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

Dette arbeidet ble støttet av den australske forskningsråd gir CE110001021, DP170103148 og DP170102407. Wei han ble støttet av en Macquarie University Research Fellowship (MQRF, IRIS Project: 9201501199). Hannah Rapaport ble støttet av den australske regjeringens forskning treningsprogram (RTP) og Macquarie University Research Excellence stipend (MQRES). Robert A Seymour ble støttet av PhD-stipend fra Aston University, Birmingham, Storbritannia og Macquarie University, Sydney, Australia. Paul F. Sowman ble støttet av National Health og Medical Research Council (1003760) og den australske forskningsråd (DE130100868). Forfatterne bekrefter samarbeidet med ved Kanazawa Institute of Technology og Yokogawa Electric Corporation å etablere KIT-Macquarie hjernen forskningslaboratoriet.

Denne forskning protokollen er godkjent av Macquarie University-komité for etikk av menneskelig forskning.
1. MEG Familiarization ressurser
<ol><li>Gi familier med ressurser til å lære om MEG tidligere å besøk MEG laboratorium, som en barnevennlig vitenskapelig artikkel7 forklare MEG og MSR, en historie-styre detaljering trinnene fullføre MEG eksperimentet (f.eks Supplerende figur 1 og en MEG informasjonsark for foreldre eller omsorgspersoner (f.eks supplerende figur 2).</li>
</ol>2. MEG familiarisering økten
Merk: Familiarisering økten går vanligvis 30 min, inkludert en introduksjon til MSR (5 minutter), praksis digitalisering (5 min) og MEG simulator trening, inkludert praksis på eksperimentelle aktiviteten (20 min). Gjennomføre familiarisering økten mellom ett til syv dager før datainnsamling.
<ol><li>
MSR-introduksjon
	<ol>
<li>Ta barnet på en omvisning i MSR ("romskip") som er innredet i relatert til verdensrommet veggen kunsten å forsterke skrivebordsoppsettet Verdensrommet oppdrag.</li>
		<li>Spør barnet til å praktisere liggende bak med hodet i hjelmen dewar.</li>
		<li>Fortell barnet å ligge så stille som mulig slik at romskipet forblir på banen og kan nå sitt endelige mål.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Digitalisering:
	<ol>
<li>Plass barnet på en høy stol og passer dem med polyester badehette ("astronaut hjelm") som inneholder fem markør spoler. Tilpasse løst sittende caps ved å sammenleggbar opp sidene. Merk: Spoler sender data til en kontinuerlig bevegelse sporing enhet.</li>
		<li>Plass en sender og tre mottakere rundt barnets hals.</li>
		<li>Spør barnet til å demonstrere deres beste 'statue' positur og tilbyr hyppige positiv reinforcement når de holder fortsatt. Merk: Dette tjener til å minimere head bevegelse under digitaliseringen som kan kompromittere nøyaktigheten av den påfølgende co-registreringen med MEG sensorer8.</li>
		<li>Bruker en penn digitaliseringsenhet (se Tabell of Materials) til å registrere plasseringen av tre fiducial poeng (nasion og venstre og høyre pre auricular poeng) og fem markør spoler og formen på overflaten av hodet. Merk: Disse dataene brukes til å bestemme plasseringen av barnets hode i forhold til MEG sensorene senere.</li>
		<li>Fjern hetten, senderen og tre mottakere fra barnets hals.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
MEG simulator:
	<ol>
<li>Ta barnet til rommet boliger MEG simulator (se Tabell av materialer og trinn 9 og 10 i supplerende figur 1), en full-size kopi av en MEG system. MEG simulatoren er dekorert med plass-inspirerte klistremerker og er utstyrt med en uekte hjelm dewar, en seng, en knapp-boksen, og skjermer, en skjerm ligger ovenfor den uekte dewar</li>
		<li>Beskriv kort MEG skanning prosedyrer (dvs. ligger fortsatt og delta i praksis eksperimentelle aktiviteten) gjennom beretningen om en praksis romferd.</li>
		<li>Passe barnet med en astronaut hjelm-polyester badehette som har en bevegelsesdetektor festet foran (se Tabell for materiale).</li>
