Name: studying brain function in children using magnetoencephalography
Uploaded: 2019-04-08T14:00:00
Duration: 8 min
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この作業によって支えられたオーストラリアの研究評議会は、CE110001021、DP170103148、DP170102407 を付与します。魏彼はマッコーリー大学の研究員によって支えられた (MQRF、アイリス プロジェクト: 9201501199)。ハンナ ・ ラパポートは、オーストラリア政府の研究研修 (RTP)、マッコーリー大学研究優秀奨学金 (MQRES) によって支えられました。ロバート ・ A ・ シーモアは、アストン大学、バーミンガム、イギリス、シドニー、オーストラリア、マッコーリー大学から博士課程奨学金によって支えられました。ポール F. Sowman は、国民の健康および医学研究評議会 (1003760) とオーストラリアの研究評議会 (DE130100868) によって支えられました。著者は、金沢工業大学やキット マッコーリー ・脳研究所を確立する横河電機株式会社とのコラボレーションをご了承ください。

この研究計画書は、マッコーリー大学人間研究倫理委員会によって承認されています。
1. メグ習熟リソース
<ol><li>についてはメグのメグと MSR、ストーリー ボードの MEG 実験の完了に必要な手順の詳細を説明する子供向け科学論文7などのメグの研究室を訪問する前にリソースを持つ家族を提供する (例えば、 補足図 1と両親や介護者 (例えば、補足図 2) メグ情報シート。</li>
</ol>2. メグ習熟セッション
注:習熟セッションは通常、MSR (5 分) ・実践デジタル化 (5 分) とメグ シミュレータ訓練、実験的作業 (20 分) の練習を含むの紹介を含む、30 分間実行されます。データ集録前に 1 から 7 日間の習熟セッションを実施します。
<ol><li>
MSR 導入
	<ol>
<li>スペース ミッションのテーマを強化する宇宙関連のウォール アートで装飾されている MSR (「宇宙船」) のツアー子供を連れて行きます。</li>
		<li>ヘルメットに頭を横になっている背中を練習する子を求めるデュワー。</li>
		<li>宇宙船はもちろんオンのまま、その最終的な宛先に到達することができますので、まだ可能な限り嘘をつく子を教えてください。</li>
	</ol>
</li>
	<li>
デジタル化:
	<ol>
<li>高い椅子に子供の座席、5 つのマーカー コイルを含むポリエステル スイミング キャップ (「宇宙飛行士ヘルメット」) とそれらに合います。両側を折りたたみ、ゆったりしたキャップを対応させます。注:コイルは連続的な動きの追跡ユニットにデータを送信します。</li>
		<li>送信機と子供の首の周りの 3 つのレシーバーを配置します。</li>
		<li>彼らの最高の '女神' のポーズを示すし、彼らはまだ滞在時、頻繁に肯定的な補強を提供する子をお願いします。 注:これはメグ センサー8以降の共同位置合わせ精度を危険にさらす可能性がありますデジタル化時にヘッドの動きを最小限に提供しています。</li>
		<li>ペン デジタイザーを使用 (材料の表を参照) 3 つの基準点 (、ナジオンと左と右の耳介のポイント)、5 つのマーカー コイルの位置だけでなく、頭の表面の形を記録します。注: このデータは、後でメグのセンサーに関連して子供の頭の位置を決定する使用されます。</li>
		<li>子供の首からキャップ、送信機および 3 つのレシーバーを取り外します。</li>
	</ol>
</li>
	<li>
メグ シミュレータ:
	<ol>
<li>メグ シミュレータを住宅の部屋に子を取る (材料表と手順 9 と 10補足図1 を参照)、MEG システムのフルサイズのレプリカ。メグ シミュレータ宇宙をテーマにしたステッカーで装飾された、モックが装備ヘルメット デュワー、ベッド、ボタン ボックス、モックのデュワー上に位置するスクリーン映像表示用として</li>
		<li>練習スペース ミッションの物語を (すなわち、まだ横たわっていると実習の実験的作業に参加している) の手順をスキャン メグを簡単に説明します。</li>
		<li>'宇宙飛行士ヘルメット' 子供に合う-モーション検出器前面に添付のあるポリエステル スイミング キャップ (材料の表を参照してください)。</li>
