Name: studying brain function in children using magnetoencephalography
Uploaded: 2019-04-08T14:00:00
Duration: 8 min
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Este trabalho foi apoiado pelo Conselho australiano de pesquisa concede CE110001021, DP170103148 e DP170102407. Wei ele foi apoiado por uma bolsa de pesquisa Universidade Macquarie (MQRF, projeto de íris: 9201501199). Hannah Rapaport foi apoiada pelo programa de treinamento de pesquisa do governo australiano (RTP) e o Macquarie University Research Excellence bolsa (MQRES). Robert A Seymour foi apoiado por bolsas de doutoramento da Universidade de Aston, Birmingham, UK e Universidade de Macquarie, Sydney, Austrália. Paul F. Sowman foi apoiada pelo National Health e Medical Research Council (1003760) e o Conselho australiano de pesquisa (DE130100868). Os autores reconhecem a colaboração com o Instituto de tecnologia de Kanazawa e a Yokogawa Electric Corporation no estabelecimento do cérebro KIT-Macquarie Research Laboratory.

Este protocolo de pesquisa foi aprovado pelo Comitê de ética de pesquisa de Universidade Macquarie.
1. MEG familiarização recursos
<ol><li>Prover as famílias com recursos para aprender sobre MEG antes de visitar o laboratório de MEG, como um artigo científico para crianças7 explicando a MEG e o MSR, um story-board, detalhando as etapas envolvidas na realização do experimento de MEG (por exemplo, Complementar Figura 1 e uma folha de informações de MEG para os pais ou cuidadores (por exemplo, complementar a Figura 2).</li>
</ol>2. MEG sessão de familiarização
Nota: A sessão de familiarização normalmente é executado por 30 min, incluindo uma introdução para o MSR (5 minutos), uma digitalização de prática (5 min) e treinamento de simulador de MEG, incluindo prática na tarefa experimental (20 min). Realizar a sessão de familiarização entre um a sete dias antes da aquisição de dados.
<ol><li>
Introdução de MSR
	<ol>
<li>Leve a criança em uma turnê do MSR ("espaçonave") que está decorado com arte da parede relacionadas com o espaço para reforçar o tema da missão espacial.</li>
		<li>Pedir a criança para a prática de mentir de volta com sua cabeça no capacete dewar.</li>
		<li>Dizer que a criança mentir mais imóvel possível para que a nave permanece em curso e pode chegar ao seu destino final.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Digitalização:
	<ol>
<li>Sentar a criança em uma cadeira alta e encaixá-los com uma touca de natação poliéster ("capacete de astronauta") contendo cinco bobinas de marcador. Adapte as tampas soltas dobrando dos lados. Nota: As bobinas de enviar dados para uma unidade de monitoramento de movimento contínuo.</li>
		<li>Coloque um transmissor e 3 receptores em volta do pescoço da criança.</li>
		<li>Pergunte a criança a demonstrar sua melhor pose 'estátua' e oferecer reforço positivo frequente quando ficam ainda. Nota: Isso serve para minimizar o movimento da cabeça durante a digitalização que possam comprometer a precisão do registo co subsequente com a MEG sensores8.</li>
		<li>Use um digitalizador de caneta (consulte a Tabela de materiais) para gravar a posição de três pontos fiduciais (o nasion e pontos à esquerda e direita pré-auricular) e as bobinas de cinco marcador, bem como a forma da superfície da cabeça. Nota: Este dados são usados para depois determinar a posição da cabeça da criança em relação as sensores de MEG.</li>
		<li>Retire a tampa, transmissor e 3 receptores o pescoço da criança.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Simulador de MEG:
	<ol>
<li>Leve a criança para a sala o simulador de MEG de habitação (ver Tabela de materiais e as etapas 9 e 10 em complementar a Figura 1), uma réplica em tamanho natural de um sistema de MEG. O simulador de MEG está decorado com adesivos com temática espacial e está equipado com um mock capacete dewar, uma cama, uma caixa de botão e, para exposições visuais, uma tela situado acima do dewar simulado</li>
		<li>Descreva brevemente a MEG digitalização procedimentos (ou seja, ainda mentindo e participando na tarefa prática experimental) através da narrativa de uma missão espacial de prática.</li>
		<li>Tamanho da criança com um capacete de astronauta' ' — uma touca do poliéster, que tem um detector de movimento anexado à frente (ver Tabela de materiais).</li>
		<li>Convide a criança a mentir no simulador e assista a um vídeo de sua escolha. Se a criança parece nervosa, primeiro demonstra os procedimentos experimentais com um brinquedo. Nota: Sempre que o movimento da cabeça da criança excede um limite pré-determinado (por exemplo, 5 mm), o sistema de rastreamento de movimento (ver Tabela de materiais) automaticamente pausar o vídeo e esperar que o experimentador reiniciar o vídeo e restaurar manualmente o linha de base do movimento.</li>