		<li>Inviter barnet til å ligge i simulatoren og se en video av å velge sine. Hvis barnet vises nervøs, først vise eksperimentelle prosedyrer med en leketøy. Merk: Når barnet hodebevegelser overskrider en bestemt terskel (f.eks 5 mm), i bevegelse sporingssystemet (se Tabellen for materiale) vil automatisk midlertidig videoen og vente på eksperimentator manuelt starte videoen og gjenopprette den bevegelse grunnlinjen.</li>
		<li>Når barnet fullfører denne delen av opplæringen simulator, gi barnet trening på eksperimentelle aktiviteten med en egen unik stimuli.</li>
		<li>På slutten av oppgaven trening, tilby barnet en astronauten trening.</li>
	</ol>
</li>
</ol>3. MEG Data oppkjøpet økt
Merk: Data oppkjøpet økten vanligvis kjøres i ca 30 min, inkludert digitalisering (5 min), definere deltakeren inne MSR (5 min) og datafangst (ca 20 min, avhengig av lengden av eksperimentelle paradigmet).
<ol><li>
Foreløpig prosedyrer
	<ol>
<li>Gjennomføre en 30 til 60 s tomt rom opptak ca 15 min før barnet kommer for å identifisere noen viktige ekstern støy som oppdages av MEG system8.</li>
		<li>Når barnet ankommer, bekrefte at de ikke iført magnetisk materiale på klærne eller bærer noe i kroppen, som magnetiske materialer kan forvrenge MEG signalet (se figur 1B et eksempel signal støy på grunn av metall på den deltaker). Merk: Hvis den overordnede eller caregiver ønsker å følge sine barn inne MSR, gjelder fjerning av magnetiske materialer for dem også.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Digitalisering
	<ol>
<li>Se om barnet trenger å gå til toalettet før digitalisering, som når det digitalisering trinnet er fullført, hetten ikke kan fjernes før MEG oppkjøpet økten er ferdig.</li>
		<li>Gjenta digitalisering beskrevet i avsnittet "MEG familiarisering økten" ovenfor. Merk: Hvis hetten flytter mer enn 5 mm i løpet av eksperimentet, utføre en andre digitalisering på slutten av eksperimentet</li>
	</ol>
</li>
	<li>
MSR-oppsett
	<ol>
<li>Ta barnet til MSR ("romskip"). Merk: To forskere kreves for denne prosedyren-en å følge barnet inne MSR som "assistent forskeren" (sammen med foreldre eller medhjelper, om ønskelig) og kjøre MEG datainnsamling utenfor MSR som den "viktigste forskeren". MSR-oppsett vanligvis tar 5 minutter.</li>
		<li>Sette opp utstyret inne MSR (assistent forsker)<ol>
<li>Spør barnet å plassere hodet til hjelmen dewar.</li>
			<li>Kontroller at barnets hode er sentralt linje slik at kronen av hodet er så nær som mulig til baksiden av hjelmen dewar uten å berøre.</li>
			<li>Sikre at barnet er behagelig, avslappet og forblir så stille som mulig under MEG opptak.</li>
			<li>Under satt opp, holde barnet underholdt ved å spille en video av deres valg på skjermen over dewar.</li>
		</ol>
</li>
		<li>Definere utstyr utenfor MSR (viktigste forsker)<ol>
<li>Utføre en pre-experiment/planlagte markør coil måling for å registrere den første stillingen med hensyn til hjelmen dewar.</li>
			<li>Gjennomføre en co-registrering mellom barnets hode og sensor array med både første markør coil måling og digitalisering hodet figurdata. Merk: Disse forberedende målingene aktiverer visuell inspeksjon av stilling innenfor dewar å sikre at barnets hode er riktig plassert. Hvis disse betingelsene ikke er oppfylt, flytte barnet og gjennomføre en co-registrering før datainnsamling.</li>
		</ol>
</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Datainnsamling
	<ol>
<li>Når fornøyd med hodet plasseringen med hensyn til hjelmen dewar, starte MEG opptak og eksperimentelle aktiviteten.</li>
		<li>Registrere pågående hodet bevegelser med en pediatrisk MEG programvaresystem kalt Real-Time hodet bevegelse (ReTHM)9.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Slutt eksperimentet
	<ol>
<li>Når den eksperimentelle aktiviteten er fullført, slår ReTHM og avslutte MEG opptak. Gjennomføre en post eksperiment markør coil måling for å måle den siste stillingen med hensyn til hjelmen dewar. Merk: Målingen gir en enkel visuell inspeksjon av samlet hodet bevegelser under eksperimentet.</li>
		<li>Tilby barnet en gavepose ("astronaut kit") for deres deltagelse og remunerate familien for deres tid og reiseutgifter.</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>