		<li>シミュレータでうそをつくとビデオを自分で選んだ子を招待します。子供が神経質になって表示された場合は、まずおもちゃと実験手順を示します。 注:モーション追跡システム (材料表参照) 自動的にビデオを一時停止し、手動でビデオを再起動し、復元する実験者を待つ子供の頭の動きが (例えば、5 mm) の前もって決定されたしきい値を超えたときに、運動基準。</li>
		<li>子供には、シミュレータ訓練のこの部分が完了すると、ユニークな刺激の別のセットを使用して実験課題訓練を子供を提供します。</li>
		<li>タスク トレーニングの最後に、子供に宇宙飛行士訓練証明書を提供します。</li>
	</ol>
</li>
</ol>3. MEG データ集録セッション
注:データ集録セッションは、通常デジタル化 (5 分)、MSR (5 分) とデータ集録 (約 20 分、実験パラダイムの長さに応じて) の中参加者の設定を含む、約 30 分間実行されます。
<ol><li>
予備手順
	<ol>
<li>30-60 s 空の部屋子 MEG システム8で検出された任意の顕著な外部騒音を識別するために到着する前に約 15 分の記録を行います。</li>
		<li>子供が到着すると、確認がない自分の服着た磁性体または運ぶのいずれか自分の体のこととして磁性材料の提案と MEG 信号を歪めることができます (参照図 1B例の金属による信号ノイズの上、参加者)。 注:親や介護者の MSR 内子供を一緒に願い、磁性材料の除去はあまりにもそれらを適用します。</li>
	</ol>
</li>
	<li>
デジタル化
	<ol>
<li>子供がメグ集録セッションが終了するまで、キャップを削除できませんデジタル化のステップが完了したら、デジタル化を開始する前に、トイレに行く必要があるかどうかを確認します。</li>
		<li>上記の「メグ習熟セッション」セクションに記載されているデジタル化の手順を繰り返します。 注:キャップは、実験の過程で 5 mm 以上移動する場合実行実験の終わりに 2 番目のデジタル化</li>
	</ol>
</li>
	<li>
MSR の設定
	<ol>
<li>MSR (「宇宙船」) 子供を連れて行きます。 注:2 つの研究がこの手順に必要な (親や介護者、必要な場合) と共に「研究助手」として MSR 内子供を同行して「研究」中心として MSR 外 MEG データ集録を実行します。MSR のセットアップは、通常 5 分をかかります。</li>
		<li>MSR (研究助手) 内の機器を設定します。<ol>
<li>子供に依頼、ヘルメットに頭を配置してデュワー。</li>
			<li>頭の王冠がヘルメットの後ろにできるだけ近くなるように、子供の頭が一元的に整列されているチェック デュワーに触れることがなく。</li>
			<li>子供が快適で、まだ可能な限りは、記録メグの中にあり、リラックスしました。</li>
			<li>設定時子供を楽しま保つデュワー上記画面で、選択したビデオを再生することにより。</li>
		</ol>
</li>
		<li>MSR (主な研究員) 外機材をセットアップします。<ol>
<li>ヘルメットに関して初期の頭の位置を記録する前 experiment/ベースライン マーカー コイル測定を行いデュワー。</li>
			<li>子供の頭と初期マーカー コイル測定とデジタル化の頭部形状データを用いたセンサアレイと共同登録を実施します。 注:子供の頭が正しく配置されていることを確認するデュワー内頭の位置を視覚的にこれらの予備測定可能。 にします。これらの条件が満たされない場合は、子を再配置し、データ集録を開始する前に別の共同登録を行います。</li>
		</ol>
</li>
	</ol>
</li>
	<li>
データ集録
	<ol>
<li>一度ヘルメットに対する頭の位置に満足してデュワー、開始記録メグと実験的作業。</li>
		<li>小児の脳磁図ソフトウェア システムとレコードの継続的な頭の動きでは、実時間頭部運動 (ReTHM)9と呼ばれます。</li>
	</ol>
</li>
	<li>
実験を終了
	<ol>
<li>実験のタスクが完了したら、ReTHM を切りながら記録メグを終了します。ヘルメットに関して最終的な頭の位置を測定する実験マーカー コイル測定を行いデュワー。 注:この測定は、実験中に全体的な頭部の動きの簡単な目視検査を提供します。</li>
		<li>ギフトバッグ (「宇宙飛行士キット」) 彼ら参加のため子を提供して自分の時間家族報酬与えるし、旅行費用。</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>