		<li>Quando a criança for concluída esta parte do treinamento simulador, fornece a criança com treinamento na tarefa experimental usando um conjunto separado de estímulos exclusivos.</li>
		<li>No final da formação tarefa, oferece a criança um certificado de treinamento de astronauta.</li>
	</ol>
</li>
</ol>3. sessão de aquisição de dados MEG
Nota: A sessão de aquisição de dados normalmente é executado por cerca de 30 min, incluindo digitalização (5 min), configurando o participante dentro do MSR (5 min) e aquisição de dados (aproximadamente 20 min, dependendo do comprimento do paradigma experimental).
<ol><li>
Procedimentos preliminares
	<ol>
<li>Realizar um quarto vazio de 30 a 60 s gravação aproximadamente 15 min antes que a criança chegue para identificar qualquer ruído externo significativo que é detectado pela MEG sistema8.</li>
		<li>Quando a criança chega, confirme que não estão usando qualquer material magnético em suas roupas ou carregando alguma em seu corpo, como materiais magnéticos podem distorcer o sinal de MEG (ver Figura 1B para obter um exemplo de sinal ruído devido ao metal sobre o participante). Nota: Se o pai ou cuidador deseja acompanhar sua criança dentro do MSR, a remoção de materiais magnéticos também se aplica a eles.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Digitalização
	<ol>
<li>Verifique se a criança precisa ir ao banheiro antes de iniciar a digitalização, como uma vez que a etapa de digitalização é concluída, a tampa não pode ser removida até que tenha terminado a sessão de aquisição do MEG.</li>
		<li>Repita o procedimento de digitalização descrito na seção "Sessão de familiarização de MEG" acima. Nota: Se a tampa se move mais do que 5 mm ao longo do experimento, realizar uma digitalização segunda no final do experimento</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Set-up MSR
	<ol>
<li>Leve a criança para o MSR ("a nave"). Nota: Dois pesquisadores são necessários para este procedimento — uma para acompanhar a criança dentro o MSR como o pesquisador"assistente" (junto com o pai ou cuidador, se desejado) e outra para executar a aquisição de dados de MEG, fora o MSR como o "pesquisador principal". A afinação MSR normalmente demora 5 min.</li>
		<li>Configurar equipamento dentro do MSR (pesquisador assistente)<ol>
<li>Pedir à criança para colocar sua cabeça no capacete dewar.</li>
			<li>Verificar que a cabeça da criança é centralmente alinhada tal que a coroa da cabeça é tão próxima quanto possível na parte de trás do capacete dewar sem tocar.</li>
			<li>Certifique-se de que a criança está confortável, relaxado e permanece o mais imóvel possível durante a gravação de MEG.</li>
			<li>Durante a instalação, manter a criança entretida pela reprodução de um vídeo de sua escolha em uma tela acima o dewar.</li>
		</ol>
</li>
		<li>Configurar equipamento fora do MSR (pesquisador principal)<ol>
<li>Realizar uma medição de bobina pre-experiment/linha de base marcador para gravar a posição de cabeça inicial em relação a capacete dewar.</li>
			<li>Realizar um registo co entre a cabeça da criança e a matriz de sensor usando a medição de bobina de marcador inicial e os dados de forma da cabeça de digitalização. Nota: Estas medidas preparatórias permitem inspeção visual da posição de cabeça dentro do dewar para garantir que a cabeça da criança está correctamente posicionada. Se essas condições não forem atendidas, re-posicionar a criança e realizar outra inscrição co antes de iniciar a aquisição de dados.</li>
		</ol>
</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Aquisição de dados
	<ol>
<li>Uma vez satisfeito com a posição de cabeça em relação a capacete dewar, começar a MEG a gravação e a tarefa experimental.</li>
		<li>Registro em curso os movimentos da cabeça com um sistema de software de MEG pediátrico chamado movimento de cabeça em tempo real (ReTHM)9.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Terminando o experimento
	<ol>
<li>Terminada a tarefa experimental, desligue ReTHM e acabar com a MEG de gravação. Realizar uma medição de bobina de pós-experiência marcador para medir a posição de cabeça final em relação a capacete dewar. Nota: Esta medida fornece uma simples inspeção visual dos movimentos da cabeça em geral durante o experimento.</li>
		<li>Oferecer a criança um saco de presente ("kit de astronauta") para a sua participação e remunerar a família para seu tempo e os custos de viagens.</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>

