דימות תהודה מגנטית תפקודי (fMRI) של קליפת המוח הראייתית עם גירוי רטינוטופי רחב

Summary

פיתחנו טכניקות למיפוי תפקוד קליפת המוח הראייתית תוך ניצול גדול יותר של שדה הראייה ממה שנהוג להשתמש. גישה זו יש פוטנציאל לשפר את ההערכה של הפרעות ראייה ומחלות עיניים.

Abstract

ניתן להשתמש בדימות תהודה מגנטית תפקודי (fMRI) ברזולוציה גבוהה של חמצון דם ברזולוציה גבוהה עם תצוגה רחבה כדי למפות באופן פונקציונלי את קליפת המוח הראייתית ההיקפית והמרכזית. שיטה זו למדידת שינויים תפקודיים במוח החזותי מאפשרת מיפוי תפקודי של האונה העורפית, המגרה >100° (±50°) או יותר משדה הראייה, בהשוואה למערכי תצוגה חזותית סטנדרטיים של fMRI המכסים בדרך כלל <30° של שדה הראייה. ניתן להגדיר מערכת פשוטה לגירוי רחב עבור BOLD fMRI באמצעות מקרנים נפוצים תואמי MR על ידי הצבת מראה גדולה או מסך קרוב לפניו של המצולם ושימוש רק בחצי האחורי של סליל ראש סטנדרטי כדי לספק זווית צפייה רחבה מבלי לחסום את ראייתו. לאחר מכן ניתן לצלם את מפת fMRI רטינוטופית רחבה באמצעות פרדיגמות שונות של גירוי רטינוטופי, וניתן לנתח את הנתונים כדי לקבוע את הפעילות התפקודית של אזורי קליפת המוח החזותיים המתאימים לראייה מרכזית והיקפית. שיטה זו מספקת מערכת הצגה חזותית מעשית וקלה ליישום שניתן להשתמש בה כדי להעריך שינויים בקליפת המוח הראייתית ההיקפית והמרכזית עקב מחלות עיניים כגון גלאוקומה ואובדן הראייה שעלול להתלוות אליהן.

Introduction

דימות תהודה מגנטית תפקודי (fMRI) הוא שיטה רבת ערך להערכת שינויים בתפקוד הנוירו-וסקולרי האזורי בקליפת המוח הראייתית בתגובה לגירויים, שכן שינויים בזרימת הדם האזורית מתואמים עם הפעלת אזורי מוח ^1,2. מדידות אותות תלויות רמת חמצון דם רטינוטופית ברזולוציה גבוהה (BOLD) מייצגות שינויים בדאוקסיהמוגלובין, המונעים על ידי שינויים מקומיים בזרימת הדם וחמצון הדם במוח ^1,2. דפוסי פעילות BOLD שנאספו מנתוני fMRI יכולים לשמש למיפוי תפקודי של קליפת המוח הראייתית ההיקפית והמרכזית, כמו גם לזהות שינויים במפה הרטינוטופית בתגובה לליקוי ראייה וניוון עצבי

Protocol

המחקר עם משתתפים אנושיים בוצע בהתאם להנחיות המוסדיות במרכז למדעי הבריאות באוניברסיטת טקסס ובאוניברסיטת סטוני ברוק, עם הסכמה מדעת שהתקבלה מהמשתתפים למחקרים אלה ולשימוש בנתונים שלהם.

1. הגדרת סורק MRI ופרוטוקולי הדמיה

1. עבור fMRI, השתמש בסורק MRI 3T עם סלילי ראש מקלט רב-ערוציים. ניתן להשתמש גם בעוצמות שדה שונות, אך הן עלולות להציג קשיים ביחס אות לרעש (SNR) או בתוצרי עיוות, לכן יש להתאים בהתאם. השתמש רק בחצי האחורי של סליל הראש עבור fMRI כדי לאפשר זווית צפייה גדולה יותר ללא הפרעה על ידי החצי הקדמי של הסליל.
2. הגדר רצף הד הדרגתי לרכישה מהירה (MP-RAGE) מוכן למגנטיזציה משוקללת T1 עם זמן חזרה (TR) של 2.2 שניות, זמן....

תוצאות

תשעה משתתפים שאובחנו עם POAG (ארבעה גברים, בגילאי 36-74) ותשעה מתנדבים בריאים תואמי גיל (שישה גברים, 53-65) הוערכו באמצעות פרוטוקול fMRI רחב הראייה שהוזכר לעיל, כפי שתואר קודם לכן על ידי Zhou et al³. POAG אושר קלינית בחולים עם זווית פתוחה על ידי הערכה של הצגת פגמים בשדה הראייה התואמים לגלאוקומה,.......

Discussion

הפרוטוקול הנ"ל לשימוש ב-fMRI רטינוטופי רחב טווח הוא שיטה חדשנית להערכת ההשפעות של אובדן ראייה ומחלות עיניים על המוח. באמצעות מיפוי רטינוטופי רחב שדה של קליפת המוח הראייתית באמצעות מסך רחב יותר, גישה זו מאפשרת הבנה מקיפה יותר של הארגון התפקודי של מערכת הראייה. זה יכול להוביל להבנה טובה יותר ש?.......

Materials

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