著者が明らかに何もありません。

近年、脳開発1を支える神経機構を調査するための貴重な非侵襲的イメージング手法としてメグを設置します。ただし、スキャナーで頭の動きは、小児集団を評価するときに特に良質 MEG データの入手に悪名高いバリアをもたらします。この問題を克服するためには、この記事は小児脳磁図研究プロトコル キット マッコーリー ・脳研究所4から前記事で概説した手順に基づいて構築を発表しました。
重要な手順は、(1) MEG システムを説明する子供向け研究資料7を含む習熟リソースからラボを訪問する前に MEG 実験について学べますメグとの子供を提供し、磁気シールド ルーム (MSR)、ストーリー ボードの親や介護者 (補足図 2); の MEG 実験 (補足図 1) とメグ情報シートを完了するための 10 の簡単な手順を概説(2) 習熟セッション、前記子供メグの手順を熟知しているし、メグのシミュレータ; 内に横たわっている間にまだ頭を維持する訓練を受けていますとメグ集録セッションの前(3) 退屈および情動不安のためのヘッドの動きを最小限にパッシブまたは"gamified"の実験パラダイムを使用してください。(4) オンライン データ集録中に継続的な頭部運動追跡して実時間頭部運動 (ReTHM) システム9。MEG データの事前処理時頭部運動の工芸品のオフラインの補正を行うことは、ReTHM から取得したデータを使用できます。
高品質 MEG データの取得は、批判的に新奇メグ環境の容易さで感じ子供によって異なります。この安心感を促進するには、研究者がメグ環境とデータ集録を開始する前に手順で子どもとその家族を習熟に時間を割くことをお勧めします。これは、提供する子供と両親の単純なアクセス可能な言語でメグのプロシージャを説明するメグ リソースを通じて実現できます。さらに、研究者を満たすために、メグのテスト手順を実践データ集録セッション前に MEG の研究室を訪問する家族を招待することができます。メグ シミュレータ訓練を通じて子供たちは暗黙的に MEG で横になっている間にまだ彼らの頭を維持することの重要性を学ぶ。メグの習熟は、研究者と家族の両方がデータ コレクションに追加時間を割く必要がありますが処理、MEG データ品質の向上だけでなく、後続の MEG データを行うことのコストと時間を最小限に抑える利点集録セッションは、間違いなくこの欠点を上回る。さらに、パフォーマンスと習熟セッション中にコンプライアンスは、子、または適していない実際の MEG データ集録セッションに招待することを示すため使用できます。
落ち着きのなさが原因でスキャナー ヘッドの移動を最小化、指示、顕在的注意や積極的な参加を必要としない受動的な実験パラダイムを使用することをお勧めします。たとえば、信頼性の高い誘発反応、聴覚オドボール パラダイム12、という参加者は、受動的サイレント ビデオを楽しまながら聴覚の音のシーケンスに耳を傾けると得られます。あからさまな応答を必要とする研究、研究者は、魅力的なゲーム スタイル パラダイム11に実験的タスクを埋め込むには目指すべきであります。これは協力を向上し、タスク中に落ち着きのなさを最小限に抑えられます。視覚的な実験、メグと互換性のある視線トラッカーの使用は少し付加的な組み立てに時間がかかりますが、子供が視覚刺激の13の位置に釘付けになったことを確保するために必要です。
任意の残留の頭の動きの工芸品は、実時間頭部運動追跡を使用して修正できます。ReTHM から取得したデータのメグの記録ファイルに格納されている方法や頭にセンサーのような方法でデータ集録中に頭の動きを補うためなどのローカリゼーションは最適なソースのために事前運動レベルに復元することができます後続のソース ・ レベル ・ データのために不可欠である再建は、14を分析します。
小児の MEG データの品質を向上させる、縦断研究の参加者の離職率を最小限に抑えるため、家族に包括的な目標での MEG 研究参加の楽しい経験があることを確認しようとするこの議定書の実施典型的な非定型の集団で初期の脳の発達の理解を向上させる。