Os autores não têm nada para divulgar.

Nos últimos anos, MEG foi estabelecida como uma técnica de neuroimagem não-invasiva valiosa para investigar os mecanismos neurais subjacentes cérebro desenvolvimento1. Contudo, os movimentos da cabeça no scanner constituem uma barreira notória para obtenção de boa qualidade dados de MEG, particularmente ao avaliar populações pediátricas. Para superar este problema, este artigo apresentou um protocolo de investigação pediátrico MEG que se baseia nos procedimentos descritos em trabalho anterior do cérebro KIT-Macquarie Research Laboratory 4.
Os procedimentos críticos incluem (1) fornecendo crianças com MEG recursos de familiarização do qual eles podem aprender sobre o experimento de MEG antes de visitar o laboratório, que incluem uma pesquisa crianças artigo7 explicando o sistema de MEG e o blindagem magnética (MSR), de sala de um story-board delineando 10 passos simples para completar a experiência de MEG (complementar a Figura 1) e uma folha de informações de MEG para pais e cuidadores (complementar a Figura 2); (2) precedendo a sessão de aquisição de MEG com uma sessão de familiarização, onde as crianças estão familiarizadas com os procedimentos de MEG e são treinadas para manter suas cabeças ainda enquanto deitado dentro de um simulador de MEG; (3) usando paradigmas experimentais passivas ou "gamified" para minimizar o movimento da cabeça devido ao tédio e inquietação; e (4) acompanhamento contínuo os movimentos da cabeça durante a aquisição de dados on-line usando um sistema de movimento de cabeça em tempo real (ReTHM)9. Dados obtidos de ReTHM podem ser usados para realizar a correção off-line de artefatos de movimento da cabeça quando pre-processamento dos dados de MEG.
A aquisição de dados de alta qualidade MEG depende criticamente a criança se sentindo à vontade no novo ambiente de MEG. Para fomentar este sentido de facilidade, os investigadores são incentivados a dedicar tempo para familiarizar as crianças e suas famílias com o ambiente de MEG e procedimentos antes de iniciar a aquisição de dados. Isto pode ser conseguido através do oferecimento de crianças e seus pais recursos MEG que explicam os procedimentos de MEG, em linguagem simples, acessível. Além disso, as famílias podem ser convidadas a visitar o laboratório de MEG antes da sessão de aquisição de dados para atender os pesquisadores e praticar os procedimentos de teste de MEG. Através do treinamento no simulador de MEG, as crianças aprendem implicitamente a importância de manter suas cabeças ainda enquanto deitado a MEG. Enquanto a familiarização de MEG requer tanto os pesquisadores e as famílias para se dedicar mais tempo para o processo de coleta de dados, as vantagens da melhoria da qualidade de dados de MEG, bem como minimizando o tempo e o custo da realização de dados subsequentes de MEG sessões de aquisição, sem dúvida compensa essa desvantagem. Além disso, desempenho e conformidade durante a sessão de familiarização podem ser usados para indicar se a criança é ou não é adequada para o convidou para uma sessão de aquisição de dados real do MEG.
Para minimizar o movimento da cabeça em scanner devido à agitação, é preferível usar um paradigma experimental passivo que não requer instruções, atenção evidente ou participação ativa. Por exemplo, uma resposta evocada confiável pode ser obtida com um excêntrico auditivos paradigma12, segundo o qual o participante ouve passivamente uma sequência de tons auditivos enquanto entretidos por um vídeo em silêncio. Para estudos que exigem uma resposta evidente, o pesquisador deve procurar incorporar a tarefa experimental em uma envolvente paradigma do estilo de jogo11. Isto melhora a cooperação e minimiza a inquietação durante a tarefa. Em experiências visuais, o uso de um olho-tracker compatível com MEG implica pouco tempo de instalação adicionais, mas é necessário garantir que as crianças têm fixado na posição do estímulo visual13.
Qualquer artefatos de movimento da cabeça residual podem ser corrigidos para o uso de rastreamento de movimento de cabeça em tempo real. Por exemplo, dados obtidos de ReTHM podem ser armazenados no arquivo de gravação de MEG e usados para compensar o movimento da cabeça durante a aquisição de dados de forma que cabeça-de-sensor de localização pode ser restaurada para o nível pré-movimento para permitir uma fonte ideal reconstrução que é essencial para dados de nível de fonte subsequentes analisa14.
A implementação do presente protocolo visa melhorar a qualidade dos dados de MEG pediátricas, minimizar taxas de atrito participantes em estudos longitudinais e garantir que as famílias tenham uma agradável experiência de participação de pesquisa de MEG, com o objectivo geral de melhorar a nossa compreensão do desenvolvimento inicial do cérebro em populações típicos e atípicos.

