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이 문서는 어린이 친화적인 연구 프로토콜 소아 magnetoencephalography (멕) 동안 머리의 움직임을 줄임으로써 데이터 품질을 개선 하도록 설계 된 소개 합니다. 우리 가족 멕 환경에 익숙해지도록, 멕 시뮬레이터를 사용 하 여 여전히 유지 하 고 실시간 머리 움직임 검출 시스템을 사용 하 여 잔여 머리 움직임 인공 물에 대 한 수정에 아이 들을 훈련 한다.
Magnetoencephalography (멕)은 직접 인간의 뇌의 전기 활동에 의해 생성 하는 자기장을 측정 하는 비-침략 적 neuroimaging 기술. 멕은 조용 하 고 자기 공명 영상 (MRI)에 비해 밀실 공포증을 유발 하. 따라서 어린 아이 들에 있는 두뇌 기능 조사를 위한 유망한 도구입니다. 그러나, 소아과 인구에서 멕 데이터의 분석 종종 어린이 머리에 부착 하지 공간 고정 센서 배열에 대 한 요구의 결과로 서 발생 하는 머리의 움직임 인공 물에 의해 복잡 합니다. 멕 세션 동안 머리 움직임 최소화 될 수 있습니다 특히 도전적인 젊은 아 이들은 종종 실험 작업 동안 여전히 남아 있을 수입니다. 프로토콜 제시 여기 소아 멕 동안 머리 운동 유물을 줄이기 위해 목표로 검색. 멕 실험실 방문, 이전 가족 멕 시스템 및 실험 절차 간단 하 고, 액세스할 수 있는 언어로 설명 하는 리소스와 함께 제공 됩니다. 멕 팸 세션 기간 동안 어린이 연구자와 멕 절차 안 면 실시 됩니다. 그들은 다음 멕 시뮬레이터 안에 누워 하는 동안에 아직도 그들의 머리를 계속 훈련 된다. 어린이 소설 메 그 환경에서에서 편하게 느낄 수 있도록, 모든 절차는 우주 임무의 이야기를 통해 설명 합니다. 불안으로 인해 머리의 움직임을 최소화 하기 위해 어린이 훈련 하 고 재미와 매력적인 실험 패러다임을 사용 하 여 평가. 또한, 어린이 잔여 머리 움직임 인공 물에 대 한 실시간 머리 움직임 추적 시스템을 사용 하 여 데이터 수집 세션 동안 보상 된다. 이러한 아동 친화적인 절차를 구현 하는 것이 데이터 품질 향상, 경도 연구에서 참가자 감손 율을 최소화 하 고 가족 긍정적인 연구 경험을 보장에 대 한 중요 합니다.
Magnetoencephalography (멕)은 인간의 두뇌1,2의 전기 활동에 의해 생성 하는 자기장을 측정 하는 비-침략 적 기능적인 neuroimaging 기술. 멕 우수한 시간적 해상도 및 신호 뇌 소스와 센서 간의 생물 학적 조직에서 번짐의 부족 때문에 electroencephalography (뇌 파)에 비해 우수한 공간 해상도 제공 합니다. 또한, 멕은 시끄러운 소리, 방사선 또는 자기장을 포함 하지 않습니다. 설정 시간 빠른 이며 참가자 부모 또는 간병인 테스트 내내 동반 수 있습니다. 함께 찍은, 이러한 기능을 멕 어린 아이2에서 일반적이 고 전형적인 뇌 기능의 개발 조사를 위한 유망한 도구 있습니다.
멕을 사용 하 여 두뇌 응답을 측정 하기 위해 연구 참가자 초전도 센서의 고정된 배열 주택 헬멧에 그들의 머리를 삽입 해야 합니다. 그것은 중요 한 참가자는 멕을 통해 아직도 그들의 머리 기록 유지, 센서는 머리 위치에 변경으로 모두는 neuromagnetic 신호 분배를 저하 하 고 정확한 소스 추정을 방해. 부정확 한 소스 추정 필연적으로 이끌어 낸다 하지 부정확 한 통계 추론 소스 전력, 기능 연결 및 네트워크 분석3.
머리의 움직임을 최소화 특히 도전 수 여러 가지 이유로 대 한 소아 멕 평가 중. 첫째, 성인 멕 시스템에서 어린 아이 평가 문제가으로 어린이 머리는 성인 보다 훨씬 작은 헬멧 및 어린이 두 피 사이 증가 공간 무제한 머리의 움직임에 대 한 허용. 둘째, 소설 멕 환경-큰 기계를 창 없는 방자형된 방 안으로 잠겨-어린 아이 들에 대 한 위협이 될 수 있습니다 및 머리의 움직임은 초조의 결과 수 있습니다. 셋째, 훈련 하지 않고, 아 이들이 완전히 이해 하거나 실험의 동안 아직도 유지 요구 사항 준수. 마지막으로, 권 태를 용납 하는 제한 된 용량을가지고 어린이 찾을 수 있습니다 일부 멕 실험 너무 오래 나는 지루한, 차분 하지 못함과 머리 움직임 인공 물 인.