脳磁図 (MEG) は、脳1,2の電気的活動によって生成された磁場を測定する非侵襲的脳機能イメージング手法です。メグは、優れた時間分解能と信号生体脳源とセンサーの間からスミアの不足のため脳波 (EEG) と比較して優れた空間分解能を提供しています。さらに、メグには、騒音、放射線や電磁界への曝露は伴いません。セットアップ時間は急速、参加者はテスト中の保護者が同伴できます。一緒に取られて、これらの機能は、幼児2の典型的な非定型の脳機能の発達を調査するための有望なツール メグを作る。
MEG による脳の反応を測定するには、研究参加者は、超伝導センサーの固定長配列を住宅ヘルメットに頭を挿入する必要があります。参加者は MEG でまだ頭を続けている記録、センサーに対する頭の位置の変化として両方低下した脳磁場信号の分布と正確な源推定を妨げることが重要です。不正確な源の推定が必然的に電源、機能接続およびネットワーク分析3で不正確な統計的推測に します。
頭の動きを最小限に抑えることができますいくつかの理由のための小児のメグ アセスメント中に特に困難になります。お子様の頭が大人のそれらよりはるかに小さいとヘルメットと子供の頭皮の間増加した領域で制約のない頭の動きは、まず、成人の脳磁計で幼い子供を評価する問題です。第二に、新規のメグ環境 — 大規模なマシンをウィンドウなしの磁気シールド ルーム内部ロック-若い子供のために威圧することができ、頭部運動不安の結果であるかもしれない。第三に、トレーニングなしの子供たちが完全に理解したり、実験の期間で滞在する要件に準拠。最後に、退屈に耐えるに限られた容量を持つ子どもたちがいくつかのメグの実験があまりにも長く、退屈な落ち着きのなさと頭の動きの工芸品で、その結果見つけます。
小児の MEG の研究の頭部運動の長年の課題を取り組むためには、この記事、最新のハードウェアとキット マッコーリー ・脳研究所 (で使用される子供向けメグ プロトコルに実装されている方法論の進歩マッコーリー大学、シドニー、オーストラリア)。この研究室4デュワーは、世界初をインストールすることによって対処されているゆったりした大人サイズ ヘルメットの使用に関連する問題から以前の論文に記載されている全頭型小児 MEG システム特注ヘルメットよりデュワーに収める約 3 〜 6 歳の幼児の頭。この適応は、センサーは、物理的に近い、平均すると、子供の頭皮5,6信号対雑音比を向上します。キット-マッコーリー ・脳研究所が頭の動きの前述の前身を克服するためにいくつかの新しいと小説のプロシージャを開発した最近と、それゆえデータ品質を向上させる。
このプロトコルの手順のすべては、子供の参加者が積極的に「宇宙飛行士宇宙ミッション」に従事する物語を説明します。この物語は、子供の脳磁図研究経験があるだけでなく少ない威圧的、またエキサイティングな保証されます。子供向けメグ プロトコルにこれらの手順を実装することは、データ品質の向上、縦方向の研究の参加者の離職率を最小限に抑えることと家族が研究参加に肯定的な経験を持っていることを確保するために重要です。

<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

脳磁図 (MEG) は、人間の脳の電気的活動によって生成された磁場を直接測定する非侵襲的イメージング手法です。メグは静かで磁気共鳴画像 (MRI) と比較して閉所恐怖症を誘発しにくくします。したがって、幼児の脳機能を調査するための有望なツールです。しかし、子供の頭に添付されない空間固定センサー アレイの要件の結果として起こる頭の動きの遺物、小児集団から MEG データの分析は複雑頻繁。メグのセッション中にヘッドの動きを最小限に抑えることができます特に挑戦的な幼児が多い実験課題の中にまだ残ることができます。プロトコル小児メグの中に頭の動きの人工物を削減を目指してここにスキャン提示。MEG 研究室を訪問する前に家族が MEG システムと単純なアクセス可能な言語の実験の手順を説明するリソースが提供されます。その中に子供研究者とメグ プロシージャの両方を熟知しているメグ習熟セッションが行われます。彼らは、メグ シミュレータ内に横たわっている間にまだ自分の頭を保つために訓練されます。小説メグ環境で安心を感じる子供たちのため、すべての手順は、宇宙ミッションの物語を説明します。落ち着きのなさが原因の頭の動きを最小限に抑えるために子供は訓練を受けているし、楽しさと魅力的な実験パラダイムを用いて評価しました。さらに、子供の残留の頭の動きの工芸品が実時間頭部運動の追跡システムを使用してデータ集録セッション中に補償します。子供向け手順の実装は、データ品質の向上、縦方向の研究の参加者の離職率を最小限に抑え、家族が肯定的な研究経験を持っていることを確保するために重要です。