Magnetoencefalografia (MEG) é uma técnica de neuroimagem funcional não-invasivo que mede campos magnéticos produzidos pela atividade elétrica do cérebro humano1,2. MEG oferece excelente resolução temporal e resolução espacial superior em comparação com Eletroencefalografia (EEG), devido à falta de sinal, mancha os tecidos biológicos entre as fontes do cérebro e os sensores. Além disso, a MEG não implica a exposição a ruídos, radiação ou campos magnéticos. Tempo de instalação é rápido e os participantes podem ser acompanhados por um pai ou cuidador durante todo o teste. Tomados em conjunto, estas características tornam a MEG uma ferramenta promissora para investigar o desenvolvimento da atividade cerebral típicos e atípicos em crianças jovens2.
Para medir respostas do cérebro usando o MEG, participantes da pesquisa devem inserir suas cabeças para um capacete habitação uma matriz fixa de sensores supercondutores. É fundamental que os participantes mantém suas cabeças ainda em toda a MEG de gravação, como mudanças na posição de cabeça em relação as sensores ambos degradam a distribuição do sinal de neuromagnetic e impedem a estimativa fonte exata. Estimativa fonte imprecisos, inevitavelmente, leva a inferências estatísticas imprecisas em poder da fonte, conectividade funcional e de análises de rede3.
Minimizar o movimento da cabeça pode ser particularmente desafiador durante avaliação pediátrica de MEG para um número de razões. Primeiro, avaliar as crianças em um sistema de MEG adulto é problemático, pois cabeças infantis são muito menores do que os dos adultos, e o espaço aumentado entre o capacete e o couro cabeludo da criança permite o movimento da cabeça irrestrito. Em segundo lugar, o ambiente de MEG a novela — uma máquina grande trancado dentro de uma sala sem janelas magneticamente blindada — pode ser intimidante para as crianças, e movimento da cabeça pode ser uma consequência da ansiedade. Em terceiro lugar, sem formação, crianças podem não totalmente compreender ou cumprir com a obrigação de manter-se ainda para a duração do experimento. Finalmente, as crianças que têm uma capacidade limitada de tolerar o tédio podem achar que alguns experimentos de MEG demorem muito ou são entediantes, resultando em artefatos de movimento de agitação e cabeça.
Para enfrentar o desafio de longa data de movimento da cabeça em investigação pediátrica de MEG, este artigo apresenta hardware recente e avanços metodológicos que são implementados no protocolo MEG crianças usado no cérebro KIT-Macquarie Research Laboratory ( Macquarie University, Sydney, Austrália). Conforme descrito em um artigo anterior deste laboratório4, os problemas inerentes à utilização de um capacete de tamanho adulto folgadas dewar foram abordadas através da instalação de um primeiro mundo, sistema de MEG pediátrico toda a cabeça com um capacete sob medido dewar para melhor ajuste as cabeças das crianças entre aproximadamente três a seis anos de idade. Esta adaptação de hardware melhora a relação sinal-ruído, como os sensores são fisicamente mais perto, em média, para couro cabeludo5,6 a criança. Mais recentemente, o laboratório de pesquisa do cérebro de KIT-Macquarie desenvolveu vários procedimentos novos e inovadores para superar os antecedentes acima do movimento da cabeça e, consequentemente, melhorar a qualidade dos dados.
Todos os procedimentos no presente protocolo são explicados através de uma narrativa em que o participante de criança se engaja ativamente em uma missão no espaço"astronauta". Esta narrativa garante que a experiência de investigação da criança MEG é não só menos intimidante, mas também excitante. Implementar estes procedimentos em um protocolo de MEG para crianças é importante para melhorar a qualidade dos dados, minimizando taxas de atrito participantes em estudos longitudinais e assegurar que as famílias tenham uma experiência positiva em sua participação de pesquisa.

