De komst van MEG systemen maat voor jonge kinderen biedt belangrijke nieuwe mogelijkheden om ontwikkeling van de hersenen te bestuderen. Het nieuwe systeem, in combinatie met een protocol dat experimentele eisen uitgelijnd met de capaciteiten van kinderen, kan gebruikt worden om cognitieve en taal processen in gezonde, wakkere kinderen van drie tot zes onderzoekslocaties.
Magneto is een techniek die magnetische velden in verband met corticale activiteit [1] detecteert. De elektrofysiologische activiteit van het brein genereert elektrische velden – dat kan worden opgenomen met behulp van elektro-encefalografie (EEG) – en hun bijbehorende magnetische velden – gedetecteerd door MEG. MEG signalen worden herkend door gespecialiseerde sensoren bekend als supergeleidende quantum interferentie apparaten (SQUIDs). Supergeleidende sensoren koeling nodig met vloeibaar helium bij -270 ° C. Ze zijn opgenomen in een vacumm geïsoleerd helm genoemd een Dewar, die is gevuld met vloeistof. Squids worden geplaatst in vaste posities in de helm dewar in het helium koelvloeistof, en een onderwerp het hoofd wordt geplaatst in de helm dewar voor MEG metingen. De helm Dewar moet worden gedimensioneerd op tegen beperkingen te voldoen. Het is duidelijk, moet groot genoeg zijn om de meeste of alle van de hoofden van de bevolking dat zal worden bestudeerd passen. Wel moet de helm ook klein genoeg om de meeste van de SQUID-sensoren te houden binnen het bereik van de kleine cerebrale velden die ze te meten. Conventionele hele kop MEG systemen zijn ontworpen om meer dan 90% van de volwassen hoofden tegemoet te komen. Maar volwassen systemen zijn niet geschikt voor het meten van functioneren van de hersenen in de pre-school chidren wier hoofden een straal van enkele cm kleiner zijn dan volwassenen. De KIT-Macquarie Brain Research Laboratory van de Macquarie University maakt gebruik van een MEG-systeem op maat gemaakte aan de hoofden van de pre-school kinderen te passen. Dit kind systeem heeft 64 eerste-orde-axiale gradiëntmeters met een 50 mm baseline [2] en is opgenomen in een magnetisch afgeschermde ruimte (MSR) in combinatie met een conventionele volwassen-en kleinbedrijf MEG systeem [3,4]. Er zijn drie belangrijke voordelen van de aangepaste helm dewar voor studerende kinderen. Ten eerste, de kleinere straal van de sensor configuratie brengt de SQUID sensoren in het bereik van de neuromagnetic signalen van kinderen het hoofd. Ten tweede, de kleinere helm zorgt voor volledige insertie van het hoofd van een kind in de Dewar. Inlassing volledig wordt voorkomen bij volwassen Dewar helmen als gevolg van de kleinere kroon om de afstand schouder bij kinderen. Deze twee factoren zijn van fundamenteel belang in het opnemen van hersenactiviteit met behulp van MEG, omdat neuromagnetic signalen verzwakken snel met de afstand. Ten derde, het aangepaste kind helm helpt bij de symmetrische plaatsing van het hoofd en beperkt de vrijheid van beweging van het hoofd van het kind binnen de Dewar. Bij gebruik met een protocol dat aan de eisen van het verzamelen van gegevens lijn ligt met de motivatie en het gedrag capaciteiten van kinderen, deze functies aanzienlijk vergemakkelijken setup, positionering, en het meten van MEG signalen.
Dit protocol is ontworpen om de metingen van de cognitieve hersenfuncties in gezonde en wakkere 4-jarige kinderen te vergemakkelijken. We maken gebruik van een aangepast formaat MEG systeem ontworpen om de hoofden van de pre-school leeftijd kinderen te passen. Met dit systeem, een kindvriendelijke laboratorium-omgeving, en een protocol aangepast aan de mogelijkheden en motivatie van de kinderen, we zijn in staat om de cognitieve functioneren van de hersenen te meten in een leeftijdscategorie waarvoor er momenteel heel weinig gegevens.
De KIT-Macquarie systeem is het eerste volledige kop-systeem op maat gemaakte voor gebruik met pre-school leeftijd kinderen. Er zijn drie belangrijke voordelen van de aangepaste helm dewar voor studerende kinderen. Ten eerste, de kleinere straal van de sensor configuratie brengt de SQUID sensoren in het bereik van de neuromagnetic signalen van kinderen en hoofd. Ten tweede, de kleinere helm zorgt voor volledige insertie van het hoofd van een kind in de Dewar. Inlassing volledig wordt voorkomen bij volwassen Dewar helmen als gevolg van de kleinere kroon om de afstand schouder bij kinderen (zie Fig. 2). Deze twee factoren zijn van fundamenteel belang in het opnemen van hersenactiviteit met behulp van MEG, omdat neuromagnetic signalen verzwakken snel met de afstand. Ten derde, het aangepaste kind helm helpt bij de symmetrische plaatsing van het hoofd en beperkt de vrijheid van beweging van het hoofd van het kind binnen de Dewar. Deze kenmerken aanzienlijk vergemakkelijken setup, positionering, en het meten van MEG signalen van kinderen.
De komst van op maat gemaakte kind MEG-systeem is een belangrijke stap vooruit voor de cognitieve neurowetenschappen. Alternatieve functionele neuroimaging technieken die radiofarmaca of sterke magnetische velden in dienst is mogelijk niet geschikt voor dagelijks gebruik met jonge kinderen. Omdat MEG is een volledig passief meettechniek is er geen denkbare risico op de ontwikkeling van weefsels. Er is momenteel weinig MEG gegevens van gezonde kinderen van de kleuterschool, omdat de conventionele volwassen MEG systemen zijn niet goed geschikt voor gebruik met kinderen. Kind MEG systemen zal ons toelaten om de hersenfunctie te studeren aan op de leeftijd, waar een dramatische structurering van hersenactiviteit plaatsvindt, biedt nieuwe inzichten in normale en pathologische ontwikkeling van de cognitieve functie.
Dit werk werd ondersteund door de Australische Research Council Koppeling infrastructuur apparatuur en faciliteiten Grant LEO668421 en de Australian Research Council Linkage Project Grant LP0669471. De auteurs dankbaar erkennen de medewerking van Kanazawa Institute of Technology en Yokogawa Electric Corporation in tot oprichting van de KIT-Macquarie Brain Research Laboratory.
Material Name | Type | Company | Catalogue Number | Comment |
---|---|---|---|---|
Whole head child MEG | Kanazawa Institute of Technology (Kanazawa) and Yokogawa Electric Corporation (Tokyo) | Model PQ1064R-N2m | ||
Magnetically shielded room | Fujihara Co. Ltd., (Tokyo) | |||
Digitiser | Polhemus (Colchester, VT) | Fastrack | ||
Experimental control software | Neurobehavioral Systems (Albany, CA) | Presentation | ||
Earphones | Etymotic Research Inc. (Elk Grove Village, IL) | ER-30 |