一般的な脳磁図信号 一般的な MEG 信号が図 1に表示されます、参加者 (図 1B) の金属による MEG 信号ノイズだけでなく、通常の提案と MEG 信号 (図 1A) を含む場合、センサーのロックを解除、MSR の扉を開くと参加者は、自分の体から任意の金属を削除し、MSR の金属オブジェクトを受け取る、セクション 3.5 で説明されている手順を繰り返す前に自動チューニングを実行するを求めるすべての電子デバイスをオフまたは MSR; 離すように動かしてどのケースのターン (図 1C、最も頻繁に携帯電話から)、電子機器から干渉場合 clenched 顎 (図 1D) 記録; メグの間彼らの顎をリラックスするように参加者を思い出させるアルファ波 (図 1E; 8 に 12 1 秒間隔の連続的な波によって定義され)、その場合参加者が眠っているではないことを確認 (それは彼らが目を覚ましているかどうかは走行を継続する);閉じ込められた磁束 (図 1F);その場合センサーのロックを解除し、5 分間コイル ヒーターをオンに。その後自動チューニング後フラックスが解決しない場合は、以降のデータ分析からの除去の影響を受けるチャンネルをマークします。
データ集録中に頭部運動 小児の MEG データ ReTHM 補正の前後には、図 2に表示されます。受動的聴覚トーンを聞いて 15 分データは重複ノイズを含む103 歳の少年から収集されたデータは、帯域通過フィルター11 (1-15 Hz)、ベースラインを修正し、平均します。根二乗平均平方根 (RMS) 磁界波形 (右の列) では、すべてのセンサーから計算されました。平均のスキャナーで頭の動きは、44.3 mm でした。示すように、ReTHM が (; RMS 波形のピークの詳細焦点 isofield 等高線図の結果モーション関連工芸品の補償(A)、少ない歪んだ RMS 磁界波形 (B) と (C) 両側の聴覚の葉にわかりやすいソース再建。
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58909/58909fig1.jpg"> 図 1: MEG 信号の一般的な例。(A) 通常の MEG 信号。(B F)(B) 金属参加者 (具体的には、一重項のストラップに小さな金属バックルによるノイズ)、(C) (F) (E) アルファ波、(D)、食いしばって顎電子デバイスから干渉による MEG 信号ノイズ磁束トラップ。パネル C、E、および F、x 軸の時間単位は、10 秒間隔で、y 軸が振幅のスケールは 32768 A/d.<a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58909/58909fig1large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください</a>。
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58909/58909fig2.jpg"> 図 2.小児 meg 実時間頭部運動 (ReTHM) 補正の前後に。受動的聴覚トーンを聞いて 15 分平均でスキャナー ヘッド動きが 44.3 mm (A) 重点を二乗平均平方根 (RMS) の波形のピーク時に isofield 等高線図 3 歳の少年から収集されたデータ。(B) 以下の RMS 磁気波形、(C) 両側の聴覚の葉でわかりやすいソース復興 ReTHM 補正後明らかにされています。<a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58909/58909fig2large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください</a>。
<img alt="Supplementary Figure 1" src="/files/ftp_upload/58909/58909supfig1.jpg"> 補足図 1: ストーリー ボード、「宇宙飛行士の訓練」(すなわち、MEG 実験) を完了するためのアウトライン 10 単純な手順。これは、集録セッションの子供たちの期待を導くためにし、「宇宙飛行士トレーニング」を見越して興奮を構築する MEG の研究室を訪問する前に家族に送信されます。データ取得日、子どもたちは実験が進むにつれて話に従うし、各ステップを完了した後スタンプを収集します。写真で再現は書面による保護者の同意を通知しました。<a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58909/58909supfig1large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください</a>。
<img alt="Supplementary Figure 2" src="/files/ftp_upload/58909/58909supfig2v2.jpg"> 補足図 2:親や介護者メグ、MSR を説明するためメグ情報シート データ取得日に期待するものと何着て。写真で再現は書面による保護者の同意を通知しました。<a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58909/58909supfig2v2large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください</a>。