Forfatterne ikke avsløre.

De siste årene, er MEG etablert som en verdifull ikke-invasiv neuroimaging teknikk for å undersøke nevrale mekanismer underbygger hjerne utviklingen1. Imidlertid utgjøre i-skanner bevegelser av hodet en beryktet barriere å oppnå god kvalitet MEG data, spesielt når du vurderer pediatric bestander. Du løser dette problemet, presenteres denne artikkelen en pediatric MEG Forskningsprotokoll som bygger på prosedyrer skissert i en tidligere papir KIT-Macquarie hjernen forskningslaboratorium 4.
De kritiske prosedyrene inkluderer (1) å gi barn med MEG familiarisering ressurser som de kan lære om MEG eksperimentet tidligere å besøk lab, som omfatter en barnevennlig forskning artikkel7 forklare MEG systemet og Magnetisk skjermet rom (MSR), en historie-styre skisserte 10 enkle trinn for å fullføre MEG eksperimentet (supplerende figur 1) og en MEG informasjonsark for foreldre og omsorgspersoner (supplerende figur 2); (2) foregående MEG oppkjøpet økten med en familiarisering økten, der barn er kjent med MEG prosedyrer og er opplært til å holde hodet fortsatt mens liggende i en MEG simulator; (3) bruke passive eller "gamified" eksperimentelle paradigmer for å minimere hodebevegelser kjedsomhet og rastløshet; og (4) sporing pågående hodet bevegelser under online datainnsamling med en Real-Time hodet bevegelse (ReTHM) system9. Data fra ReTHM kan brukes til å gjennomføre frakoblet korreksjon av hodebevegelser gjenstander når pre-prosessering MEG data.
Oppkjøpet av høy kvalitet MEG data avhenger kritisk barnet føler seg vel i romanen MEG miljøet. For å fremme denne følelse av letthet, oppfordres forskere til å vie tid til kjent barn og deres familier med MEG miljøet og prosedyrer før begynner datainnsamling. Dette kan oppnås gjennom tilbyr barn og foreldre MEG ressurser som forklarer MEG prosedyrer i enkel og tilgjengelig språk. Videre kan familier bli invitert til å besøke MEG laboratoriet før data oppkjøpet økten å møte forskerne og øve MEG testprosedyrer. Gjennom opplæring på MEG simulator lære barn implisitt viktigheten av hodet fortsatt mens du ligger i MEG. Mens MEG familiarisering krever både forskerne og familier å vie mer tid til datainnsamlingsprosessen, fordelene ved å forbedre datakvaliteten for MEG, samt redusere tid og kostnader å gjennomføre etterfølgende MEG data oppkjøpet økter, kanskje enn denne ulempen. Videre kan ytelse og kompatibilitet under familiarisering økten brukes til å angi om barnet er eller er ikke egnet til å invitere tilbake for en faktisk MEG data oppkjøpet økt.
For å minimere i-skanner head bevegelse på grunn av uro, er det best å bruke en passiv eksperimentelle paradigme som ikke krever instruksjoner, utilslørt oppmerksomhet eller aktiv deltakelse. For eksempel kan en pålitelig evoked respons oppnås med en auditory underlig paradigme12, der deltakeren passivt lytter til en serie av auditory toner mens underholdt av en stille video. For studier krever en utilslørt respons, bør forskeren sikte på å bygge eksperimentelle aktiviteten i en engasjerende spill-stil paradigme11. Dette forbedrer samarbeidet og minimerer uro i løpet av aktiviteten. Visuelle eksperimenter, bruk av en MEG-kompatible øye-sporing innebærer lite flere oppsett-tid, men er nødvendig for å sikre at barn har fikserte på plasseringen av visuelle stimulans13.
Eventuelle gjenværende hodebevegelser gjenstander kan korrigeres for å bruke sanntid hodet bevegelse å spore. For eksempel data fra ReTHM kan lagres i filen MEG opptak og brukes til å kompensere for head bevegelse under datainnsamling slik at hodet-til-sensor lokalisering kan gjenopprettes til hvilket pre bevegelsen å ha en optimal kilde rekonstruksjon som er avgjørende for etterfølgende nivå kildedata analyserer14.
Gjennomføringen av denne protokollen søker å forbedre kvaliteten på pediatric MEG data, minimere deltaker slitasje pr i longitudinelle studier og sikre at familier har en hyggelig opplevelse for MEG forskning deltakelse, med det overordnede målet forbedre vår forståelse av hjerne utviklingen både typiske og atypisk bestander.

