Name: studying brain function in children using magnetoencephalography
Uploaded: 2019-04-08T14:00:00
Duration: 8 min
Description: Watch this Scientific Journal Video about Studying Brain Function in Children Using Magnetoencephalography at JoVE.com

עבודה זו נתמכה על ידי המועצה למחקר האוסטרלית מעניקה CE110001021, DP170103148 ו- DP170102407. ווי הוא נתמך על ידי אוניברסיטת מחקר לאגודה מקווארי (MQRF, איריס הפרוייקט: 9201501199). חנה רפפורט נתמכה על ידי תוכנית אימונים מחקר של הממשל האוסטרלי (RTP), מלגת הצטיינות מחקר (MQRES) את מקווארי האוניברסיטה. רוברט סימור א נתמכה על ידי מלגות דוקטורט מ אוניברסיטת אסטון, בירמינגהם, בריטניה ו אוניברסיטת מקאוארי, בסידני, אוסטרליה. פול פ Sowman נתמכה על ידי הבריאות הלאומיים, המועצה למחקר רפואי (1003760) לבין המועצה מחקר אוסטרלי (DE130100868). המחברים להכיר בשיתוף עם המכון הטכנולוגי של קנאזאווה, את חברת החשמל Yokogawa בהקמת המעבדה לחקר המוח קיט-מקווארי.