<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

Magnetoencefalografia (MEG) é uma técnica de neuroimagem não-invasivo que mede diretamente a campos magnéticos produzidos pela atividade elétrica do cérebro humano. MEG é tranquila e menos provável de induzir claustrofobia em comparação com a ressonância magnética (MRI). É, portanto, uma ferramenta promissora para investigar a função cerebral em crianças pequenas. No entanto, análise de dados de MEG de populações pediátricas é muitas vezes complicada por artefatos de movimento da cabeça que surgem como consequência a exigência de uma matriz de sensor espacialmente fixo que não é aposta para a cabeça da criança. Minimizar os movimentos da cabeça durante sessões de MEG pode ser particularmente desafiador, pois as crianças são muitas vezes incapazes de permanecer ainda durante tarefas experimentais. O protocolo aqui apresentada visa reduzir artefatos de movimento da cabeça durante a MEG pediátrica de digitalização. Antes de visitar o laboratório de MEG, famílias são dotadas de recursos que explicam o sistema MEG e os procedimentos experimentais em linguagem simples, acessível. Uma sessão de familiarização de MEG é conduzida durante o qual as crianças estão familiarizadas com ambos os pesquisadores e os procedimentos de MEG. Então, eles são treinados para manter sua cabeça ainda enquanto deitado dentro de um simulador de MEG. Para ajudar as crianças se sintam à vontade no ambiente de MEG romance, todos os procedimentos são explicados através da narrativa de uma missão espacial. Para minimizar o movimento da cabeça devido à inquietação, crianças são treinadas e avaliados usando paradigmas experimentais divertidas e envolvente. Além disso, artefatos de movimento residual da cabeça da criança são compensados durante a sessão de aquisição de dados usando um movimento de cabeça em tempo real, sistema de rastreamento. Implementar estes procedimentos amigáveis é importante para melhorar a qualidade dos dados, minimizando taxas de atrito participantes em estudos longitudinais e garantindo que as famílias tenham uma experiência de pesquisa positivo.