Magnetoencephalography (MEG) er en ikke-invasiv funksjonelle neuroimaging teknikk som måler magnetfelt produsert av elektriske aktiviteten til den menneskelige hjerne1,2. MEG tilbyr utmerket midlertidig løsning og overlegen romlig oppløsning sammenlignet med Elektroencefalogram (EEG) på grunn av manglende signal smøre fra biologisk vev mellom hjernen kildene og sensorer. I tillegg innebærer ikke MEG eksponering for høye lyder, stråling eller magnetfelt. Oppsett-tid er rask og deltakere kan ledsages av foreldre eller caregiver gjennom testing. Sammen gjør disse funksjonene MEG en lovende verktøy for å undersøke utvikling av typiske og atypisk hjernefunksjonen hos barn2.
For å måle hjernen svar med MEG, må forskning deltakere inn hodet hjelm boliger et fast utvalg av superledende sensorer. Det er avgjørende at deltakerne holder hodet fortsatt gjennom MEG opptak, som endringer i hodet posisjon i forhold til sensorene både svekke neuromagnetic signal distribusjon og hindre nøyaktig kilde estimering. Unøyaktig kilde estimering uunngåelig fører til unøyaktig statistiske slutninger i kraft kilden, funksjonelle tilkobling og nettverk analyser3.
Minimere head bevegelse kan være spesielt utfordrende i pediatric MEG vurdering for en rekke årsaker. Først er vurdere barn i en voksen MEG system problematisk som barn hoder er mye mindre enn voksne, og økte avstanden mellom hjelmen og barnets hodebunnen tillater ubegrenset head bevegelse. Andre, romanen MEG miljø-en stor maskin låst inne i et vindu Magnetisk skjermet rom-kan være skremmende for barn, og head bevegelse kan være en konsekvens av engstelse. Tredje uten trening, kan barn ikke fullt ut forstår eller overholde kravet forblir fortsatt for varigheten av eksperimentet. Til slutt, barn som har begrenset kapasitet til å tåle kjedsomhet kan finne at noen MEG eksperimenter ta også lang eller kjedelig, som fører til rastløshet og hodet bevegelse gjenstander.
For å takle langvarige utfordringen hodet bevegelse i pediatric MEG forskning, presenterer denne artikkelen nylig isenkram og metodologiske fremskrittene som er implementert i barnevennlige MEG protokollen som brukes på KIT-Macquarie hjernen Research Laboratory ( Macquarie University, Sydney, Australia). Som skissert i en tidligere papir fra dette laboratoriet4, problemer involvert i bruk av et løst sittende voksen størrelse hjelm dewar har blitt løst ved å installere en verdensnyhet, hele-head pediatric MEG system med skreddersydde hjelm dewar bedre passform lederne for barn mellom ca tre til seks år. Denne maskinvaren tilpasningen forbedrer signal-til-støy-forhold, som sensorer er fysisk nærmere, gjennomsnittlig barnet hodebunnen5,6. Nylig KIT-Macquarie hjernen forskningslaboratoriet har utviklet flere nye og romanen prosedyrer for å overvinne de nevnte forløpere for head bevegelse og dermed forbedre datakvaliteten.
Alle prosedyrene i denne protokollen forklares gjennom en fortelling som barn deltakeren aktivt engasjerer seg i en "astronaut romferd". Denne fortellingen sikrer at barnets MEG opplevelsen er ikke bare mindre skremmende, men også spennende. Implementere disse fremgangsmåtene i en barnevennlig MEG protokollen er viktig for å forbedre datakvaliteten minimere deltaker slitasje pr i longitudinelle studier og at familier har en positiv opplevelse i sin forskning deltakelse.