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Studying Brain Function in Children Using Magnetoencephalography

子供の脳磁図を用いた脳機能の研究

小児脳磁図 (MEG) の中に頭の動きを減らすことによってデータの品質を改善するために設計された子供向け研究プロトコルを紹介します。我々 はメグ環境と家族をよく理解して、子供もまだメグ シミュレータを使用して、リアルタイムの頭の動き検出を用いた残留頭の動き工芸品用に修正する訓練。

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

小児MEGデータは、しばしば頭部運動アーチファクトによって複雑になる。この新しいプロトコルは、幼児からMEGデータを収集しながら、頭部の動きを減らす方法の包括的なデモンストレーションを提供します。私たちのプロトコルで概説されている子供に優しい手順を実施することは、データ品質を向上させ、参加者の消耗率文字列縦断研究を最小限に抑え、家族が研究参加の肯定的な経験を持つことを保証するために重要です。このプロトコルは、fMRIやPETなどの他の神経イメージングシステムを持つ幼児を評価する際に適用することができ、スキャン中の頭部の動きを減らすことはデータ品質にも重要です。この手順を開始するには、MEG実験の完了に必要な手順を詳述したストーリーボードや親や介護者向けの MEG 情報シートなど、MEG 研究所を訪問する前に、脳磁図 (MEG) について学ぶリソースを家族に提供します。その後、宇宙ミッションのテーマを強化するために宇宙関連の壁の芸術で飾られた小児MEGシステムを収容する磁気シールドルーム、またはMSRのツアーに子供を連れて行きます。ヘルメットのドアに頭を抱えて横たわる練習をするように子供に言います。その後、宇宙船がコースにとどまり、最終目的地に到達できるように、できるだけ静かに横たわるように子供に言います。デジタル化の場合は、子供に高い椅子に座って、5つのマーカーコイルを含むポリエステルスイミングキャップに合わせ、連続的なモーショントラッキングユニットにデータを送信します。側面を折りたたんで緩いフィッティングキャップを適応させます。子供の首の周りに送信機と3つの受信機を置きます。彼らがまだ残っている間、彼らの最高の彫像のポーズを示し、頻繁に肯定的な補強を提供するように子供に依頼してください。これは、デジタル化中のヘッドの動きを最小限に抑え、その後の子の頭部とMEGセンサーとの間の共振の精度を損なう可能性があります。ペンデジタイザを使用して、3つの受託者点と5つのマーカーコイルの位置、およびヘッドの表面の形状を記録します。このデータは、後でMEGセンサーに関連して子供の頭の位置を決定するために使用されます。手順の最後に、キャップ、送信機、および3つの受信機を子供の首から取り外します。次に、MEGシミュレータ、MEGシステムのフルサイズのレプリカを収容する部屋に子供を連れて行きます。MEGシミュレータは、スペースをテーマにしたステッカーで飾られており、モックヘルメットのドア、ベッド、ボタンボックス、および視覚的なディスプレイのために、モックドアの上に位置する画面が装備されています。練習宇宙ミッションの物語を通してMEGスキャン手順を簡単に説明します。子供が緊張しているように見える場合は、まずおもちゃで実験手順を実証する。宇宙飛行士のヘルメット、前面に取り付けられたモーション検出器を持つポリエステルスイミングキャップで子供をフィットさせます。シミュレーターに横たわって自分の好みのビデオを見るために子供を招待します。子供の頭の動きが所定の閾値を超えると、モーショントラッキングシステムは自動的にビデオを一時停止し、実験者がビデオを手動で再起動して移動ベースラインを復元するのを待ちます。子供がシミュレータトレーニングのこの部分を完了したら、ユニークな刺激の別のセットを使用して実験タスクのトレーニングを提供します。タスクトレーニングの最後に、子供に宇宙飛行士の訓練証明書を提供します。子供が到着したら、磁性材料がMEG信号を歪める可能性があるため、衣服や体に磁性材料を着用していないことを確認してください。その後、以前の MEG の慣れ親セッションで概説したデジタル化手順を繰り返します。その後、MSR に子を連れて行く。この手順には2人の研究者が必要であり、1人はMSR内の子供を助手として同行し、もう1人はMSR外でMEGデータ取得を主な研究者として実行する必要があります。MSR のセットアップには通常 5 分かかります。MSRの中で、ヘルメットのドアに頭を置くように子供に依頼してください。頭の冠がヘルメットのドアの後ろに触れることなくできるだけ近くになるように、子供の頭が中央に揃っていることを確認してください。