Sinais comuns de magnetoencefalografia Comum MEG sinais que são exibidos na Figura 1, incluindo um sinal normal de MEG (Figura 1A), assim como o ruído de sinal MEG devido ao metal sobre o participante (Figura 1B), caso em que os sensores de desbloqueio, abra a porta MSR e perguntar ao participante para remover qualquer metal de seu corpo, em seguida, tomar o objeto de metal fora o MSR e executar um auto-tune antes de repetir os procedimentos descritos na seção 3.5; interferência de um dispositivo eletrônico (Figura 1C, maioria das vezes de um telefone celular), em que caso sua vez desligar todos os dispositivos eletrônicos ou movê-los longe do MSR; uma mandíbula cerrada (Figura 1D), caso em que lembrar o participante a relaxar seu queixo para a duração da gravação; a MEG ondas alfa (Figura 1,E; estes são definidos por oito a 12 ondas contínuas em um intervalo de 1 s), caso em que verifique que o participante não está dormindo (que é bom para continuar se estiverem acordados); e fluxo magnético preso (Figura 1F); Nesse caso, desbloquear os sensores e ligue sobre os aquecedores de bobina por 5 min. Se o fluxo persiste após uma subsequente auto-ajuste, marca canal afetado para remoção de análise de dados subsequentes.
Movimento da cabeça durante a aquisição de dados Dados de MEG pediátricos antes e após a correção de ReTHM são exibidos na Figura 2. Os dados foram coletados de um menino de três anos que ouvia passivamente tons auditivos para 15 min. dados foi propalada de10, band-pass filtrado11 (1-15 Hz), correção de linha de base e em média. Formas de onda magnéticas root-mean-square (RMS) (na coluna à direita) foram calculadas a partir de todos os sensores. Em média os movimentos da cabeça no scanner foram 44,3 mm. Como demonstrado, ReTHM compensada por artefatos relacionados com movimento, resultando em mais mapas de contorno isofield focal (no pico da onda RMS; (A), menos distorcidas RMS magnéticas formas de onda (B) e reconstrução de fonte mais significativa (C) nos lóbulos auditivas bilaterais.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58909/58909fig1.jpg"> Figura 1 : Exemplos de comum MEG sinaliza. (A), um normal MEG sinal. (B-F) Ruído de sinal MEG devido de metal (B) o participante (especificamente, o ruído causado por uma fivela de metal pequena em uma cinta de singlete), (C) interferência de um dispositivo eletrônico, mandíbula (D) um cerrado, as ondas alfa (E) e (F) preso fluxo magnético. Painéis de C, E e F, a escala de tempo no eixo x é em intervalos de 10 segundos, e amplitude escala no eixo y é 32768 A/d. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58909/58909fig1large.jpg" target="_blank">, por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58909/58909fig2.jpg"> Figura 2 . Dados de MEG pediátricos antes e após a correção do movimento de cabeça em tempo real (ReTHM). Os dados foram coletados de um menino de três anos que ouvia passivamente tons auditivos para os movimentos da cabeça 15 min. média em scanner foram 44,3 mm. (A) mais focado isofield mapas de contorno no auge da forma de onda a raiz média quadrática (RMS); (B) menos distorcidas ondas magnéticas de RMS e (C) reconstrução de fonte mais significativa dos lóbulos auditiva bilateral são revelados após a correção de ReTHM. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58909/58909fig2large.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>
<img alt="Supplementary Figure 1" src="/files/ftp_upload/58909/58909supfig1.jpg"> Complementar a Figura 1: uma história da placa delineando 10 passos simples para completar a "treino de astronauta" (ou seja, a experiência de MEG). Este é enviado para as famílias antes de visitar o laboratório de MEG para orientar as expectativas das crianças para a sessão de aquisição, bem como para construir excitação na expectativa de que o "treinamento de astronauta". No dia de aquisição de dados, as crianças seguem a história no decorrer do experimento e colecionam selos depois de concluir cada etapa. Fotografias reproduzidas com informaram consentimento escrito dos pais. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58909/58909supfig1large.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>
<img alt="Supplementary Figure 2" src="/files/ftp_upload/58909/58909supfig2v2.jpg"> Complementar Figura 2: Uma folha de informações de MEG para os pais ou cuidadores explicando a MEG, o MSR, o que esperar no dia de aquisição de dados e o que vestir. Fotografia reproduzida com informado consentimento escrito dos pais. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58909/58909supfig2v2large.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>

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Studying Brain Function in Children Using Magnetoencephalography

Estudando a função cerebral em crianças usando magnetoencefalografia

Este artigo apresenta um protocolo de investigação de crianças destinado a melhorar a qualidade dos dados, reduzindo o movimento da cabeça durante pediátrica magnetoencefalografia (MEG). Temos famílias de familiarizar com o ambiente de MEG, treinar crianças permanecem ainda usando um simulador de MEG, e corrigir para artefatos de movimento residual da cabeça usando um sistema de detecção de movimento da cabeça em tempo real.

