Kullanarak küresel çocuk gelişimi eğitimi için kızılötesi spektroskopi (NIRS) Nörogörüntüleme fonksiyonel beyin görüntüleme alanı yöntemleri: kırsal Sahra Güneyi Afrika
Summary
Taşınabilir Nörogörüntüleme yaklaşımlar (fonksiyonel yakın kızılötesi spektroskopi) önceden ulaşılmaz bölgeleri beyinde incelenmesi için gelişmeler sağlar; Burada, kırsal Fildişi Sahili. Yenilik yöntemleri ve kültürel olarak uygun beyin görüntüleme iletişim kurallarının geliştirme ortamlarında önemli yoksulluk ve sıkıntı ile beynin gelişimi ve çocuk öğrenim çıktıları roman çalışma ruhsatı.
Abstract
Taşınabilir Nörogörüntüleme yaklaşımlar, beyin fonksiyonu ve beyin gelişimi ile önceden ulaşılmaz nüfus ve uzak konumlardaki yeni gelişmeler sağlar. Bu kağıt alan fonksiyonel yakın kızılötesi spektroskopi (fNIRS) görüntüleme çalışma çocuk gelişimi bir Fildişi Sahili kırsal köy ortamda dil, okuma ve bilişsel gelişim gösterir. Yenilik yöntemleri ve kültürel olarak uygun beyin görüntüleme iletişim kurallarının geliştirme beynin gelişimi ve çocuk öğrenim çıktıları çöküşünde ortamlarda içine bir ilk göz sağlar. Bu kağıt için kullanılan taşıma protokol gösterir ve bir mobil laboratuvar ayarlama alanı laboratuvar Nörogörüntüleme karşı için önemli noktalar ele alınmaktadır ve Nörogörüntüleme geliştirmek için kılavuz bir hediye kabul prosedürleri ve bina anlamlı uzun vadeli Yerel hükümet ve bilim ortaklarıyla işbirlikleri. Taşınabilir beyin görüntüleme yöntemleri karmaşık çocuk gelişim bağlamlarda önemli yoksulluk ve sıkıntı beyin gelişimi üzerinde etkisi de dahil olmak üzere, çalışma için kullanılabilir. Burada sunulan Protokolü Fildişi Sahili, kakao, dünyanın ana kaynağı olarak kullanılmak üzere geliştirilmiştir ve nerede çocuk olarak bildirilen kakao sektöründe işçi yaygındır. Yine de, az çocuk işçiliği beyin gelişimi ve öğrenme etkisi hakkında bilinir. Alan beyin görüntüleme yöntemleri gibi acil konuları ve çocukların gelişimini yeni görüşler genel olarak verim potansiyeline sahip.
Introduction
Taşınabilir fNIRS görüntüleme beyin fonksiyonu ve geliştirme Laboratuvarı, önceden ulaşılmaz ayarlarında veya çöküşünde nüfus ile dışında çalışma olanağı sağlar. Çok kognitif Nörobilim alanında bilgi Üniversitesi veya hastane laboratuvar ayarları, ağırlıklı olarak Batı ülkelerinde yapılan araştırmalar Imaging geliyor. Tasarım gereği, bu bir nadiren-konuşulan-sorununa araştırma katkıda bulunur: beyin hakkında bilinenlerin çoğunu kimin için laboratuvar ayarları (çoğunlukla) Batı ülkelerinde erişilebilen katılımcılarının çalışmaları temel alır. Diğer bir deyişle, çoğu Nörogörüntüleme araştırma katılımcılar bir beyin görüntüleme laboratuvar makul bir mesafede yaşayan ve hem zaman hem de bir çalışmada katılmak için gerekli kaynaklar içerir. Bir disiplin kognitif Nörobilim amaçlamaktadır beyin ve gelişimi şekil faktörleri anlamak için — bir çocuğun çevre ve onların gençliği güçlü etkileri de dahil olmak üzere deneyimleri1,2,3. Alanın kapasite geliştirme insan deneyiminin dolgun bir dizi çalışmaya ilerlemek yöntemleri önemli ölçüde beyin gelişimi ve onu şekillendiren yaşam deneyimleri arasındaki karmaşık ilişki anlayışı ilerletmek.