פרוטוקול מחקר זה אושרה על ידי מקווארי אוניברסיטת האנושי מחקר ועדת האתיקה.
1. מג להכרות משאבים
<ol><li>לספק למשפחה משאבים כדי ללמוד על מג לפני ביקור במעבדה מג, כגון מאמר מדעי ידידותיים7 והסביר מג ה-MSR, סיפור-לוח המפרט את הצעדים הכרוכים בהשלמת הניסוי מג (למשל, 1 איור משלים , גיליון מידע מג עבור ההורים או בקשישים (למשל, משלים איור 2).</li>
</ol>2. מג להכרות הפעלה
הערה: הפעלת להכרות פועל בדרך כלל למשך 30 דקות, כולל מבוא ה-MSR (5 דקות), תרגול דיגיטיזציה (5 דקות) וכן אימון סימולטור מג, כולל תרגול בפעילות הניסיונית (20 דקות). לנהל את ההפעלה להכרות בין 1-ל-7 ימים לפני רכישת נתונים.
<ol><li>
מבוא MSR
	<ol>
<li>לקחת את הילד לסיור של הציר ("חללית") אשר מעוצב בסגנון אמנות הקשורות שטח הקיר לחזק את הנושא משימת החלל.</li>
		<li>תשאל את הילד להתאמן הגב שקרן עם הראש על הקסדה דיואר.</li>
		<li>תגיד לילד לשקר תזוזה ככל כך החללית נשארת במסלול, יכול להגיע ליעדו הסופי.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
דיגיטציה:
	<ol>
<li>להושיב את הילד על כיסא גבוה, להתאים אותם עם כובע שחייה פוליאסטר ("קסדת האסטרונאוט") המכיל חמש סמן סלילי. להתאים כמוסות רופף על ידי קיפול את הצדדים. הערה: הגלילים לשלוח נתונים יחידת מעקב תנועה רציפה.</li>
		<li>המקום משדר, שלושה רסיברים סביב צווארו של הילד.</li>
		<li>שאלו את הילד להדגים פוזה "פסל" הכי טוב שלהם ולהציע חיזוקים חיוביים תכופים כאשר הם שוהים עדיין. הערה: זה משמש כדי למזער את תנועת הראש במהלך דיגיטציה עלול לסכן את הדיוק של רישום משותף הבאים עם חיישנים מג8.</li>
		<li>משתמש בדיגיטייזר של העט (ראה טבלה של חומרים) כדי להקליט את המיקום של שלוש נקודות fiducial (את nasion ואת נקודות נכון מראש אוריקולארית ושמאלה) ואת הגלילים סמן חמש, כמו גם את צורת פני השטח של הראש. הערה: המידע הזה משמש לאחר מכן לקבוע את המיקום של ראשו של הילד ביחס החיישנים מג.</li>
		<li>להסיר את הכובע, משדר, שלושה רסיברים מהצוואר של הילד.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
סימולטור מג:
	<ol>
<li>לקחת את הילד לחדר דיור סימולטור מג (ראה טבלה של חומרים , שלבים 9 ו- 10 משלים באיור1), העתק בגודל מלא של מערכת מג. סימולטור מג מעוצב עם נושא ה-שטח מדבקות והוא מצויד עם מעושה קסדה דיואר, מיטה, תיבה לחצן, עבור תצוגות חזותיות, מסך ממוקם מעל דיואר מדומה</li>
		<li>תאר בקצרה את מג סריקה הליכים (קרי, שוכב עדיין, השתתפות בפעילות הניסיונית תרגול) באמצעות הנרטיב של משימת חלל תרגול.</li>
		<li>להתאים את הילד עם "קסדת האסטרונאוט" — כובע שחייה פוליאסטר אשר יש גלאי תנועה המצורפת בחזית (ראה טבלה של חומרים).</li>
		<li>מזמינים את הילד לשקר הסימולטור, לצפות בסרטון של בחירתם. אם הילד נראה עצבני, תחילה מדגימים את ההליכים ניסיוני עם צעצוע. הערה: בכל פעם תנועת הראש של הילד עולה על סף שנקבע מראש (למשל, 5 מ מ), מערכת מעקב תנועה (ראה טבלה של חומרים) באופן אוטומטי להשהות את הווידיאו ולחכות הנסיין באופן ידני מחדש את הווידאו ולשחזר תנועה בסיסית.</li>
		<li>כאשר הילד מסיים את החלק הזה של האימון סימולטור, לספק הדרכה על פעילות ניסיוני באמצעות ערכה נפרדת של גירויים ייחודי הילד.</li>
		<li>בסוף ההכשרה פעילות, מציעים לילד תעודת הכשרה אסטרונאוט.</li>
	</ol>
</li>
</ol>3. מג נתונים רכישת מושב
הערה: המפגש רכישת נתונים בדרך כלל נמשכת כ- 30 דקות, כולל דיגיטיזציה (5 דקות), הגדרת המשתתף בתוך MSR (5 דקות) קירור והקפאה (כ 20 דקות, בהתאם לאורך פרדיגמה נסיונית).
<ol><li>
הליכים הראשוניים
	<ol>
<li>לנהל את חדר ריק s 30-ל-60 הקלטה כ 15 דקות לפני שהילד מגיע כדי לזהות כל רעש חיצוני משמעותי שמזוהה על-ידי המערכת מג8.</li>
		<li>כאשר הילד מגיע, לאשר כי הם לא לובש כל חומר מגנטי על הבגדים שלהם או נושא כל הגוף שלהם, כמו חומרים מגנטיים יכולה לעוות את אות מג (ראו איור 1B לקבלת דוגמה של אות רעש בשל מתכת על המשתתף). הערה: אם ההורה או המטפל מבקש ללוות את הילד שלהם בתוך ה-MSR, הסרת חומרים מגנטיים חל על אותם יותר מדי.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
דיגיטציה
	<ol>
<li>בדוק אם הילד צריך ללכת לשירותים לפני התחלת דיגיטציה, כמו סיום השלב דיגיטציה, לא ניתן להסיר את הכובע עד סיום ההפעלה רכישה מג.</li>
		<li>חזור על הפעולות דיגיטציה המתוארים בסעיף "מג להכרות הפעלה" לעיל. הערה: אם הכיפה זז יותר מ-5 מ במהלך הניסוי, לבצע דיגיטציה השני בסוף הניסוי</li>
	</ol>
</li>
	<li>
הגדרת MSR
	<ol>
<li>לקחת את הילד ה-MSR ("החללית"). הערה: שני החוקרים נדרשות עבור הליך זה — כדי ללוות את הילד בתוך ה-MSR בתור החוקר"העוזר" (יחד עם ההורה או המטפל, במקרה הצורך) ועוד אחד להפעלת מג קירור והקפאה מחוץ הציר כמו "החוקר הראשי". הסידור MSR בדרך כלל לוקח 5 דקות.</li>
		<li>להגדיר את הציוד בתוך ה-MSR (עוזר חוקר)<ol>
<li>תשאל את הילד כדי למקם את הראש שלהם הקסדה דיואר.</li>
			<li>לבדוק ראש הילד מיושרת מרכזי כך הכתר של הראש הוא הכי קרוב ככל האפשר כדי האחורי של הקסדה דיואר בלי לגעת.</li>
			<li>להבטיח כי הילד הוא נוח, רגוע, ונותרה תזוזה ככל במהלך מג הקלטה.</li>
			<li>במהלך הסידור, לשעשע את הילד על-ידי השמעת וידאו המעניינים אותם על גבי מסך מעל דיואר.</li>
		</ol>
</li>
		<li>להגדיר את הציוד מחוץ ה-MSR (חוקר ראשי)<ol>
<li>התנהלות מידה סליל טרום-experiment/בסיסית סמן כדי להקליט את המיקום ההתחלי ראש ביחס הקסדה דיואר.</li>
			<li>לנהל רישום משותף בין ראשו של הילד לבין מערך חיישן באמצעות המדידה סליל סמן הראשונית והן את הנתונים צורת הראש דיגיטציה. הערה: מדידות הכנה אלה מאפשרים בדיקה ויזואלית של עמדת ראש פנימה דיואר כדי להבטיח כי ראשו של הילד ימוקם בצורה נכונה. אם תנאים אלה אינם מתקיימים, ולמקם מחדש את הילד, לנהל רישום משותף עוד לפני הפעלת חדרי קירור והקפאה.</li>
		</ol>
</li>
	</ol>
</li>
	<li>
חדרי קירור והקפאה
	<ol>
<li>פעם מרוצה עם תנוחת הראש ביחס הקסדה דיואר, להפעיל את מג הקלטה ואת הפעילות ניסיוני.</li>
		<li>הרשומה תנועות ראש מתמשך עם מג ילדים תוכנה מערכת בשם תנועת הראש בזמן אמת (ReTHM)9.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
לסיים את הניסוי
	<ol>
<li>לאחר סיום הפעילות ניסיוני, לבטל את ReTHM וסיימו את מג הקלטה. התנהלות מידה סליל שלאחר הניסוי סמן כדי למדוד את מיקום הראש הסופי ביחס הקסדה דיואר. הערה: מדידה זו מספק בדיקה חזותית פשוטה של תנועות ראש הכולל במהלך הניסוי.</li>
		<li>להציע לילד בשקית מתנה ("ערכת האסטרונאוט") בשל השתתפותם שייגרם לו את המשפחה עבור הזמן שלהם, בעלויות הנסיעה.</li>
	</ol>
</li>
</ol>