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

Os dados me pediátricos do MEG são muitas vezes complicados por artefatos de movimento da cabeça. Este novo protocolo oferece uma demonstração abrangente de como reduzimos o movimento da cabeça enquanto coletamos dados MEG de crianças pequenas. A implementação dos procedimentos infantis descritos em nosso protocolo é importante para melhorar a qualidade dos dados, minimizar os estudos longitudinais de taxa de atrito dos participantes e garantir que as famílias tenham uma experiência positiva de participação na pesquisa.Este protocolo pode ser aplicado ao avaliar crianças pequenas com outros sistemas de neuroimagem, como fMRI ou PET, onde reduzir o movimento da cabeça durante a varredura também é fundamental para a qualidade dos dados. Para iniciar esse procedimento, forneça às famílias recursos para aprender sobre magnetoencefalografia, ou MEG, antes de visitar o laboratório MEG, como um storyboard detalhando as etapas envolvidas na conclusão do experimento MEG e uma folha de informações meg para pais ou cuidadores. Posteriormente, leve a criança em um passeio pela sala magneticamente blindada, ou MSR, que abriga o sistema MEG pediátrico, que é decorado em arte de parede relacionada ao espaço para reforçar o tema da missão espacial.Peça para a criança praticar deitada com a cabeça na porta do capacete. Então, diga à criança para mentir o mais quieto possível para que a espaçonave permaneça no curso e possa chegar ao seu destino final. Para digitalização, direcione a criança para sentar em uma cadeira alta e encaixá-las com uma tampa de natação de poliéster contendo cinco bobinas de marcador, que enviam dados para uma unidade de rastreamento de movimento contínuo.Adapte as tampas de encaixe soltas dobrando as laterais. Coloque um transmissor e três receptores ao redor do pescoço da criança. Peça à criança para demonstrar sua melhor pose de estátua e oferecer reforço positivo frequente enquanto elas permanecem paradas.Isso serve para minimizar o movimento da cabeça durante a digitalização que pode comprometer a precisão da coregistração subsequente entre a cabeça da criança e os sensores MEG. Use um digitalizador de caneta para registrar a posição de três pontos fiduciais e as cinco bobinas de marcador, bem como a forma da superfície da cabeça. Esses dados são usados para determinar posteriormente a posição da cabeça da criança em relação aos sensores MEG.No final do procedimento, remova a tampa, o transmissor e três receptores do pescoço da criança. Em seguida, leve a criança para a sala que abriga o simulador MEG, uma réplica em tamanho real do sistema MEG. O simulador MEG é decorado com adesivos com tema espacial e é equipado com uma porta de capacete simulada, uma cama, uma caixa de botão e, para exibições visuais, uma tela situada acima da porta falsa.Descreva brevemente os procedimentos de varredura da MEG através da narrativa de uma missão espacial prática. Se a criança parecer nervosa, primeiro demonstre os procedimentos experimentais com um brinquedo. Coloque a criança com um capacete de astronauta, uma tampa de natação de poliéster que tem um detector de movimento ligado na frente.Convide a criança para deitar no simulador e assistir a um vídeo de sua escolha. Sempre que o movimento da cabeça da criança exceder um limiar predeterminado, o sistema de rastreamento de movimento pausará automaticamente o vídeo e esperará que o experimentador reinicie manualmente o vídeo e restaure a linha de base do movimento. Quando a criança completar esta parte do treinamento do simulador, forneça-lhes treinamento sobre a tarefa experimental usando um conjunto separado de estímulos únicos.No final do treinamento da tarefa, ofereça à criança um certificado de treinamento de astronauta. Quando a criança chegar, confirme que não está usando nenhum material magnético em suas roupas ou corpo, pois materiais magnéticos podem distorcer o sinal MEG. Em seguida, repita o procedimento de digitalização descrito na sessão de familiarização do MEG anteriormente.Posteriormente, leve a criança ao MSR. Dois pesquisadores são necessários para este procedimento, um para acompanhar a criança dentro do MSR como pesquisador assistente, e o outro para executar a aquisição de dados meg fora do MSR como o principal pesquisador. A configuração do MSR normalmente leva cinco minutos.Dentro do MSR, peça à criança para colocar a cabeça na porta do capacete. Verifique se a