<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

Magnetoencephalography (MEG) er en ikke-invasiv neuroimaging teknikk som måler direkte magnetfelt produsert av den elektriske aktiviteten til den menneskelige hjernen. MEG er rolig og mindre sannsynlighet for å indusere klaustrofobi sammenlignet med magnetisk resonans imaging (MRI). Det er derfor en lovende verktøy for å undersøke hjernefunksjonen hos barn. Analyse av MEG data fra pediatric bestander kompliseres imidlertid ofte av hodebevegelser gjenstander som oppstår som følge av behovet for en romlig-fast sensor matrise som ikke er festet til barnets hode. Minimere bevegelser av hodet under MEG økter kan være spesielt utfordrende som små barn er ofte ikke forbli stille under eksperimentelle aktiviteter. Protokollen presenteres her tar sikte på å redusere hodebevegelser gjenstander under pediatric MEG skanning. Tidligere å besøk MEG laboratoriet, tilbys familier ressurser MEG systemet og eksperimentelle prosedyrene i enkel og tilgjengelig språk. En MEG familiarisering økten utføres der barn er kjent med både forskerne og MEG prosedyrene. De er trent til å holde hodet fortsatt mens liggende i en MEG simulator. For å hjelpe barn føler seg vel i romanen MEG miljø, forklares alle prosedyrer gjennom beretningen om en romferd. For å minimere head bevegelse på grunn av uro, barna er opplært og vurdert ved hjelp moro og engasjerende eksperimentelle paradigmer. I tillegg er barn gjenværende hodebevegelser gjenstander kompensert for under data oppkjøpet økten med en real-time hodebevegelser sporingssystem. Implementere disse barnevennlige prosedyrer er viktig for å forbedre datakvaliteten minimere deltaker slitasje pr i longitudinelle studier og at familier har en positiv opplevelsen.