<ol>
	<li>Baillet, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Magnetoencephalography+for+brain+electrophysiology+and+imaging.">Magnetoencephalography for brain electrophysiology and imaging.</a> Nature Neuroscience. 20, 327-339 (2017).</li><li>Gaetz, W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Magnetoencephalography+for+clinical+pediatrics:+Recent+advances+in+hardware,+hethods,+and+clinical+applications.">Magnetoencephalography for clinical pediatrics: Recent advances in hardware, hethods, and clinical applications.</a> Journal of Pediatric Epilepsy. 04, 139-155 (2015).</li><li>Stolk, A., Todorovic, A., Schoffelen, J. -. M., Oostenveld, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Online+and+offline+tools+for+head+movement+compensation+in+MEG.">Online and offline tools for head movement compensation in MEG.</a> Neuroimage. 68, 39-48 (2013).</li><li>Tesan, G., Johnson, B. W., Reid, M., Thornton, R., Crain, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Measurement+Of+Neuromagnetic+brain+function+in+pre-school+children+with+custom+sized+MEG.">Measurement Of Neuromagnetic brain function in pre-school children with custom sized MEG.</a> Journal of Visualized Experiments. (36), 2923-2934 (2010).</li><li>Johnson, B. W., Crain, S., Thornton, R., Tesan, G., Reid, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Measurement+of+brain+function+in+pre-school+children+using+a+custom+sized+whole-head+MEG+sensor+array.">Measurement of brain function in pre-school children using a custom sized whole-head MEG sensor array.</a> Clinical Neurophysiology. 121, 340-349 (2010).</li><li>He, W., Brock, J., Johnson, B. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Face-sensitive+brain+responses+measured+from+a+four-year-old+child+with+a+custom-sized+child+MEG+system.">Face-sensitive brain responses measured from a four-year-old child with a custom-sized child MEG system.</a> Journal of Neuroscience Methods. 222, 213-217 (2014).</li><li>Brock, J., Sowman, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Meg+for+kids:+listening+to+your+brain+with+super-cool+SQUIDs.">Meg for kids: listening to your brain with super-cool SQUIDs.</a> Frontiers for Young Minds. 2, 10-13 (2014).</li><li>Gross, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Good+practice+for+conducting+and+reporting+MEG+research.">Good practice for conducting and reporting MEG research.</a> Neuroimage. 65, 349-363 (2013).</li><li>Oyama, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Real-Time+coil+position+monitoring+system+for+biomagnetic+measurements.">Real-Time coil position monitoring system for biomagnetic measurements.</a> Physics Procedia. 36, 280-285 (2012).</li><li>de Cheveign&#233;, A., Simon, J. Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Denoising+based+on+spatial+filtering.">Denoising based on spatial filtering.</a> Journal of Neuroscience Methods. 171, 331-339 (2008).</li><li>Cheyne, D., Jobst, C., Tesan, G., Crain, S., Johnson, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Movement-related+neuromagnetic+fields+in+preschool+age+children.">Movement-related neuromagnetic fields in preschool age children.</a> Human Brain Mapping. 35, 4858-4875 (2014).</li><li>N&#228;&#228;t&#228;nen, R., Pakarinen, S., Rinne, T., Takegata, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+mismatch+negativity+(MMN):+towards+the+optimal+paradigm.">The mismatch negativity (MMN): towards the optimal paradigm.</a> Clinical Neurophysiology. 115, 140-144 (2004).</li><li>He, W., Brock, J., Johnson, B. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Face+processing+in+the+brains+of+pre-school+aged+children+measured+with+MEG.">Face processing in the brains of pre-school aged children measured with MEG.</a> Neuroimage. 106, 317-327 (2015).</li><li>Wehner, D. T., H&#228;m&#228;l&#228;inen, M. S., Mody, M., Ahlfors, S. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Head+movements+of+children+in+MEG:+quantification,+effects+on+source+estimation,+and+compensation.">Head movements of children in MEG: quantification, effects on source estimation, and compensation.</a> Neuroimage. 40, 541-550 (2008).</li></ol>

המחברים אין לחשוף.