소아 멕 연구에서 머리의 움직임의 오랜 과제를 해결 하기 위해이 문서에서는 최근 하드웨어와 키트-맥쿼리 뇌 연구 실험실 (에 사용 되는 어린이 친화적인 멕 프로토콜에서 구현 되는 방법론적 발전 제공 맥쿼리 대학, 시드니, 호주)입니다. 이 실험실4, dewar는 세계 최초로 설치 하 여 해결 되었습니다 느슨한-피팅 성인 크기의 헬멧의 사용에 관련 된 문제에서에서 이전 문서에 설명 된 대로 전체 헤드 소아 멕 시스템 맞춤 헬멧 dewar 더 나은 적합 약 3 ~ 6 세의 어린이의 머리. 이 하드웨어 적응 센서는 물리적으로 가까이, 평균에, 어린이 두 피5,6신호 대 노이즈 비율을 향상 시킵니다. 더 최근에, 키트-맥쿼리 뇌 연구소 머리 움직임의 상기 이력을 극복 하기 위해 몇 가지 새로운 새로운 절차를 개발 했다 따라서 데이터 품질 향상.
이 프로토콜의 절차의 모두는 적극적으로 아이 참가자는 "우주 비행사 우주 임무"에 종사 하는 이야기를 통해 설명 합니다. 이 이야기는 자녀의 멕 연구 경험 뿐만 아니라 적은 협박, 하지만 흥미로운 또한 확인 합니다. 어린이 친화적인 멕 프로토콜에이 절차를 구현 하는 것이 데이터 품질 향상, 경도 연구에서 참가자 감손 율을 최소화 하 고 가족 그들의 연구 참여에 긍정적인 경험을 보장에 대 한 중요 합니다.
이 연구 프로토콜은 맥쿼리 대학 인간 연구 윤리 위원회에 의해 승인 되었습니다.
1. 멕 팸 리소스
2. 멕 팸 세션
참고: 팸 세션은 일반적으로 MSR (5 분), 연습 디지털화 (5 분), 그리고 멕 시뮬레이터 훈련, 실험 작업 (20 분)에 연습을 포함 하 여 소개를 포함 하 여 30 분 동안 실행 됩니다. 데이터 수집 전에 1-7 일 사이 친 하 게 세션을 수행 합니다.
3. 멕 데이터 수집 세션
참고: 데이터 수집 세션은 일반적으로 약 30 분, 등 디지털화 (5 분), MSR (5 분) 및 데이터 수집 (약 20 분, 실험 패러다임의 길이 따라) 내부 참가자 설정에 대 한 실행 됩니다.
일반적인 Magnetoencephalography 신호
그림 1에 표시 되는 일반적인 멕 신호, 멕 신호 잡음 때문에 참가자 (그림 1B), 금속 뿐만 아니라 일반 멕 신호 (그림 1A)를 포함 하 여 어떤 경우에 센서, MSR 문을 열고, 참가자가 그들의 몸에서 어떤 금속을 제거 후 MSR에서 금속 개체 하 고 3.5;에서 설명 하는 절차를 반복 하기 전에 자동 조정 수행 요청 어떤 경우에 전자 장치 (그림 1C, 휴대 전화에서 가장 자주)에서 간섭 어떤 전자 장치 든 지 또는 MSR;에서 그들을 이동 이 경우 꽉된 턱 (그림 1D), 상기 기록; 멕의 기간에 대 한 그들의 턱을 긴장을 참가자 알파 파 (그림 1E;이 8 ~ 12 연속 파도 1 s 간격에 의해 정의), 어떤 경우에 참가자 자 인지 확인 (그것은 그들이 깨어 있다면 계속 괜 찮 아 요); 그리고 갇힌된 자 속 (그림 1F); 어떤 경우에 센서를 잠금을 해제 하 고 5 분 동안 코일 히터를 켭니다. 유량 자동 조정 후속 후 계속 되 면, 이후의 데이터 분석에서 제거에 대 한 영향을 받는 채널을 표시 합니다.