Bu kağıt kırsal Sahra Afrika, özellikle Güney Fildişi Sahili için geliştirilen alan beyin görüntüleme için bir protokol sunar. Bu alan beyin görüntüleme Araştırmaları Programı amacı çocuk okuma geliştirme cehalet ile bir yüksek riskli bir ortamda anlamak oldu. % 53, % 93 İlköğretim Okulu kayıt oranları4rağmen Fildişi Kıyısı’nın gençlik (15-24 yaş) okuma-yazma oranıdır. Fildişi Sahili dünyanın birincil kaynak kakao ve kakao tarım sektörü5‘ çocuk işçi yaklaşık 1.3 milyon orada. Yine de, az beyin gelişimi ve özellikle okumayı öğrenme öğrenme, çocuk işçiliği etkisi hakkında bilinir. Bilişsel Sinirbilim, Yani, taşınabilir beyin görüntüleme yöntemleri, en son araçlar uygulama çocuk öğrenim çıktıları değerli anlayışlar yol açabilir. Örneğin, alan Nörogörüntüleme fNIRS ile hangi dönemlerde nörogelişimsel tanımlaması eğitim programları hedefleyen veya müdahaleler maksimal etkileri çocuk öğrenim çıktıları üzerinde olabilir izin verebilirsiniz.
fNIRS beyin görüntüleme alanı araştırma için çok uygundur. Benzer şekilde fonksiyonel manyetik rezonans görüntüleme (fMRI), beynin hemodinamik yanıt6fNIRS ölçer. Ancak, fNIRS bir dizi elektromanyetik alanlar oluşturmak yerine optodes ve ışık dedektörü yayan ışık kullanır. Metal veya test alanı yakınında üzerinde hiçbir kısıtlama yoktur ve hiçbir elektrik koruyucu, elektroansefalografi (EEG) için olduğu gibi gereklidir. FNIRS önemli bir avantajı taşınabilirlik (bazı sistemlerde bir bavulun içinde uygun olabilirYani, ) ve kullanım kolaylığı olduğunu. fNIRS da çocuklarla kolay; deneme sırasında çocuk rahat bir sandalyede oturmuş ve fNIRS sistem hareketi de fMRI için karşılaştırıldığında kaldırabilir. FMRI ile karşılaştırıldığında, fNIRS da ayrı ölçü deoxygenated (HbR) ve oksijenli hemoglobin (HbO) kayıt sırasında sağlar kombine kan oksijen düzeyi yoğunluğu (kalın) ölçü verimleri fMRI karşılaştırıldığında. fNIRS fMRI için üstün temporal çözünürlüğe sahip: oranları örnekleme değişir arasında ~ 7-15 Hz. fNIRS iyi kayma çözünürlüğe sahip: kayıt insan korteks fNIRS derinliğidir fMRI, yaklaşık 3-4 cm eğitimi için uygundur derinlik ölçme daha az kortikal fonksiyonları, özellikle bebekler ve yetişkin3,7,8,9,10‘ dan daha ince kafatasları olan çocuklar ile.
Bu alan beyin görüntüleme protokolü ile seyahat ve düşük kaynak bağlamlarda bir taşınabilir Nörogörüntüleme laboratuvar kurma hakkında önemli noktalar özetlenmektedir. Protokol aynı zamanda anlamlı, uzun süreli işbirlikleri yerel bilim iş ortakları ve hangi tarafından bu yaklaşım yerel bilim kapasite oluşturmak için hizmet vermektedir yolları temel doğası vurgulamaktadır. Toplama ve fNIRS beyin verileri bataryadan alıyor dil, okuma ve Bilişsel görevlerin, analiz için beyin görüntüleme protokolü için araştırma düşsel kültürel olarak uygun onay yordamları oluşturmak için öneriler de dahil olmak üzere gösterilmiştir. Bu iletişim kuralı ile kırsal Fildişi Sahili İlköğretim Okulu yaş arası çocuklarda bilişsel gelişim araştırma için tasarlandığından, protokol zorlu, düşük kaynak ortamlarda herhangi bir alan beyin görüntüleme çalışma son derece ilgilidir ve roman için adapte edilebilir bağlamlarda.