子供が快適でリラックスしており、MEGの記録のために可能な限り静かにしてください。機器を設定しながら、ドアの上の画面上で自分の好みのビデオを再生することによって、子供を楽しませてください。MSRの外側で、実験前のベースラインマーカーコイル測定を行い、ヘルメットのドアに対して最初のヘッド位置を記録します。次に、初期マーカーコイル測定とデジタル化ヘッド形状データの両方を使用して、子の頭部とセンサアレイの間で共に登録を行います。これらの準備測定は子供の頭部が正しく位置付けられていることを保障するためにドアの中の頭部の位置の目視検査を可能にする。これらの条件が満たされない場合は、データ取得を開始する前に、子の頭を再配置し、別の共同登録を行います。ヘルメットドアに対してヘッドポジションに満足したら、MEG記録と実験タスクを開始します。リアルタイムのヘッドムーブメントと呼ばれる小児MEGソフトウェアシステムで進行中のヘッドの動きを記録します。実験の最後に、子供に参加のためのギフトバッグを提供し、彼らの時間と旅行費用のために家族に報酬を与えます。この実験では、受動的に聴覚のトーンを15分間聞いた3歳の男の子からデータを収集しました。データはノイズ除去され、その後、過去にフィルタリングされ、ベースラインが修正され、平均化されました。ルート平均平方型磁気(RMS)の波形は、すべてのセンサーから計算され、平均スキャナー内ヘッドの動きは44.3ミリメートルでした。実証されているように、リアルタイムのヘッドの動きは、より焦点アイソフィールド輪郭マップをもたらす動き関連のアーティファクトを補償した。二国間聴覚ローブにおける多くの歪んだRMS磁気波形とより有意義なソース再構築。テスト手順を通じて、子供との親密な関係を築き、セッションを楽しく魅力的に保ち、子供の不安や落ち着きの兆候に対応することが重要です。小児MEGの記録の間に頭を静かに保つために子供たちを訓練することによって、我々は私たちのMEGデータの質を改善しました。これらのデータに高度な解析手法を適用できるようになりました。小児MEGは、脳内で電気的に起こっていることの窓を開けるだけでなく、発達中の脳に特定の認知機能をマッピングすることができます。

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Studying Synaptic Vesicle Pools using Photoconversion of Styryl Dyes

スチリル染料の光変換を使用して、シナプス小胞プールの勉強

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

子宮内エレクトロポレーションは、皮質ニューロンのサブセットで、遺伝子機能の研究のために初代神経培養した

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

機能性経頭蓋ドップラー超音波を使って子供の脳の側性化の評価（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

脳皮質機能および変更された重力状態の間、神経認知パフォーマンスとの間のコヒーレンス

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

ウイルスベースのCre組換えによる出生後のマウスの脳の発達における遺伝子機能のモザイク解析

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

ドーパミン作動性ニューロンの開発における遺伝子機能を研究するためのニワトリ中脳でのOVOエレクトロポレーションに

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

超音波血液脳関門の破壊とマンガン増強MRIを用いた脳機能イメージングの試み

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

fMRIと拡散強調画像を用いた脳の構造と機能の同時分析

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

マウスの脳スライスにおけるニコチン性アセチルコリン受容体機能を研究するための薬物のローカルアプリケーション

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

CLARITY / CUBIC技術を用いたマウスの脊髄にセロトニン繊維のイメージング

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