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

Avance del mapeo de la corteza visual para una mejor evaluación de los trastornos de la visión

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.

Autor destacado: Perspectivas sobre la investigación de la corteza visual a través del mapeo de resonancia magnética funcional de visión amplia 

Resonancia magnética funcional (fMRI) de la corteza visual con estimulación retinotópica de visión amplia

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  

Preparación de los participantes de fMRI y escaneo de la corteza visual

Comience por indicarle al participante que se fije en la cruz central durante las exploraciones por imágenes. Demuestre brevemente la estimulación visual para que el participante se familiarice con el procedimiento. Coloque al participante cómodamente en la mesa del escáner e inmovilice la cabeza del participante en la mitad posterior de la matriz de bobinas de la cabeza con acolchado de espuma para reducir los artefactos de movimiento.Proporcione tapones para los oídos para proteger su audición. Utilice el sistema de posicionamiento del escáner para mover la mesa al orificio del escáner. Coloque el espejo de visión amplia a 10 centímetros de los ojos del participante.Ajuste el espejo para mantener un ángulo de visión constante. Comience la exploración por resonancia magnética funcional con una exploración localizadora, incorporando tres planos ortogonales y ajustando el escáner para la calibración de la frecuencia y la calce. Proceda con un escaneo anatómico MP-RAGE para mejorar el posicionamiento de la rebanada EPI.Al comienzo del protocolo de resonancia magnética funcional, indique al participante que se fije en la cruz blanca sobre un fondo gris en el centro del estímulo durante 10 segundos. Crea estímulos visuales utilizando un programa compatible mostrando una serie de cuñas giratorias durante 30 segundos. Las cuñas deben extenderse hasta el borde de la pantalla o espejo con un patrón de tablero de ajedrez en blanco y negro de ocho hercios que invierta el contraste.Presenta la cruz blanca durante 10 segundos más. Repetir la fijación cruzada y la visualización de la estimulación con el segundo paradigma de estimulación visual de 30 segundos, que consiste en anillos que se expanden y se contraen. Mantenga un patrón de tablero de ajedrez en blanco y negro de ocho hercios que invierta el contraste al 100 % durante el experimento.Una vez finalizadas las imágenes, deslice la mesa hacia afuera del orificio del escáner, asegurándose de que el participante permanezca quieto. A continuación, retire la pantalla y luego retire el espejo antes de colocar la parte anterior de la bobina de la cabeza. Vuelva a colocar la mesa en el centro del escáner.Adquiera un escaneo rápido del localizador para tener en cuenta cualquier movimiento, seguido de un escaneo MP-RAGE utilizando la bobina de cabeza completa. Los mapas polares no revelaron diferencias obvias entre los participantes primarios con glaucoma de ángulo abierto y los participantes sanos. Los mapas de excentricidad mostraron que la región central de la parafóvea que fue activada por los estímulos anulares más pequeños parecía más grande en el paciente primario con glaucoma de ángulo abierto.Los cambios porcentuales de BOLD en diferentes excentricidades se redujeron en los pacientes con glaucoma primario de ángulo abierto, especialmente en las excentricidades más periféricas. Los cambios en negrita se redujeron significativamente entre los dos grupos, más aún en excentricidades más grandes. Los cambios porcentuales de BOLD promediados para la visión central se redujeron solo ligeramente y no significativamente en los pacientes con glaucoma primario de ángulo abierto, mientras que los cambios se redujeron significativamente para la visión periférica.

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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 ...