioning system to move the table into the scanner bore. Place the wide-view mirror 10 centimeters from the participant's eyes.Adjust the mirror to maintain a consistent viewing angle. Begin fMRI scanning with a localizer scan, incorporating three orthogonal planes and adjusting the scanner for frequency and shimming calibration. Proceed with an MP-RAGE anatomical scan for enhanced EPI slice positioning.At the start of the fMRI protocol, instruct the participant to fixate on the white cross atop a gray background at the stimuli's center for 10 seconds. Create visual stimuli using a compatible program by displaying a series of rotating wedges for 30 seconds. The wedges should extend to the edge of the screen or mirror with an eight-hertz contrast-reversing black and white checkerboard pattern.Present the white cross for an additional 10 seconds. Repeat cross fixation and stimulation display with the second 30-second visual stimulation paradigm, consisting of expanding and contracting rings. Maintain an eight-hertz contrast-reversing black and white checkerboard pattern at 100%contrast during the experiment.Upon completion of imaging, slide the table out of the scanner bore, ensuring the participant remains still. Next, remove the screen and then remove the mirror before placing the anterior portion of the head coil. Position the table back into the center of the scanner.Acquire a quick localizer scan to account for any movement, followed by an MP-RAGE scan using the full head coil. The polar maps revealed no obvious differences between the primary open-angle glaucoma participants and healthy participants. The eccentricity maps showed that the central region of the parafovea that was activated by the smaller ring stimuli appeared larger in the primary open-angle Glaucoma patient.BOLD percent changes at different eccentricities were reduced in primary open-angle glaucoma patients, especially at more peripheral eccentricities. The BOLD changes were significantly reduced between the two groups, more so at larger eccentricities. The BOLD percent changes averaged for central vision were only slightly and not significantly reduced in primary open-angle glaucoma patients, while the changes were significantly reduced for peripheral vision.