בשנים האחרונות נוצרה מג כמו טכניקה דימות מוחי לא פולשנית יקר עבור חוקרים המנגנונים העצביים העומדים לגורם המרכזי עליו מושתתת התפתחות המוח1. עם זאת, תנועות ראש בסורק להוות מחסום הידוע לשמצה להשגת איכות טובה מג נתונים, במיוחד כאשר הערכת אוכלוסיות ילדים. כדי להתגבר על בעיה זו, מאמר זה הציג ילדים מג פרוטוקול מחקר אשר מתבססת על ההליכים המתוארים במאמר הקודם מעבדת המחקר של המוח מקווארי-ערכת 4.
ההליכים קריטי כוללים (1) מתן ילדים עם מג משאבים להכרות שממנו הם יכולים ללמוד על הניסוי מג לפני ביקור במעבדה, הכוללים מאמר מחקר ידידותיים7 להסביר למערכת מג ו מוגן מגנטית חדר (MSR), סיפור-לוח חלוקה לרמות 10 צעדים פשוטים על השלמת הניסוי מג (משלים איור 1), גיליון מידע מג עבור הורים ומטפלים (משלים איור 2); (2) שלפני המפגש רכישה מג עם הפעלת להכרות, שבו ילדים הם היכרות עם נהלי מג ו מאומנים כדי לשמור על ראשיהם עדיין בזמן שוכב בתוך סימולטור מג; (3) באמצעות את פרדיגמות ניסיוני פסיבי או "gamified" כדי למזער את תנועת הראש עקב שעמום וחוסר מנוחה; (4) מעקב שוטף תנועות ראש במהלך רכישת נתונים מקוון באמצעות מערכת זמן אמת בראש תנועה (ReTHM)9. והנתונים שהתקבלו ReTHM ניתן לבצע תיקון מקוונת של חפצי אמנות התנועה הראשי כאשר מראש עיבוד הנתונים מג.
רכישת נתונים מג באיכות גבוהה אנושות תלויה הילד מרגיש בנוח בסביבה מג הרומן. כדי לטפח את תחושת נוחות, חוקרים מוזמנים להקדיש זמן להיכרות ילדים ובני משפחותיהם עם הסביבה מג, הליכים לפני התחלת רכישת נתונים. זו יכולה להיות מושגת באמצעות הצעה ילדים והורים משאבים מג להסביר את ההליכים מג בשפה פשוטה, נגיש. יתר על כן, משפחות יכול להיות מוזמן לבקר במעבדה מג לפני הדיון רכישת נתונים לענות החוקרים ולתרגל את נוהלי הבדיקה של מג. באמצעות הדרכה, בסימולאטור מג, לומדים הילדים במרומז את החשיבות של שמירת ראשיהם עדיין בזמן שוכב על מג. בעוד להכרות מג דורש החוקרים והן למשפחות להקדיש זמן נוסף בתהליך איסוף הנתונים, היתרונות של שיפור איכות הנתונים מג, כמו גם למזער את זמן ועלות לניצוח הבאים של הנתונים מג רכישת הפעלות, ניתן לטעון עולה את החסרון הזה. יתר על כן, ביצועים ותאימות במהלך הפגישה להכרות יכול לשמש כדי לציין אם הילד נמצא או אינו מתאים להזמין חזרה עבור הפעלת רכישת נתונים בפועל של מג.
כדי למזער את תנועת הראש בסורק עקב חוסר מנוחה, עדיף להשתמש פרדיגמה ניסיוני סביל, שאינו דורש הוראות, תשומת לב עבירה או השתתפות פעילה. לדוגמה, ניתן להשיג תגובה עורר אמין עם השמיעה מוזר הפרדיגמה12, לפיה המשתתף פסיבי מקשיב לרצף של גוונים שמיעתי בזמן אירח על ידי וידאו על שתיקה. ללימודים הדורשים מענה עבירה, החוקר צריכות לכוון להטמיע את הפעילות ניסיוני ב- משחק בסגנון הפרדיגמה העוסקים11. זה משפר את שיתוף הפעולה וצמצום חוסר מנוחה במהלך הפעילות. בניסויים חזותי, השימוש של העין-גשש מג תואמי מצריכה זמן הקמה נוספים אך יש צורך להבטיח כי ילדים יש מקובע על המיקום של גירויים חזותיים13.
כל חפצי שיורית התנועה הראשי ניתן לתקן באמצעות מעקב תנועה ראש בזמן אמת. לדוגמה, והנתונים שהתקבלו ReTHM יכול להיות מאוחסן בקובץ הקלטה מג, נהגה לפצות על התנועה הראש במהלך איסוף הנתונים כך את הראש אל החיישן לוקליזציה ניתן לשחזר את רמת התנועה מראש כדי לאפשר מקור אופטימלי שחזור אשר חיוני עוקבות מקור נתונים ברמת מנתח14.
היישום של פרוטוקול זה שואפת לשפר את איכות הנתונים מג רפואת ילדים, למזער את המחירים התשה משתתפת במחקרים האורך, ולוודא שיש משפחות חוויה מהנה של השתתפות במחקר מג, עם המטרה הכללית לשיפור ההבנה שלנו של התפתחות המוח מוקדם באוכלוסיות טיפוסית וגם לא טיפוסיות.

