Méthodes de champ de la neuro-imagerie utilisation fonctionnelle près Neuroimaging spectroscopie infrarouge (NIRS) pour étudier le développement Global de l’enfant : zones rurales d’Afrique subsaharienne
Summary
Approches neuro-imagerie portables (fonctionnels près spectroscopie infrarouge) fournissent des avances à l’étude du cerveau dans des régions jusque-là inaccessibles ; ici, Côte d’Ivoire rurale. L’innovation dans les méthodes et le développement des protocoles de neuroimagerie adaptés permet de nouvelle étude de développement du cerveau et de résultats d’apprentissage des enfants dans des environnements avec l’adversité et significatif de la pauvreté.
Abstract
Les approches de neuro-imagerie portable offrent nouvelles avancées à l’étude du fonctionnement du cerveau et le développement du cerveau avec les populations jusque-là inaccessibles et dans des endroits éloignés. Ce document montre le développement de l’imagerie près spectroscopie infrarouge (fNIRS) fonctionnelle de domaine à l’étude des enfants langue, lecture et développement cognitif dans un village rural de la Côte d’Ivoire. L’innovation dans les méthodes et l’élaboration de protocoles de neuroimagerie adaptés permettent un regard de la première fois dans le développement du cerveau et des résultats d’apprentissage des enfants dans des environnements peu étudiées. Cet article montre les protocoles pour le transport et mise en place d’un laboratoire mobile, discute des considérations pour champ versus laboratoire neuro-imagerie, et présente un guide pour le développement neuro-imagerie consentir les procédures et le renforcement significatif à long terme collaborations avec des partenaires locaux de gouvernement et de la science. Méthodes portable de neuro-imagerie peuvent être utilisées pour étudier les contextes de développement enfant complexes, y compris l’impact significatif de la pauvreté et l’adversité sur le développement du cerveau. Le protocole présenté ici a été développé pour une utilisation en Côte d’Ivoire, la principale source mondiale de cacao, et où les rapports d’enfant travaillent dans le secteur du cacao sont fréquentes. Pourtant, on connaît mal l’impact du travail sur le développement du cerveau et l’apprentissage des enfants. Méthodes de neuro-imagerie de terrain ont le potentiel d’apporter de nouvelles connaissances sur ces questions urgentes et le développement des enfants dans le monde.
Introduction
Imagerie fNIRS portable offre la possibilité d’étudier le fonctionnement du cerveau et du développement à l’extérieur du laboratoire, dans les paramètres précédemment inaccessibles ou avec des populations peu étudiées. Une grande partie des connaissances dans le domaine des neurosciences cognitives vient d’imagerie des études menées dans des situations de laboratoire universitaire ou à l’hôpital, dans les pays majoritairement occidentaux. Par sa conception, ce qui contribue à un problème rarement parlé de recherche : une grande partie de ce que l’on connaît sur le cerveau repose sur des études avec les participants pour lesquels des paramètres de laboratoire dans les pays occidentaux (surtout) sont accessibles. Autrement dit, la plupart des recherches de neuro-imagerie implique des participants qui vivent à proximité raisonnable à un laboratoire de neuro-imagerie et ont le temps et les ressources nécessaires pour participer à une étude. En tant que discipline, la neuroscience cognitive vise à comprendre le cerveau et les facteurs qui façonnent son développement — y compris les puissants effets de l’environnement de l’enfant et leur début de vie expériences1,2,3. Méthodes favorisant la capacité du champ à étudier le développement dans une gamme plus complète de l’expérience humaine peuvent considérablement avancer la compréhension de la relation complexe entre le développement du cerveau et les expériences de vie qui la façonnent.
Cet article présente un protocole de terrain neuroimagerie, qui a été développé pour une utilisation en Afrique subsaharienne rurale, plus précisément du Sud Côte d’Ivoire. L’objectif de ce programme de recherche de neuro-imagerie de champ était de comprendre le développement de lecture des enfants dans un environnement avec un risque élevé d’analphabétisme. Taux d’alphabétisation des jeunes (15-24 ans) de la Côte d’Ivoire est de 53 %, malgré 93 % école primaire inscription taux4. Côte d’Ivoire est la principale source mondiale de cacao, et il y a un environ 1,3 millions enfants travailleurs dans le secteur agricole cacao5. Pourtant, on connaît mal l’impact du travail des enfants sur le développement du cerveau et l’apprentissage, spécifiquement, apprentissage de la lecture. Appliquer les outils les plus récents des neurosciences cognitives, c’est-à-dire les méthodes de neuro-imagerie portable, peut donner une compréhension valable des résultats d’apprentissage des enfants. Par exemple, neuro-imagerie de champ avec fNIRS peut permettre l’identification du développement neurologique des périodes au cours desquelles ciblée des programmes éducatifs ou des interventions peuvent avoir des impacts maximales sur les apprentissages des enfants.
