Name: FMRI Participant Preparation and Visual Cortex Scanning
Uploaded: 2023-12-08T12:40:00
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fmri participant preparation and visual cortex scanning

Faire progresser la cartographie du cortex visuel pour une meilleure évaluation des troubles de la vision

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.

Pleins feux sur l’auteur : Aperçu de la recherche sur le cortex visuel grâce à la cartographie IRMf à grande échelle 

Imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf) du cortex visuel avec stimulation rétinotopique à grand angle

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.

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FMRI Participant Preparation and Visual Cortex Scanning  

Préparation des participants à l’IRMf et scintigraphie visuelle du cortex

Commencez par demander au participant de se fixer sur la croix centrale pendant les examens d’imagerie. Faites une brève démonstration de la stimulation visuelle pour familiariser le participant avec la procédure. Placez le participant confortablement sur la table du scanner et immobilisez la tête du participant dans la moitié postérieure de la bobine de tête avec un rembourrage en mousse pour réduire les artefacts de mouvement.Prévoyez des bouchons d’oreille pour protéger leur ouïe. Utilisez le système de positionnement du scanner pour déplacer la table dans l’alésage du scanner. Placez le miroir grand angle à 10 centimètres des yeux du participant.Ajustez le miroir pour maintenir un angle de vision constant. Commencez l’IRMf avec un radiophare d’alignement de piste, en incorporant trois plans orthogonaux et en ajustant le scanner pour l’étalonnage de la fréquence et du calage. Procédez à un balayage anatomique MP-RAGE pour un meilleur positionnement de la tranche EPI.Au début du protocole d’IRMf, demandez au participant de se fixer sur la croix blanche sur un fond gris au centre des stimuli pendant 10 secondes. Créez des stimuli visuels à l’aide d’un programme compatible en affichant une série de cales rotatives pendant 30 secondes. Les cales doivent s’étendre jusqu’au bord de l’écran ou du miroir avec un motif en damier noir et blanc à inversion de contraste de huit hertz.Présentez la croix blanche pendant 10 secondes supplémentaires. Répétez l’affichage de la fixation croisée et de la stimulation avec le deuxième paradigme de stimulation visuelle de 30 secondes, consistant en des anneaux d’expansion et de contraction. Maintenez un motif en damier noir et blanc à huit hertz à 100 % de contraste pendant l’expérience.Une fois l’imagerie terminée, faites glisser la table hors de l’alésage du scanner, en veillant à ce que le participant reste immobile. Ensuite, retirez l’écran, puis retirez le miroir avant de placer la partie antérieure de la bobine de tête. Replacez la table au centre du scanner.Procurez-vous un balayage rapide de l’alignement de piste pour tenir compte de tout mouvement, suivi d’un balayage MP-RAGE à l’aide de la bobine de tête complète. Les cartes polaires n’ont révélé aucune différence évidente entre les participants primaires atteints de glaucome à angle ouvert et les participants en bonne santé. Les cartes d’excentricité ont montré que la région centrale de la parafovéa qui a été activée par les stimuli annulaires plus petits semblait plus grande chez le patient atteint de glaucome primaire à angle ouvert.Les variations en pourcentage de BOLD à différentes excentricités ont été réduites chez les patients atteints de glaucome primaire à angle ouvert, en particulier à des excentricités plus périphériques. Les changements BOLD ont été significativement réduits entre les deux groupes, plus encore pour les excentricités plus importantes. Les changements en pourcentage BOLD moyennés pour la vision centrale n’étaient que légèrement et pas significativement réduits chez les patients atteints de glaucome primaire à angle ouvert, tandis que les changements étaient significativement réduits pour la vision périphérique.

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fMRI Participant Preparation and Visual Cortex Scanning

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

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