데이터 수집 하는 동안 머리 움직임
ReTHM 교정 전후 소아 멕 데이터는 그림 2에 표시 됩니다. 15 분 데이터 드 noised10은 수 동적으로 청각 음색을 듣고 3-올해-늙은 소년에서 데이터가 수집 된, 대역 통과 필터링11 (1-15 Hz), 베이스 라인 수정 및 평균. 루트-의미-스퀘어 (RMS) 자석 파형 (오른쪽 열)에 모든 센서에서 계산 했다. 평균된에 스캐너 머리 움직임 44.3 m m 이었다. 같이, ReTHM에 대 한 보상 모션 관련 유물 (RMS 파형;의 첨단에 더 많은 초점 isofield 등고선 지도 결과 (A), 덜 왜곡 된 RMS 자석 파형 (B)와 (C) 양자 청각 엽에에서 더 의미 있는 소스 재건.
그림 1 : 일반적인 예 멕 신호. (A) 정상적인 멕 신호. (B-F) 때문에 참가자 (특히 소음 내의 끈에 작은 금속 버클으로 인 한), (C) 간섭 전자 장치, (D)는 꽉된 턱, (E) 알파 파, 그리고 (F)에서 (B) 금속 멕 신호 잡음 갇힌된 자 속입니다. 패널 C와 E, F, x 축에 시간 규모는 10 초 간격으로, y 축에 진폭 규모 이며 32768 A/디 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.
그림 2 . 소아 멕 데이터 실시간 머리 운동 (ReTHM) 보정 전후입니다. 3-올해-늙은 소년 15 분 평균 스캐너 머리 움직임 44.3 mm. (A) 더 초점을 맞추고; 평균 제곱근 (RMS) 파형의 피크에서 isofield 등고선 지도 했다 청각 음색을 수 동적으로 경청에서 데이터 수집 (B) 덜 왜곡 된 RMS 자석 파형, 그리고 (C) 양자 청각 엽에 더 의미 있는 소스 재건 ReTHM 교정 후 공개 됩니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.
보충 그림 1: 스토리 보드 완료 "우주 비행사 훈련" (즉, 멕 실험)에 대 한 개요 10 간단한 단계. 이 인수 세션에 대 한 어린이 기대를 안내 하기 위해 뿐만 아니라 "우주 비행사 훈련"의 기대에 흥분을 구축 멕 실험실을 방문 하기 전에 가족에 게 전송 됩니다. 데이터 수집 날, 아이 실험 진행으로 이야기를 따라 하 고 각 단계를 완료 한 후 우표를 수집 합니다. 사진 재현 부모의 동의서 정보. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.
보충 그림 2: 부모 또는 보호자 멕, MSR, 설명 하는 멕 정보 시트 데이터 수집 일에 기대 하 고 무엇을 입고. 사진 재현 부모의 동의서 정보. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.
최근 몇 년 동안, 멕 underpinning 두뇌 개발1신경 메커니즘을 조사 하는 중요 한 비-침략 적 neuroimaging 기술으로 설립 되었습니다. 그러나, 스캐너에서 머리 행동 소아 인구를 평가 하는 경우에 특히 좋은 품질 멕 데이터를 취득 하는 악명 높은 장벽 포즈. 이 문제를 해결 하려면이 문서 키트-맥쿼리 뇌 연구소 4에서 이전 문서에 설명 된 절차에 따라 빌드 소아 멕 연구 프로토콜을 제시.
(1)를 포함 하는 중요 한 절차 멕 시스템을 설명 하는 어린이 친화적인 연구 제7 를 포함 하는 자원을 제공 하 아이 멕으로 팸 실험실 방문 전에 멕 실험에 대해 배울 수 있는, 그리고 방자형 방 (MSR), 스토리 보드 부모와 간병인 (보충 그림 2);에 대 한 멕 실험 (보충 그림 1), 그리고 멕 정보 시트를 완료 하기 위한 10의 간단한 단계를 개요 (2) 앞 어린이 멕 절차와 정통 하 고 멕 시뮬레이터; 안에 누워 하는 동안에 아직도 그들의 머리를 유지 하는 훈련 하는 어떤 점에서 팸 세션 멕 수집 세션 (3) 권 태와 불안; 머리의 움직임을 최소화 하기 위해 수동 또는 "gamified" 실험 패러다임을 사용 합니다. 그리고 (4) 추적 지속적인 머리 움직임 동안 온라인 데이터 수집을 사용 하 여 실시간 머리 운동 (ReTHM) 시스템9. ReTHM에서 가져온 데이터는 멕 데이터를 전처리 할 때 머리의 움직임의 오프 라인 보정을 사용할 수 있습니다.