fNIRS neuroimaging est adapté pour la recherche sur le terrain. Semblable à l’imagerie de résonance magnétique fonctionnelle (IRMf), fNIRS mesure réponse hémodynamique6 du cerveau. Cependant, fNIRS utilise une série de lumière émettant des optodes et des détecteurs de lumière plutôt que de générer des champs électromagnétiques. Il n’y a aucune restriction sur le métal à ou près de la zone d’essai et aucun blindage électrique n’est nécessaire, comme c’est le cas pour l’électroencéphalographie (EEG). Un avantage majeur de fNIRS est sa portabilité (par exemple, certains systèmes peuvent tenir dans une valise) et la facilité d’utilisation. fNIRS est aussi facile à utiliser avec les enfants ; l’enfant est confortablement assis sur une chaise pendant l’expérience et le système fNIRS tolère mouvement bien par rapport à l’IRMf. En comparaison avec l’IRMf, fNIRS prévoit également des mesures distinctes de désoxygéné (HbR) et l’hémoglobine oxygénée (HbO) pendant l’enregistrement, par rapport à l’IRMf, ce qui donne une mesure de densité de niveaux (BOLD) combiné sang oxygène. fNIRS a une résolution temporelle supérieure d’IRMf : taux d’échantillonnage peuvent varier entre ~ 7-15 Hz. fNIRS a bonne résolution spatiale : profondeur de le fNIRS de l’enregistrement dans le cortex humain est inférieur à l’IRMf, mesurant environ 3 à 4 cm de profondeur, ce qui est bien adapté pour l’étude fonctions corticales, surtout avec les nourrissons et les enfants qui ont des crânes plus minces que les adultes3,7,8,9,10.
Ce protocole de neuro-imagerie du champ donne un aperçu des considérations pour voyager avec et mettre en place un laboratoire de neuro-imagerie portable dans des contextes de faibles ressources. Le protocole met également en évidence la nature essentielle des collaborations significatives, à long terme avec des partenaires scientifiques locaux et les moyens par lesquels cette approche sert à renforcer les capacités locales de science. Le protocole de neuro-imagerie et d’analyse des données de cerveau fNIRS par une batterie du langage, de lecture et de tâches cognitives, témoigne notamment des recommandations pour la création des procédures de consentement culturellement appropriées pour la recherche en imagerie. Alors que ce protocole est conçu pour la recherche sur le développement cognitif avec des enfants âgé de l’école primaire en milieu rural Côte d’Ivoire, le protocole est très important pour toute étude de neuro-imagerie de champ dans des environnements difficiles, pauvres en ressources et peut être adapté pour roman contextes.
Protocol
Representative Results
Discussion
Cet article a présenté un protocole de neuro-imagerie champ adapté aux contextes de faibles ressources en régions éloignées. L’avance clé du présent protocole de neuro-imagerie du champ est la capacité de la première fois d’étudier le fonctionnement du cerveau et son développement en sous-étudiées (ou jamais-avant étudié) contextes. Des étapes cruciales dans le présent protocole sont voyageant avec et mise en place d’un laboratoire mobile approprié pour la collecte de données de qualité dans le…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Cette recherche a été rendue possible par l’intermédiaire de la bourse de carrière précoce la Fondation Jacobs à K. Jasinska (nombre de bourses : 2015 118455). Les auteurs souhaitent également remercier Axel Blahoua, Fabrice Tanoh, Ariane Amon, Brice Kanga et Yvette Foto pour leur aide dans la collecte de données et de soutien sur le terrain. Merci pour les familles et les enfants de Moapé, Ananguié, Flintwinch et Becouefin pour leur participation à ce programme de recherche et un accueil chaleureux des villages.
Materials
| LIGHTNIRS Main Unit Pack 120V | Shimadzu | 292-34000-42 | Component of the fNIRS system |
| HOLDER ASSY, ALL- CAP | Shimadzu | 594-07618-01 | Component of the fNIRS system |
| LIGHTNIRS connection cable | Shimadzu | 567-10976-11 | fNIRS system component |
| Fiber set for LIGHTNIRS, 1m (8 sets) | Shimadzu | 567-11350-01 | fNIRS system component |
| Dell Latitude Laptop | Shimadzu (from Dell) | 220-97322-00 | Master computer to run fNIRS applications |
| PATRIOT SEU (System Electronics Unit) | POLHEMUS | 1A0453-001 | PATRIOT System component |
| Power Supply | POLHEMUS | 2C0809 | PATRIOT System component |
| Power Supply cord | POLHEMUS | 17500B-BLK | PATRIOT System component |
| RS-232 null modem cable | POLHEMUS | 1C0288 | PATRIOT System component |
| USB cable | POLHEMUS | 1C0289 | PATRIOT System component |
| RX2 Sensor 10' cable | POLHEMUS | 4A0492-20 | PATRIOT System component |
| TX2 Source 10' cable | POLHEMUS | 4A0506-20 | PATRIOT System component |
Riferimenti
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