広視野網膜トピック刺激による視覚野の機能的磁気共鳴画像法(fMRI)

要約

私たちは、一般的に使用されているよりも多くの視野を利用して視覚野機能をマッピングする技術を開発しました。このアプローチは、視力障害や眼疾患の評価を高める可能性を秘めています。

要約

高解像度のレチノトピック血中酸素濃度依存性(BOLD)機能的磁気共鳴画像法(fMRI)とワイドビューの提示により、末梢および中枢視覚野を機能的にマッピングできます。視覚脳の機能的変化を測定するこの方法は、後頭葉の機能マッピングを可能にし、通常視野の<30°をカバーする標準的なfMRI視覚提示セットアップと比較して、>100°(±50°)以上の視野を刺激します。一般的なMR対応プロジェクターでは、大型の鏡やスクリーンを被験者の顔の近くに設置し、標準的なヘッドコイルの後半分のみで視野を遮ることなく広視野角を確保することで、簡易な広視野角の刺激システムを構築することができます。次に、さまざまな網膜刺激パラダイムを使用してワイドビュー網膜対象fMRIマップを画像化でき、データを分析して、中心視および周辺視に対応する視覚野領域の機能活動を決定することができます。この方法は、緑内障などの眼疾患やそれに伴う視力低下による末梢および中枢視覚野の変化を評価するために使用できる、実用的で実装が容易な視覚提示システムを提供します。

概要

機能的磁気共鳴画像法(fMRI)は、局所血流の変化が脳領域の活性化と相関しているため、刺激に応答する視覚野内の局所神経血管機能の変化を評価するための貴重な方法です^1,2。高分解能レチノトピック血中酸素濃度依存性(BOLD)信号測定は、脳内の血流と血中酸素化の局所的な変化によって引き起こされるデオキシヘモグロビンの変化を表します^1,2。fMRIデータから収集されたBOLD活動パターンは、末梢および中枢視覚野を機能的にマッピングし、視覚障害や^神経変性に応答した網膜領域マップの変化を検出するために使用できます3。

これまでのfMRI研究のほとんどは、狭視(中心視野の約±12°)の非網膜トピック刺激または狭視視視刺激を伴う単純な網膜刺激を使用しており、視覚野における網膜視体表現の機能的区画化は限定的であり、評価は周辺部を除く中心視野のみに限定され^{ていました3。}その結果、視野の狭いfMRIデータは、緑内障患者の一貫性のない太字パーセントの変化を報告しています^4....

プロトコル

ヒトの参加者を対象とした研究は、テキサス大学健康科学センターとストーニーブルック大学の機関のガイドラインに準拠して実施され、これらの研究とそのデータの使用について参加者からインフォームドコンセントが得られました。

1. MRIスキャナーとイメージングプロトコルのセットアップ

1. fMRIには、マルチチャンネルレシーバーヘッドコイルを備えた3T MRIスキャナーを使用します。異なる電界強度を使用することもできますが、信号対雑音比(SNR)や歪みアーチファクトの問題が発生する可能性があるため、それに応じて調整してください。fMRIでは、ヘッドコイルの後半分のみを使用して、コイルの前半分に遮られずに広い視野角を確保します。
2. 繰り返し時間(TR)2.2秒、エコー時間(TE)2.8ms、視野角(FOV)176mm x 256mm x 208mm、空間分解能1mm x 1mm x 1mm、帯域幅190Hz/ピクセル、フリップ角度13°のT1強調磁化準備高速捕捉グラジエントエコー(MP-RAGE)シーケンスを設定します。 スキャン時間は3.1分³です。
3. TR が 2 秒、TE が 30 ms、FOV が 220 mm x 220 mm、面内分解能が 1.7 mm x 1.7 mm、厚さが 3 mm の 29 スライス、帯域幅が 1,500 Hz/ピクセル....

ディスカッション

広視野網膜症fMRIを利用するための上記のプロトコルは、視力低下と眼疾患が脳に及ぼす影響を評価するための革新的な方法です。このアプローチでは、広視野スクリーンを使用した視覚野の広視野網膜トピックマッピングにより、視覚系の機能的組織をより包括的に理解することができます。これは、緑内障などの神経変性で発生する脳の視覚処理システムの異常のより良い理解につながる.......

資料

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