높은-품질 멕 데이터 수집 비판적 소설 메 그 환경에서 안심 느낌 아이에 따라 다릅니다. 용이성의이 감각을 육성 하기 위해 연구원은 멕 환경 및 데이터 수집을 시작 하기 전에 절차 어린이 그들의 가족에 대해에 시간을 정 진 하는 것이 좋습니다. 이 제공 어린이 그들의 부모 멕 절차 간단 하 고, 액세스할 수 있는 언어로 설명 하는 멕 리소스를 통해 달성 될 수 있다. 또한, 가족 멕 테스트 절차를 연습을 연구자를만 나 데이터 수집 세션 전에 멕 연구소를 방문 초대 수 있습니다. 멕 시뮬레이터에 훈련을 통해 아 이들은 암시적으로 멕에 누워 있는 하는 동안에 아직도 그들의 머리를 유지의 중요성을 배운다. 반면 멕 팸 연구자와 가족 시간을 투자할 추가 데이터 수집 프로세스를 멕 데이터 품질 개선 실시 이후의 멕 데이터의 비용과 시간을 최소화의 장점 수집 세션, 틀림 없이이 단점을 능가. 또한, 성능 및 팸 세션 동안 준수를 나타내는 아이 인지 실제 멕 데이터 수집 세션 다시 초대 하는 적합 하지 않습니다 사용할 수 있습니다.
불안 때문에 스캐너 헤드 움직임을 최소화 하기 위해 그것은 지침, 명백한 주의 또는 적극적인 참여를 요구 하지 않는 수동 실험 패러다임을 사용 하는 것이 좋습니다. 예를 들어 신뢰할 수 있는 갖는 응답 한 청각 괴짜 패러다임12, 그것에 의하여 참가자 수 동적으로 자동 비디오에 의해 접대 하는 동안 청각 음색의 시퀀스를 수신 얻어질 수 있다. 명백한 응답을 요구 하는 연구에 대 한 매력적인 게임 스타일 패러다임11에 실험 작업을 포함 하는 연구원 목표로 한다. 이 협력을 향상 하 고 작업 하는 동안 불안을 최소화 합니다. 시각적 실험에는 멕 호환 눈-추적기를 사용 하 여 약간 추가 설정 시간을 수반 하지만 어린이13시각적 자극 위치에 집착 하는 있다 확보에 필요 합니다.
모든 잔여 머리 운동 유물 실시간 머리 움직임 추적을 사용 하 여에 대 한 수정 수 있습니다. ReTHM에서 가져온 데이터를 멕 녹음 파일에 저장 하 고 그 머리에 센서 방식으로 데이터를 수집 하는 동안 머리의 움직임에 대 한 보상 하는 데 사용 수 있습니다 예를 들어 지역화 최적의 소스에 대 한 수 있도록 사전 운동 수준으로 복원할 수 있습니다 이후 소스 데이터에 대 한 필수적인 재건14분석.
이 프로토콜의 구현 소아 멕 데이터의 품질을 개선, 경도 연구에서 참가자 감손 율을 최소화 하 고 가족 지배적인 목표와 멕 연구 참여의 즐거운 경험을 가질 수 있도록 하고자 일반적이 고 전형적인 인구에서 초기 두뇌 발달의 우리의 이해를 향상.
저자는 공개 없다.
이 작품에 의해 지원 되었다 오스트레일리아 연구 위원회 부여 CE110001021, DP170103148 및 DP170102407. 웨이 그 맥쿼리 대학 연구 장학금에 의해 지원 되었다 (MQRF, 아이리스 프로젝트: 9201501199). 한 나 Rapaport 호주 정부의 연구 훈련 프로그램 (RTP)와 맥쿼리 대학 연구 우수 장학금 (MQRES)에 의해 지원 되었다. 로버트 A 시 모어 애스턴 대학, 버밍엄, 영국, 시드니, 호주 맥쿼리 대학에서 박사 학위 장학금에 의해 지원 되었다. 폴 F. Sowman는 국가 건강 및 의료 연구 위원회 (1003760)와 호주 연구 협의회 (DE130100868)에 의해 지원 되었다. 저자는 가나자와 기술 연구소 및 키트-맥쿼리 뇌 연구소 설립에 요코가 전기 주식 회사의 협력을 인정 합니다.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
5 marker Coil set | Kanazawa Institute of Technology (KIT) and Yokogawa Electric Corporation, Japan | PQ11MKA | |
Fastrak Digitizer – 3D | Polhemus Cochester, VT, USA | 1A0383-001 | Pen digitizer |
Magnetoencephalography (MEG) | Kanazawa Institute of Technology (KIT) and Yokogawa Electric Corporation, Japan | PQ1160C | |
MEG simulator | Fino, NSW, Australia | ||
MoTrack system | Psychological Software Tools, PA, USA | MTK-09314-1307 | Motion tracking system |
Polyester caps | Speedo | N/A | product code: SPE11733.435 |
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