Protocol
Representative Results
Discussion
Bu kağıt uzak konumlar bağlamlarda düşük kaynak için uygun bir alan beyin görüntüleme Protokolü sundu. Bu alan beyin görüntüleme Protokolü anahtar önceden beyin fonksiyonu çalışmaya ilk yeteneği ve gelişimi içinde yedekledim (ya da asla-önce okudu) bağlamlarda. Bu iletişim kuralı kritik adımlarda ile seyahat ve hareket eden bir laboratuvar kalite veri toplama elektrik veya mevcut İmkanlar olmadan tropikal iklimlerde için uygun belirlemeyi içerir. Bu iletişim kuralı yerel bilimsel, eğitim …
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Bu araştırma için K. Jasinska Jacobs Vakfı erken kariyer bursu ile mümkün yapıldı (Arkadaş grubu numarası: 2015 118455). Yazarlar ayrıca Axel Blahoua, Fabrice Tanoh, Ariane Amon, Brice Kanga ve Yvette Foto için veri toplama ve alan destek onların yardım kabul etmek istiyorum. Aileler ve çocuklar Moapé, Ananguié, Affery ve Becouefin bu araştırma programı ve köyleri sıcak konukseverliği katılımlarını için özel teşekkürler.
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
- Dawson, G., Ashman, S. B., Carver, L. J. The role of early experience in shaping behavioral and brain development and its implications for social policy. Dev Psychopathol. 12 (4), 695-712 (2000).
- Blair, C., Raver, C. C. Poverty, Stress, and Brain Development: New Directions for Prevention and Intervention. Acad Pediatr. 16 (3 Suppl), S30-S36 (2016).
- Jasińska, K. K., Petitto, L. A. How age of bilingual exposure can change the neural systems for language in the developing brain: A functional near infrared spectroscopy investigation of syntactic processing in monolingual and bilingual children. Dev Cogn Neurosci. 6c, 87-101 (2013).
- Statistics, U. I. f. . Côte d’Ivoire. , (2017).
- University, T. . 2013/14 Survey Research on Child Labor in West African Cocoa Growing Areas. , (2015).
- Cui, X., Bray, S., Bryant, D. M., Glover, G. H., Reiss, A. L. A quantitative comparison of NIRS and fMRI across multiple cognitive tasks. Neuroimage. 54 (4), 2808-2821 (2011).
- Quaresima, V., Bisconti, S., Ferrari, M. A brief review on the use of functional near-infrared spectroscopy (fNIRS) for language imaging studies in human newborns and adults. Brain Lang. 121 (2), 79-89 (2012).
- Jasińska, K. K., Berens, M. S., Kovelman, I., Petitto, L. A. Bilingualism yields language-specific plasticity in left hemisphere’s circuitry for learning to read in young children. Neuropsychologia. 98, 34-45 (2016).
- Jasińska, K. K., Petitto, L. A. Development of neural systems for reading in the monolingual and bilingual brain: new insights from functional near infrared spectroscopy neuroimaging. Dev Neuropsychol. 39 (6), 421-439 (2014).
- Petitto, L., et al. The “Perceptual Wedge Hypothesis” as the basis for bilingual babies’ phonetic processing advantage: new insights from fNIRS brain imaging. Brain Lang. 121 (2), 130-143 (2012).
- Jasper, H. H. Report of the Committee on Methods of Clinical Examination in Electroencephalography. Electroencephalogr Clin Neurophysiol. 10 (2), 370-371 (1958).
- Shalinsky, M. H., Kovelman, I., Berens, M. S., Petitto, L. A. Exploring Cognitive Functions in Babies, Children & Adults with Near Infrared Spectroscopy. Journal of visualized experiments. (29), (2009).
