Risonanza magnetica funzionale (fMRI) della corteccia visiva con stimolazione retinotopica ad ampio raggio

Riepilogo

Abbiamo sviluppato tecniche per mappare la funzione della corteccia visiva utilizzando una parte maggiore del campo visivo rispetto a quella comunemente utilizzata. Questo approccio ha il potenziale per migliorare la valutazione dei disturbi della vista e delle malattie degli occhi.

Abstract

La risonanza magnetica funzionale (fMRI) ad alta risoluzione BOLD (Retinotopic Oxygenation Oxygenation Level-Dependence) con una presentazione ad ampio raggio può essere utilizzata per mappare funzionalmente la corteccia visiva periferica e centrale. Questo metodo per misurare i cambiamenti funzionali del cervello visivo consente la mappatura funzionale del lobo occipitale, stimolando >100° (±50°) o più del campo visivo, rispetto alle configurazioni di presentazione visiva fMRI standard che di solito coprono <30° del campo visivo. Un semplice sistema di stimolazione ad ampio raggio per la fMRI BOLD può essere impostato utilizzando i comuni proiettori compatibili con la risonanza magnetica posizionando un grande specchio o schermo vicino al viso del soggetto e utilizzando solo la metà posteriore di una bobina di testa standard per fornire un ampio angolo di visione senza ostruire la sua visione. La mappa fMRI retinotopica ad ampia visione può quindi essere visualizzata utilizzando vari paradigmi di stimolazione retinotopica e i dati possono essere analizzati per determinare l'attività funzionale delle regioni corticali visive corrispondenti alla visione centrale e periferica. Questo metodo fornisce un sistema di presentazione visiva pratico e facile da implementare che può essere utilizzato per valutare i cambiamenti nella corteccia visiva periferica e centrale dovuti a malattie oculari come il glaucoma e la perdita della vista che può accompagnarle.

Introduzione

La risonanza magnetica funzionale (fMRI) è un metodo prezioso per valutare i cambiamenti nella funzione neurovascolare regionale all'interno della corteccia visiva in risposta agli stimoli, poiché i cambiamenti nel flusso sanguigno regionale sono correlati all'attivazione delle regioni cerebrali ^1,2. Le misurazioni del segnale BOLD (Retinotopic Oxygenation Level-Dependent) ad alta risoluzione rappresentano cambiamenti nella deossiemoglobina, che sono guidati da cambiamenti localizzati nel flusso sanguigno e nell'ossigenazione del sangue all'interno del cervello

Protocollo

La ricerca con partecipanti umani è stata eseguita in conformità con le linee guida istituzionali presso l'Health Science Center dell'Università del Texas e la Stony Brook University, con il consenso informato ottenuto dai partecipanti per questi studi e l'uso dei loro dati.

1. Impostazione dello scanner MRI e dei protocolli di imaging

1. Per la fMRI, utilizzare uno scanner MRI 3T con bobine di testa del ricevitore multicanale. È possibile utilizzare anche diverse intensità di campo, ma possono presentare difficoltà con il rapporto segnale/rumore (SNR) o artefatti di distorsione, quindi regolare di conseguenza. Utili....

Discussione

Il protocollo di cui sopra per l'utilizzo della fMRI retinotopica ad ampia visione è un metodo innovativo per valutare gli effetti della perdita della vista e delle malattie oculari sul cervello. Attraverso la mappatura retinotopica ad ampio campo della corteccia visiva con l'uso di uno schermo a visione più ampia, questo approccio consente una comprensione più completa dell'organizzazione funzionale del sistema visivo. Ciò potrebbe portare a una migliore comprensione delle anomalie nel sistema di elaborazione visiva.......

Materiali

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