מגנטואנצפלוגרפיה (מג) היא שיטה לא פולשנית הדמייה תפקודית אשר מודד שדות מגנטיים, שמפיק את הפעילות החשמלית של המוח האנושי1,2. מג מציע רזולוציה טמפורלית מעולה מעולה ברזולוציה מרחבית לעומת אלקטרואנצפלוגרם (EEG) בשל היעדר האות מריחת מן הרקמות ביולוגי בין המקורות המוח את החיישנים. בנוסף, מג אינו כרוך חשיפה לרעשים, קרינה או שדות מגנטיים. הגדרת זמן מהיר, המשתתפים יכולים בליווי הורה או המטפל לאורך כל הבדיקה. יחדיו, תכונות אלה להפוך מג כלי מבטיח עבור חוקרים הפיתוח של תפקוד המוח אופייני, לא טיפוסי ילדים2.
למדידת תגובות המוח באמצעות מג, משתתפי המחקר עליך להוסיף את ראשם לתוך הקסדה הדיור מערך קבוע של חיישנים מוליך-העל. זה הכרחי כי המשתתפים שומר את הראשים שלהם עדיין ברחבי מג הקלטה, כשינויים במצב ראש ביחס החיישנים שניהם לבזות את התפלגות אות neuromagnetic לעכב אומדן מדויק מקור. אומדן לא מדויק מקור מוביל באופן בלתי נמנע מסקנות סטטיסטיות לא מדויק מקור כוח, קישוריות פונקציונלי, רשת ניתוחים3.
צמצום התנועה הראשי יכול להיות מאתגר במיוחד במהלך הערכת מג ילדים עבור מספר סיבות. ראשית, הערכת ילדים צעירים בכל מערכת מג למבוגרים הוא בעייתי כפי ראשיהם של ילדים קטנים יותר מאלו של מבוגרים, הרווח גדל בין הקסדה והקרקפת של הילד מאפשרת לתנועה ראש ללא הגבלה. שנית, הסביבה מג הרומן – מכונה גדולה נעול בתוך חדר מוריקות דיסקות חסר חלונות – יכולה להיות מאיימת עבור ילדים צעירים, תנועת הראש עשויים להיות תוצאה של anxiousness. שלישית, ללא אימון, ילדים עשויים לא להבין או לעלות בקנה אחד עם הדרישה להישאר עדיין משך זמן הניסוי. בסופו של דבר, ילדים שיש להם קיבולת מוגבלת לסבול שעמום עשוי לגלות כי ניסויים מג ייקח יותר מדי זמן או מייגע, וכתוצאה מכך חוסר מנוחה וראש תנועת חפצים.
כדי להתמודד עם האתגר ארוכת שנים של התנועה הראשי במחקר מג רפואת ילדים, מאמר זה מציג חומרה האחרונה והתקדמות מתודולוגי מיושמים באופן פרטי בפרוטוקול מג ידידותיים שיקול את מעבדת המחקר של המוח קיט-מקווארי ( אוניברסיטת מקאוארי, סידני, אוסטרליה). כפי שתואר במאמר הקודם זה מעבדה4, לבעייתיות הכרוכה בשימוש של ורופפים בגודל מבוגר קסדה דיואר יש טופלו על-ידי התקנת העולם-הפעם הראשונה, כל ראש המערכת מג בילדים עם קסדה העידו דיואר טוב יותר מתאים ראשיהם של ילדים צעירים בין כ- 3 עד 6 שנים של גיל. הסתגלות חומרה זה משפר את יחס אות לרעש, כמו החיישנים גם באופן פיזי קרוב יותר, בממוצע, הילד הקרקפת5,6. לאחרונה, המעבדה לחקר המוח קיט-מקווארי פיתחה מספר הליכים חדשים, חדשניים כדי להתגבר על שרמזנו הנ את תנועת הראש ומכאן לשיפור איכות הנתונים.
כל הליכים לפי פרוטוקול זה מוסברים באמצעות עלילה שבו הילד משתתף באופן פעיל עוסקת "אסטרונאוט בחלל שליחות". הנרטיב הזה מבטיח חווית ההתנסות במחקר מג של הילד לא רק פחות מאיים, אבל גם מרגש. יישום נהלים אלה לתוך פרוטוקול מג ' ידידותי לילדים ' חשוב לשיפור איכות הנתונים, מזעור המחירים התשה משתתפת במחקרים האורך, ומבטיחה כי משפחות יש חוויה חיובית השתתפותם במחקר.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" style="width:1073px;" width="1074">
	<colgroup>
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:215px;">5 marker Coil set</td>
			<td style="width:505px;">Kanazawa Institute of Technology (KIT) and Yokogawa Electric Corporation, Japan</td>
			<td style="width:119px;">PQ11MKA</td>
			<td style="width:235px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:215px;">Fastrak Digitizer &#8211; 3D</td>
			<td style="width:505px;">Polhemus Cochester, VT, USA</td>
			<td style="width:119px;">1A0383-001</td>
			<td>Pen digitizer</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:215px;">Magnetoencephalography (MEG)</td>
			<td style="width:505px;">Kanazawa Institute of Technology (KIT) and Yokogawa Electric Corporation, Japan</td>
			<td style="width:119px;">PQ1160C</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:215px;">MEG simulator</td>
			<td style="width:505px;">Fino, NSW, Australia</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:215px;">MoTrack system</td>
			<td>Psychological Software Tools, PA, USA</td>
			<td style="width:119px;">MTK-09314-1307</td>
			<td>Motion tracking system</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:215px;">Polyester caps</td>
			<td style="width:505px;">Speedo</td>
			<td style="width:119px;">N/A</td>
			<td>product code: SPE11733.435</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

studying brain function in children using magnetoencephalography

מגנטואנצפלוגרפיה (מג) היא טכניקת דימות מוחי לא פולשנית אשר מודד ישירות לשדות המגנטיים מאת הפעילות החשמלית של המוח האנושי. מג הוא שקט, פחות סביר לזירוז קלאוסטרופוביה לעומת הדמיית תהודה מגנטית (MRI). לכן כלי מבטיח על חקירת תפקוד המוח אצל ילדים צעירים. עם זאת, ניתוח של נתוני מג של אוכלוסיות ילדים לעיתים קרובות מסובך ידי חפצי אמנות התנועה הראשי אשר מתעוררות בעקבות הדרישה עבור מערך חיישן במרחב-קבוע זה לא מוצמדת ראשו של הילד. מזעור תנועות ראש במהלך מפגשים מג יכול להיות מאתגר במיוחד כמו ילדים צעירים הם לעיתים קרובות אין אפשרות להישאר עדיין במהלך משימות ניסויים. הפרוטוקול המובאת כאן שמטרתה להפחית את תנועת הראש חפצים במהלך מג ילדים סריקה. לפני ביקור במעבדה מג, משפחות מסופקים עם משאבים המסבירים את המערכת מג ואת ההליכים ניסיוני בשפה פשוטה, נגיש. מפגש להכרות מג מתנהל שבמהלכו הילדים הם היכרות עם החוקרים והן את ההליכים מג. הם מאומנים ואז לשמור את הראש שלהם עדיין בזמן שוכב בתוך סימולטור מג. כדי לעזור לילדים חשות בנוח הרומן מג הסביבה, כל הנהלים מוסברים באמצעות הנרטיב של משימת החלל. כדי למזער את תנועת הראש עקב חוסר מנוחה, ילדים מאומנים, העריך באמצעות פרדיגמות ניסיוני מהנה ומרתקת. בנוסף, חפצי אמנות התנועה הראשי שיורית לילדים הם פיצוי עבור במהלך הפגישה רכישת נתונים באמצעות תנועה ראש בזמן אמת של מערכת המעקב. יישום נהלים ידידותיים אלה חשוב לשיפור איכות הנתונים, מזעור המחירים התשה משתתפת במחקרים האורך, ומבטיחה כי משפחות יש חוויה חיובית מחקר.