Vanlige Magnetoencephalography signaler Vanlige MEG signaler vises i figur 1, inkludert et vanlig MEG signal (figur 1A), og MEG signal støy på grunn av metall på deltakeren (figur 1B), da låse sensorer, åpne MSR og ber du deltakeren om å fjerne metall fra kroppen og ta metall objektet av MSR og utføre en auto-tune før gjenta fremgangsmåten beskrevet i § 3.5; forstyrrelser fra en elektronisk enhet (figur 1C, ofte fra en mobiltelefon), i hvilket tilfelle slå av alle elektroniske enheter, eller flytt dem fra MSR; en knyttede kjeven (figur 1D), da minne deltakeren å slappe av sine kjeven for varigheten av MEG opptak; Alpha-bølger (figur 1E; dette defineres av åtte til 12 sammenhengende bølger i et 1 s intervall), da se at deltakeren ikke er sover (det er greit å fortsette hvis de er våken); og fanget magnetisk fluks (figur 1F); da låse sensorer og slå på spolen varmere i 5 min. Hvis fluks vedvarer etter en etterfølgende bilen-innstiller, merke berørte kanal for fjerning fra påfølgende dataanalyse.
Hodet bevegelse under datainnsamling Pediatric MEG data før og etter ReTHM korreksjon vises i figur 2. Dataene ble samlet inn fra en tre år gammel gutt som passivt lyttet til hørbar toner for 15 min. Data var de noised10, båndpass filtrert11 (1-15 Hz), baseline-korrigert og gjennomsnitt. Root-betyr-torget (RMS) magnetiske bølgeformer (i høyre kolonne) var beregnet fra alle sensorer. Gjennomsnitt i-skanner hodet bevegelser var 44.3 mm. Som vist, kompensasjon ReTHM for bevegelse-relaterte gjenstander, som resulterer i mer fokus isofield konturkart (på toppen av RMS bølgeformer; (A), mindre forvrengt RMS magnetiske bølgeformer (B), og mer meningsfylt kilde rekonstruksjon (C) i bilaterale auditiv lobes.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58909/58909fig1.jpg"> Figur 1 : Eksempler på vanlige MEG signaler. (A) en normal MEG signal. (B-F) MEG signal støy som skyldes (B) metall på deltaker (spesielt støy forårsaket av en liten metall spenne på en singlet stropp), (C) forstyrrelser fra en elektronisk enhet, (D) en knyttede kjeven, (E) alfa bølger og (F) fanget magnetisk fluks. For paneler C, E og F, tidsskalaen på x-aksen er i 10-sekunders intervaller, og amplitude skalaen på y-aksen er 32768 A/D. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58909/58909fig1large.jpg" target="_blank">Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58909/58909fig2.jpg"> Figur 2 . Pediatric MEG data før og etter Real-Time hodet bevegelse (ReTHM) korreksjon. Dataene ble samlet inn fra en tre år gammel gutt som passivt lyttet til hørbar toner for 15 min. Averaged i-skanner bevegelser av hodet var 44.3 mm. (A) mer fokusert isofield konturkart på toppen av rot-betyr-torget (RMS) bølgeformer; (B) mindre forvrengt RMS magnetiske bølgeformer, og (C) mer meningsfylt kilde rekonstruksjon i bilaterale auditiv lobes er avslørt etter ReTHM korreksjon. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58909/58909fig2large.jpg" target="_blank">Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.</a>
<img alt="Supplementary Figure 1" src="/files/ftp_upload/58909/58909supfig1.jpg"> Supplerende figur 1: en historie om bord disponering 10 enkle trinn for å fullføre "astronauten trening" (dvs. MEG eksperimentet). Dette er sendt til familier tidligere å besøk MEG laboratoriet for å lede barn forventninger for oppkjøp, samt å bygge begeistring i påvente av "astronauten trening". Data oppkjøpet dagen, barn følger historien som eksperimentet utvikler seg og samle frimerker etter fullført hvert trinn. Bilder gjengitt med informert skriftlig samtykke fra foresatte. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58909/58909supfig1large.jpg" target="_blank">Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.</a>
<img alt="Supplementary Figure 2" src="/files/ftp_upload/58909/58909supfig2v2.jpg"> Supplerende figur 2: En MEG informasjonsark for foreldre eller omsorgspersoner forklare MEG, MSR, hva du kan forvente på data oppkjøpet dag og hva du skal ha. Bilde gjengitt med informert skriftlig samtykke fra foresatte. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58909/58909supfig2v2large.jpg" target="_blank">Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.</a>

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

Studying Brain Function in Children Using Magnetoencephalography

Studere hjernefunksjon hos barn med Magnetoencephalography

Denne artikkelen presenterer en barnevennlig Forskningsprotokoll utviklet for å forbedre datakvaliteten ved å redusere head bevegelse under pediatric magnetoencephalography (MEG). Vi bli familier med MEG miljøet, lære barna å være fortsatt bruker en MEG simulator, og korrigere gjenværende hodebevegelser gjenstander med en real-time hodebevegelser detection system.