cabeça da criança está centralmente alinhada, de tal forma que a coroa da cabeça esteja o mais perto possível da parte de trás da porta do capacete sem tocá-la. Certifique-se de que a criança está confortável, relaxada e permanece o mais quieta possível para a gravação do MEG.Ao configurar o equipamento, mantenha a criança entretida tocando um vídeo de sua escolha na tela acima da porta. Fora do MSR, realize uma medição da bobina de marcador de linha de base pré-experimento para registrar a posição inicial da cabeça em relação à porta do capacete. Em seguida, realize uma coregistração entre a cabeça da criança e o conjunto de sensores usando tanto a medição inicial da bobina do marcador quanto os dados de forma da cabeça de digitalização.Essas medidas preparatórias permitem a inspeção visual da posição da cabeça dentro da porta para garantir que a cabeça da criança esteja corretamente posicionada. Se essas condições não forem atendidas, reposicione a cabeça da criança e realize outra coregistração antes de iniciar a aquisição de dados. Uma vez satisfeito com a posição da cabeça em relação à porta do capacete, inicie a gravação do MEG e a tarefa experimental.Registos contínuos da cabeça com um sistema de software MEG pediátrico chamado movimento de cabeça em tempo real. Ao final do experimento, ofereça à criança uma bolsa de presente para sua participação e remunera a família pelos custos de tempo e viagem. Neste experimento, foram coletados dados de um menino de três anos que ouviu passivamente tons auditivos por 15 minutos.Os dados foram des-noised, depois filtrados, corrigidos e mediados. As formas de onda de quadrado médio-raiz, ou RMS, foram computadas a partir de todos os sensores e os movimentos médios da cabeça no scanner foram de 44,3 milímetros. Como demonstrado, o movimento da cabeça em tempo real compensou os artefatos relacionados ao movimento, resultando em mapas de contorno isofield mais focal.Formas de ondas magnéticas RMS muito distorcidas e reconstrução de fonte mais significativa nos lobos auditivos bilaterais. Durante todo o procedimento de teste, é importante construir relacionamento com a criança, manter a sessão divertida e envolvente, e responder a quaisquer sinais de ansiedade ou inquietação na criança. Ao treinar as crianças para manterem a cabeça parada durante as gravações pediátricas do MEG, melhoramos a qualidade dos nossos dados do MEG.Técnicas avançadas de análise agora podem ser aplicadas a esses dados. A MEG pediátrica não só abre uma janela para o que está acontecendo eletricamente no cérebro, mas também nos permite mapear certas funções cognitivas para o cérebro em desenvolvimento.

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Studying Synaptic Vesicle Pools using Photoconversion of Styryl Dyes

Estudando Pools vesículas Synaptic usando fotoconversão de Corantes Styryl

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

Neurociência

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

No útero Eletroporação seguido por Cultura Neuronal primário para estudar a função do gene no subconjunto dos neurônios corticais

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

Avaliação da lateralização cerebral em crianças usando Funcional ultra-som Doppler transcraniano (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

Coerência entre a função cerebral cortical e Desempenho neurocognitiva durante condições de gravidade mudou

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

Análise mosaico de função do gene em desenvolvimento pós-natal do rato do cérebro usando Virus baseado Recombinação 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

Na eletroporação in ovo em Midbrain pintainho para estudar a função do gene em dopaminérgico Desenvolvimento Neuron

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

Neuroimagem Funcional Usando rompimento da barreira hemato-encefálica ultra-sônico e Manganês-RM

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

Co-análise de estrutura e função cerebral usando ressonância magnética funcional e imagem ponderada em difusão

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

Aplicação local de Drogas para estudar a função do receptor nicotínico de acetilcolina no cérebro do rato Fatias

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

Imagiologia Fibras Serotoninérgicos na medula espinhal mouse usando o CLARIDADE / Técnica CUBIC

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