אותות מגנטואנצפלוגרפיה נפוצות מג נפוצות אותות מוצגים באיור1, כולל אות מג רגיל (איור 1א'), כמו גם רעש אות מג עקב מתכת על המשתתף (איור 1B), ובמקרה לפתוח את החיישנים, פתח את הדלת MSR, שואל את המשתתף להסיר מתכת בכל הגוף שלהם, ואז לקחת את חפץ מתכת הציר ולבצע כיוון אוטומטי לפני ההליכים המפורטים בסעיף 3.5; התערבות של מכשיר אלקטרוני (איור 1C, לרוב מטלפון נייד), לפנות במקרה כל מכשיר אלקטרוני או להעביר אותם מן הציר; קפוץ לסת (איור 1D), ובמקרה להזכיר את המשתתף להירגע הלסת שלהם משך מג הקלטה; גלי אלפא (איור 1E; אלה מוגדרים על-ידי שמונה עד 12 גלים רציפה מרווח s 1), ובמקרה הזה בדוק כי המשתתף אינו ישן (זה בסדר להמשיך אם הם ערים); ואני לכוד השטף המגנטי (איור 1F); ובמקרה לפתוח את החיישנים והפעל את סליל בתנור במשך 5 דקות. אם השטף נמשכת לאחר שלאחר מכן כוונון אוטומטי, מארק מושפעות ערוץ להסרת מניתוח הנתונים הבאים.
תנועת הראש במהלך איסוף הנתונים נתונים מג ילדים לפני ואחרי תיקון ReTHM מוצגת באיור2. הנתונים נאספו מילד בן שלוש שהקשיבו פסיבי גוונים השמיעה במשך 15 דקות הנתונים היה מבטל את noised10, הלהקה לעבור סינון11 (Hz 1-15), תיקן בסיסית, בממוצע. שורש ממוצע הריבועים (RMS) ואת מגנטי (בעמודה השמאלית) חושבו מתוך כל החיישנים. תנועות ראש בממוצע בסורק היו 44.3 מ מ. כפי שמתואר, ReTHM פיצוי עבור חפצי אמנות הקשורות לתנועה, וכתוצאה מכך יותר isofield מוקד ומפות מתאר (בשיא RMS ואת; (א), פחות מעוות RMS ואת המגנטי (B), ושחזור משמעותי יותר מקור (ג) בתוך האונות השמיעה הדו-צדדית.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58909/58909fig1.jpg"> איור 1 : אותות מג דוגמאות של קומון- (א) מג רגיל האות. (B-F) רעש אות מג עקב מתכת (B) על המשתתף (ליתר דיוק, רעש הנגרם על ידי אבזם מתכת קטן על רצועה גופיה), (ג) מהפרעות של מכשיר אלקטרוני, הלסת (D) קפוץ, גלי אלפא (E) ו- (נ) השטף המגנטי לכוד. עבור לוחות C, E ו- F, ציר הזמן בציר ה-x הוא במרווחי זמן של 10 שניות, משרעת סולם בציר ה-y היא 32768 A/ד <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58909/58909fig1large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58909/58909fig2.jpg"> איור 2 . נתונים מג ילדים לפני ואחרי תיקון תנועת הראש בזמן אמת (ReTHM). הנתונים נאספו מילד בן שלוש שהקשיבו פסיבי השמיעה צלילים עבור תנועות ראש 15 דקות Averaged בסורק היו 44.3 מ"מ. (א) יותר ממוקדים isofield ומפות מתאר בשיא ואת שורש ממוצע הריבועים (RMS); (B) פחות ואת מגנטי מעוותת של RMS, ו- (ג) שיקום מקור משמעותי יותר האונות השמיעה הדו-צדדית מתגלים לאחר תיקון ReTHM. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58909/58909fig2large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.</a>
<img alt="Supplementary Figure 1" src="/files/ftp_upload/58909/58909supfig1.jpg"> משלים איור 1: סיפור לעלות לרמות 10 צעדים פשוטים להשלמת "האסטרונאוט הדרכה" (קרי, הניסוי מג). זה נשלח אל משפחות לפני ביקור במעבדה מג כדי להנחות את הציפיות של הילדים בהפעלה של רכישה, כמו גם לבנות התרגשות לקראת "האסטרונאוט הדרכה". ביום רכישת הנתונים, בצע את הסיפור כמו מתקדם הניסוי והילדים אוספים בולים לאחר השלמת כל שלב. תמונות לשכפל עם הודיע בכתב הסכמת ההורים. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58909/58909supfig1large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.</a>
<img alt="Supplementary Figure 2" src="/files/ftp_upload/58909/58909supfig2v2.jpg"> משלים איור 2: גיליון מידע מג עבור ההורים או בקשישים המסביר את מג, ה-MSR, למה לצפות ביום רכישת הנתונים ומה ללבוש. תצלום לשכפל עם הודיע בכתב הסכמת ההורים. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58909/58909supfig2v2large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.</a>

Watch this Scientific Journal Video about Studying Brain Function in Children Using Magnetoencephalography at JoVE.com

Studying Brain Function in Children Using Magnetoencephalography

תפקוד המוח לומד אצל ילדים באמצעות מגנטואנצפלוגרפיה

מאמר זה מציג את פרוטוקול מחקר ידידותי לילדים שנועדו לשפר את איכות הנתונים על-ידי הפחתת התנועה הראש במהלך מגנטואנצפלוגרפיה רפואת ילדים (מג). אנחנו להכיר משפחות עם הסביבה מג, הרכבת ילדים נותרו עדיין באמצעות סימולטור מג, ולתקן על תנועת הראש שיורית חפצים באמצעות מערכת זיהוי תנועה ראש בזמן אמת.

Magnetoencephalography (MEG) is a non-invasive neuroimaging technique which directly measures magnetic fields produced by the electrical activity of the ...