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

Pediatriske MEG-data er ofte komplisert av hodebevegelsesartefakter. Denne nye protokollen gir en omfattende demonstrasjon av hvordan vi reduserer hodebevegelse samtidig som vi samler INN MEG-data fra små barn. Implementering av de barnevennlige prosedyrene som er skissert i vår protokoll er viktig for å forbedre datakvaliteten, minimere deltakernes attrisjonsstreng langsgående studier og sikre at familier har en positiv opplevelse av forskningsdeltakelse.Denne protokollen kan brukes når man vurderer små barn med andre neuroimagingssystemer, for eksempel fMRI eller PET, hvor reduksjon av hodebevegelse under skanning også er avgjørende for datakvaliteten. For å begynne denne prosedyren, gi familier ressurser til å lære om magnetoencefalografi, eller MEG, før du besøker MEG-laboratoriet, for eksempel et storyboard som beskriver trinnene som er involvert i å fullføre MEG-eksperimentet og et MEG-informasjonsark for foreldre eller omsorgspersoner. Deretter tar barnet med på en omvisning i det magnetisk skjermede rommet, eller MSR, som huser det pediatriske MEG-systemet, som er dekorert i romrelatert veggkunst for å forsterke rommisjonstemaet.Be barnet øve på å ligge tilbake med hodet i hjelmdøren. Be deretter barnet ligge så stille som mulig slik at romskipet holder seg på kurs og kan nå sin endelige destinasjon. For digitalisering, be barnet om å sitte på en barnestol og passe dem med en polyester svømmehette som inneholder fem markørspoler, som sender data til en kontinuerlig bevegelsessporingsenhet.Tilpass løse monteringshettene ved å brette opp sidene. Plasser en sender og tre mottakere rundt barnets hals. Be barnet demonstrere sin beste statue positur og tilby hyppige positiv forsterkning mens de forblir stille.Dette tjener til å minimere hodebevegelse under digitalisering som kan kompromittere nøyaktigheten av den påfølgende kjernegistrasjonen mellom barnets hode og MEG-sensorene. Bruk en penn digitizer for å registrere plasseringen av tre forførende punkter og de fem markørspolene, samt formen på overflaten av hodet. Disse dataene brukes til senere å bestemme plasseringen av barnets hode i forhold til MEG-sensorene.På slutten av prosedyren, fjern hetten, senderen og tre mottakere fra barnets nakke. Deretter tar du barnet til rommet som huser MEG-simulatoren, en kopi av MEG-systemet i full størrelse. MEG-simulatoren er dekorert med klistremerker med plasstett tema og er utstyrt med en mock hjelmdør, en seng, en knappeboks og, for visuelle skjermer, en skjerm som ligger over mock døren.Kort beskrive MEG skanning prosedyrer gjennom fortellingen om en praksis plass oppdrag. Hvis barnet ser nervøst ut, må du først demonstrere eksperimentelle prosedyrer med et leketøy. Monter barnet med en astronauthjelm, en polyester badehette som har en bevegelsesdetektor festet foran.Inviter barnet til å ligge i simulatoren og se en video etter eget valg. Når barnets hodebevegelse overskrider en forhåndsbestemt terskel, vil bevegelsessporingssystemet automatisk sette videoen på pause og vente på at eksperimentereren manuelt starter videoen på nytt og gjenoppretter bevegelsesmidtlinjen. Når barnet fullfører denne delen av simulatortreningen, gi dem opplæring på den eksperimentelle oppgaven ved hjelp av et eget sett med unike stimuli.På slutten av oppgavetreningen, tilby barnet et astronauttreningssertifikat. Når barnet kommer, må du bekrefte at de ikke har noe magnetisk materiale på klær eller kropp, da magnetiske materialer kan forvrenge MEG-signalet. Gjenta deretter digitaliseringsprosedyren som er beskrevet i MEG-fortrolighetsøkten