- Tadel, F., Baillet, S., Mosher, J. C., Pantazis, D., Leahy, R. M. Brainstorm: a user-friendly application for MEG/EEG analysis. Comput Intell Neurosci. 2011, 879716 (2011).
- Tak, S., Ye, J. C. Statistical analysis of fNIRS data: A comprehensive review. Neuroimage. 85, Part 1, 72-91 (2014).
- Ye, J. C., Tak, S., Jang, K. E., Jung, J., Jang, J. NIRS-SPM: statistical parametric mapping for near-infrared spectroscopy. Neuroimage. 44 (2), 428-447 (2009).
- Huppert, T. J. T. J., Diamond, S. G. S. G., Franceschini, M. A. M. A., Boas, D. A. D. A. HomER: a review of time-series analysis methods for near-infrared spectroscopy of the brain. Appl Opt. 48 (10), D280-D298 (2009).
- Huppert, T. J. Commentary on the statistical properties of noise and its implication on general linear models in functional near-infrared spectroscopy. Neurophotonics. 3 (1), 010401 (2016).
- Rosso, A. L., et al. Neuroimaging of an attention demanding dual-task during dynamic postural control. Gait Posture. 57, 193-198 (2017).
- Jang, K. E. K. E., et al. Wavelet minimum description length detrending for near-infrared spectroscopy. Journal of Biomedical Optics. 14 (3), 034004-034004 (2009).
- Worsley, K. J., Friston, K. J. Analysis of fMRI time-series revisited–again. Neuroimage. 2 (3), 173-181 (1995).
- Friston, K. J., Josephs, O., Rees, G., Turner, R. Nonlinear event-related responses in fMRI. Magn Reson Med. 39 (1), 41-52 (1998).
- Sun, J. Y. Tail Probabilities of the Maxima of Gaussain Random-Fields. The Annals of Probability. 21 (1), 34-71 (1993).
- Sun, J. Y., Loader, C. R. Simultaneous Confidence Bands for Linear-Regression and Smoothing. The Annals of Statistics. 22 (3), 1328-1345 (1994).
- Molfese, P. J., Glen, D., Mesite, L., Pugh, K., Cox, R. . Organization of Human Brain Mapping. , (2015).
- Singh, A. K., Okamoto, M., Dan, H., Jurcak, V., Dan, I. Spatial registration of multichannel multi-subject fNIRS data to MNI space without MRI. Neuroimage. 27 (4), 842-851 (2005).
- Krosin, M. T., Klitzman, R., Levin, B., Cheng, J., Ranney, M. L. Problems in comprehension of informed consent in rural and peri-urban Mali, West Africa. Clinical Trials. 3, (2006).
- Leach, A. An evaluation of the informed consent procedure used during a trial of a Haemophilus influenzae type B conjugate vaccine undertaken in The Gambia, West Africa. Soc Sci Med. 48, (1999).
- Molyneux, C. S., Peshu, N., Marsh, K. Understanding of informed consent in a low-income setting: three case studies from the Kenyan Coast. Soc Sci Med. 59, (2004).
- Oduro, A. R. Understanding and retention of the informed consent process among parents in rural northern Ghana. BMC Med Ethics. 9 (1), 1-9 (2008).
- Tindana, P. O., Kass, N., Akweongo, P. The Informed Consent Process in a Rural African Setting:: A Case Study of the Kassena-Nankana District of Northern Ghana. IRB. 28 (3), 1-6 (2006).
- Lloyd-Fox, S., et al. fNIRS in Africa & Asia: an Objective Measure of Cognitive Development for Global Health Settings. The FASEB Journal. 30 (1 Supplement), (2016).
- Storrs, C. . Nature News. , (2018).
- Lloyd-Fox, S., et al. Functional near infrared spectroscopy (fNIRS) to assess cognitive function in infants in rural Africa. Sci Rep. 4, 4740 (2014).
- Papademetriou, M. D., et al. Optical imaging of brain activation in Gambian infants. Adv Exp Med Biol. 812, 263-269 (2014).