נתוני MEG ילדים הוא לעתים קרובות מסובך על ידי חפצים תנועת הראש. פרוטוקול חדשני זה מציע הדגמה מקיפה של האופן שבו אנו מפחיתים את תנועת הראש תוך איסוף נתוני MEG מילדים קטנים. יישום ההליכים הידידותיים לילדים המתוארים בפרוטוקול שלנו חשוב לשיפור איכות הנתונים, למזעור שיעור ההתשה של המשתתפים, להבטחת חוויה חיובית של השתתפות במחקר.פרוטוקול זה יכול להיות מיושם בעת הערכת ילדים צעירים עם מערכות אחרות של דימות מוחי, כגון fMRI או PET, שם הפחתת תנועת הראש במהלך הסריקה היא גם קריטית לאיכות הנתונים. כדי להתחיל בהליך זה, לספק למשפחות משאבים ללמוד על מגנטונצפלוגרפיה, או MEG, לפני הביקור במעבדת MEG, כגון לוח תכנון המפרט את השלבים הכרוכים בהשלמת ניסוי MEG ודף מידע MEG להורים או מטפלים. לאחר מכן, לקחת את הילד לסיור בחדר מוגן מגנטית, או MSR, דיור מערכת MEG ילדים, אשר מעוטר באמנות הקיר הקשורות לחלל כדי לחזק את הנושא המשימה בחלל.בקשו מהילד להתאמן בשכיבה לאחור עם הראש בדלת הקסדה. לאחר מכן, אמור לילד לשכב בשקט ככל האפשר כדי שהחללית תישאר במסלול ותגיע ליעדה הסופי. לדיגיטציה, יש לכוון את הילד לשבת על כיסא גבוה ולתאים לו כובע שחייה פוליאסטר המכיל חמישה סלילים של סמן, השולחים נתונים ליחידת מעקב תנועה רציפה.התאם כובעי התאמה רופפים על ידי קיפול הצדדים. מניחים משדר ושלושה מקלטים סביב צווארו של הילד. בקשו מהילד להפגין את תנוחת הפסל הטובה ביותר שלו ולהציע חיזוק חיובי תדיר כל עוד הם נשארים בשקט.זה משמש כדי למזער את תנועת הראש במהלך דיגיטציה שעלולה לסכן את הדיוק של הליבה הבאה בין ראשו של הילד לבין חיישני MEG. השתמש בדיגיטייזר עט כדי לתעד את המיקום של שלוש נקודות נאמנות ואת חמשת סלילי הסמן, כמו גם את צורת פני השטח של הראש. נתונים אלה משמשים מאוחר יותר כדי לקבוע את מיקום ראשו של הילד ביחס לחיישנים MEG.בסוף ההליך, הסר את הכובע, המשדר ושלושה מקלטים מצווארו של הילד. לאחר מכן, קחו את הילד לחדר שבו שוכן סימולטור MEG, העתק בגודל מלא של מערכת MEG. סימולטור MEG מעוטר במדבקות נושא חלל ומצויד בדלת קסדה מדומה, מיטה, קופסת כפתורים, ולתצוגות ויזואליות, מסך הממוקם מעל הדלת המדומה.תאר בקצרה את נהלי הסריקה של MEG באמצעות הנרטיב של משימת חלל תרגול. אם הילד נראה עצבני, תחילה להדגים את ההליכים הניסיוניים עם צעצוע. התאם לילד קסדת אסטרונאוט, כובע שחייה פוליאסטר שיש לו גלאי תנועה מחובר בחזית.הזמן את הילד לשכב בסימולטור ולצפות בסרטון על פי בחירתו. בכל פעם שתנועת הראש של הילד חורגת מסף קבוע מראש, מערכת מעקב התנועה תשהה את הווידאו באופן אוטומטי ותחכה שהנסיין יפעיל מחדש את הווידאו באופן ידני וישחזר את בסיס התנועה. כאשר הילד משלים חלק זה של אימון הסימולטור, לספק להם הכשרה על המשימה הניסיונית באמצעות קבוצה נפרדת של גירויים ייחודיים.בתום אימוני המשימה, הצע לילד תעודת אימון לאסטרונאוטים. כאשר הילד מגיע, לאשר כי הם אינם לובשים כל חומר מגנטי על הבגדים או הגוף שלהם, כמו חומרים מגנטיים יכולים לעוות את אות MEG. לאחר מכן, חזור על הליך הדיגיטציה המתואר בהפעלת ההיכרות של MEG בעבר.לאחר מכן, קח את הילד ל- MSR. שני חוקרים נדרשים להליך זה, אחד ללוות את הילד בתוך MSR כעוזר החוקר, והשני להפעיל רכישת נתוני MEG מחוץ MSR כחוקר הראשי. התקנת MSR נמשכת בדרך כלל חמש דקות.בתוך MSR, לבקש את הילד למקם את ראשם לתוך דלת הקסדה. בדוק כי ראשו של הילד מיושר באופן מרכזי, כך כתר הראש הוא קרוב ככל האפשר בחלק האחורי של דלת הקסדה מבלי לגעת בו. ודא כי הילד נוח, רגוע, ונשאר עדיין עדיין ככל האפשר עבור הקלטת MEG.בעת הגדרת הציוד, לשמור על הילד מבודר על ידי הפעלת וידאו על פי בחירתם על המסך מעל הדלת. מחוץ ל- MSR, ערכו מדידת סליל סמן בסיסית לפני הניסוי כדי לתעד את תנוחת הראש הראשונית ביחס לדלת הקסדה. לאחר מכן, לבצע coregistration בין ראשו של הילד ואת מערך החיישנים באמצעות מדידת סליל הסמן הראשונית ואת נתוני צורת ראש הדיגיטציה.מדידות הכנה אלה מאפשרות בדיקה ויזואלית של מיקום הראש בתוך הדלת כדי לוודא כי ראשו של הילד ממוקם כראוי. אם תנאים אלה אינם עומדים, מקם מחדש את ראשו של הילד ונהל ליבה נוספת לפני תחילת רכישת הנתונים. לאחר מרוצה עם עמדת הראש ביחס לדלת הקסדה, להתחיל את הקלטת MEG ואת המשימה הניסיונית.הקלט תנועות ראש מתמשכות עם מערכת תוכנה MEG ילדים בשם תנועת ראש בזמן אמת. בסיום הניסוי, הציעו לילד שקית מתנה עבור השתתפותם ותגמלו את המשפחה עבור זמנם ועלויות הנסיעה שלהם. בניסוי זה נאספו נתונים מנער בן שלוש שהקשיב באופן פסיבי לגווני שמיעה במשך 15 דקות.הנתונים נותק, לאחר מכן עברו סינון, תוכנית בסיסית תוקנה וממוצע. צורות גל שורש-ממוצע-ריבועי, או RMS, חושבו מכל החיישנים ותנועות הראש הממוצעות בסורק היו 44.3 מילימטרים. כפי שהוכח, תנועת ראש בזמן אמת פיצתה על חפצים הקשורים לתנועה וכתוצאה מכך מפות מתאר isofield מוקד יותר.צורות גל מגנטיות מעוותות בהרבה של RMS ושחזור מקור משמעותי יותר באונות השמיעה הדו-צדדיות. לאורך כל הליך הבדיקה, חשוב לבנות יחסי קרבה עם הילד, לשמור על הפגישה מהנה ומרתקת, ולהגיב לכל סימנים של חרדה או חוסר מנוחה אצל הילד. על ידי הכשרת ילדים לשמור על ראשם עדיין במהלך הקלטות MEG ילדים, שיפרנו את איכות נתוני MEG שלנו.כעת ניתן להחיל טכניקות ניתוח מתקדמות על נתונים אלה. MEG ילדים לא רק פותח חלון למה שקורה חשמלית במוח, אלא גם מאפשר לנו למפות תפקודים קוגניטיביים מסוימים על המוח המתפתח.