tidligere.Deretter tar du barnet til MSR. To forskere er pålagt for denne prosedyren, en for å følge barnet inne i MSR som assisterende forsker, og den andre for å kjøre MEG datainnsamling utenfor MSR som hovedforsker. MSR-oppsettet tar vanligvis fem minutter.Inne i MSR ber du barnet om å plassere hodet i hjelmdøren. Kontroller at barnets hode er sentralt justert, slik at kronen på hodet er så nær som mulig til baksiden av hjelmdøren uten å berøre den. Sørg for at barnet er komfortabelt, avslappet og forblir så stille som mulig for MEG-opptaket.Mens du setter opp utstyret, hold barnet underholdt ved å spille en video av deres valg på skjermen over døren. Utenfor MSR, gjennomføre en pre-eksperiment baseline markør spole måling for å registrere den første hodeposisjonen med hensyn til hjelmdøren. Deretter utfører du en kjernegistrasjon mellom barnets hode og sensormatrisen ved hjelp av både den første markørspolemålingen og digitaliseringshodeformdataene.Disse forberedende målingene muliggjør visuell inspeksjon av hodeposisjon inne i døren for å sikre at barnets hode er riktig plassert. Hvis disse betingelsene ikke er oppfylt, kan du flytte barnets hode og gjennomføre en ny kjernegistrasjon før du starter datainnsamling. Når du er fornøyd med hodeposisjonen med hensyn til hjelmdøren, starter du MEG-opptaket og den eksperimentelle oppgaven.Registrer pågående hodebevegelser med et pediatrisk MEG-programvaresystem kalt hodebevegelse i sanntid. På slutten av eksperimentet, tilby barnet en gavepose for deres deltakelse og belønne familien for deres tid og reisekostnader. I dette eksperimentet ble data samlet inn fra en tre år gammel gutt som passivt lyttet til auditive toner i 15 minutter.Dataene ble avlydt, deretter forbi filtrert, baseline korrigert og gjennomsnittlig. Root-mean-square magnetisk, eller RMS, bølgeformer ble beregnet fra alle sensorer og gjennomsnittlig i-skanner hodet bevegelser var 44,3 millimeter. Som demonstrert kompenserte hodebevegelse i sanntid for bevegelsesrelaterte artefakter som resulterte i mer fokal isofield konturkart.Mye forvrengt RMS magnetiske bølgeformer og mer meningsfylt kilde rekonstruksjon i bilaterale auditive fliker. Gjennom hele testprosedyren er det viktig å bygge rapport med barnet, holde økten morsom og engasjerende, og svare på tegn på angst eller rastløshet i barnet. Ved å trene barn til å holde hodet stille under pediatriske MEG-opptak, har vi forbedret kvaliteten på våre MEG-data.Avanserte analyseteknikker kan nå brukes på disse dataene. Den pediatriske MEG åpner ikke bare et vindu for hva som skjer elektrisk i hjernen, men tillater oss også å kartlegge visse kognitive funksjoner på den utviklende hjernen.

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Studying Synaptic Vesicle Pools using Photoconversion of Styryl Dyes

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

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

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

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

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

I ovo electroporation i Chick midbrain for å studere gen-funksjon i dopaminerg Neuron Development

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

Funksjonell Bildediagnostiske Bruke Ultrasonic blod-hjerne barrieren avbrudd og mangan forbedret MR

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

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

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

Imaging Serotonerge Fibers i Mouse Spinal Cord Bruke CLARITY / CUBIC Technique

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