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Studying Synaptic Vesicle Pools using Photoconversion of Styryl Dyes

לימוד בריכות שלפוחיות Synaptic באמצעות photoconversion של צבעים Styryl

The fusion of synaptic vesicles with the plasma membrane (exocytosis) is a required step in neurotransmitter release and neuronal communication. The ...

In utero Electroporation followed by Primary Neuronal Culture for Studying Gene Function in Subset of Cortical Neurons

In utero Electroporation followed by Primary Neuronal Culture for Studying Gene Function in Subset of Cortical Neurons

ברחם electroporation ואחריו תרבות עצבית ראשונית ללימוד פונקציה ג&#39;ין בתת קבוצה של נוירונים קליפתיים

In vitro study of primary neuronal cultures allows for quantitative analyses of neurite outgrowth. In order to study how genetic alterations affect ...

Assessment of Cerebral Lateralization in Children using Functional Transcranial Doppler Ultrasound (fTCD)

Assessment of Cerebral Lateralization in Children using Functional Transcranial Doppler Ultrasound fTCD

הערכת Lateralization מוחין אצל ילדים באמצעות אולטראסאונד דופלר פונקציונלית Transcranial (fTCD)

There are many unanswered questions about cerebral lateralization.  In particular, it remains unclear which aspects of language and nonverbal ability are ...

Coherence between Brain Cortical Function and Neurocognitive Performance during Changed Gravity Conditions

לכידות בין תפקוד המוח קליפתיים וביצועים נוירוקוגניטיבי במהלך תנאי הכבידה השתנה

Previous studies of cognitive, mental and/or motor processes during short-, medium- and long-term weightlessness have only been descriptive in nature, and ...

Mosaic Analysis of Gene Function in Postnatal Mouse Brain Development by Using Virus-based Cre Recombination

פסיפס ניתוח פונקציה ג&#39;ין בפיתוח עכבר אחרי לידה המוח על ידי שימוש וירוס מבוססי רקומבינציה Cre

Normal brain function relies not only on embryonic development when major neuronal pathways are established, but also on postnatal 
development when ...

In ovo Electroporation in Chick Midbrain for Studying Gene Function in Dopaminergic Neuron Development

In ovo Electroporation in Chick Midbrain for Studying Gene Function in Dopaminergic Neuron Development

ב electroporation לג&#39;ימי של המוח התיכון צ&#39;יק לחקר תפקוד הגן בהתפתחות Neuron דופאמין

Dopaminergic neurons located in the ventral midbrain control movement, emotional behavior, and reward mechanisms1-3. The dysfunction of ventral midbrain ...

Functional Neuroimaging Using Ultrasonic Blood-brain Barrier Disruption and Manganese-enhanced MRI

הדמייה תפקודית באמצעות שיבוש Ultrasonic הדם למוח הגדר מנגן משופרת MRI

Although mice are the dominant model system for studying the genetic and molecular underpinnings of neuroscience, functional neuroimaging in mice remains ...

Co-analysis of Brain Structure and Function using fMRI and Diffusion-weighted Imaging

שיתוף ניתוח של מבנה המוח ותפקודו באמצעות fMRI ודיפוזיה משוקללת הדמיה

The study of complex computational systems is facilitated by network maps, such as circuit diagrams. Such mapping is particularly informative when ...

Local Application of Drugs to Study Nicotinic Acetylcholine Receptor Function in Mouse Brain Slices

יישום מקומי של תרופות לללמוד לתפקד קולטן אצטילכולין ניקוטינית בפרוסות מוח עכבר

Tobacco use leads to numerous health problems, including cancer, heart disease, emphysema, and stroke. Addiction to cigarette smoking is a prevalent ...

Imaging Serotonergic Fibers in the Mouse Spinal Cord Using the CLARITY/CUBIC Technique

הדמית סיבי serotonergic בחוט שדרת עכבר שימוש CLARITY / טכניקה מעוקבת

Long descending fibers to the spinal cord are essential for locomotion, pain perception, and other behaviors. The fiber termination pattern in the spinal ...