Summary

पास इन्फ्रारेड स्पेक्ट्रोस्कोपी के साथ शिशुओं, बच्चे, और वयस्कों में संज्ञानात्मक कार्य तलाश

Published: July 28, 2009
doi:

Summary

यहाँ हम बच्चे के मस्तिष्क के विकास का अध्ययन में विशेष रूप से इन्फ्रारेड (fNIRS) स्पेक्ट्रोस्कोपी, एक उपन्यास मस्तिष्क गैर इनवेसिव इमेजिंग प्रणाली संज्ञानात्मक तंत्रिका विज्ञान में प्रयोग किया जाता है, के पास कार्यात्मक के लिए एक डाटा संग्रह और डेटा विश्लेषण विधि का वर्णन. इस विधि डाटा अधिग्रहण और डेटा की व्याख्या और वैज्ञानिक खोज के लिए महत्वपूर्ण विश्लेषण के एक सार्वभौमिक मानक प्रदान करता है.

Abstract

An explosion of functional Near Infrared Spectroscopy (fNIRS) studies investigating cortical activation in relation to higher cognitive processes, such as language1,2,3,4,5,6,7,8,9,10, memory11, and attention12 is underway worldwide involving adults, children and infants 3,4,13,14,15,16,17,18,19 with typical and atypical cognition20,21,22. The contemporary challenge of using fNIRS for cognitive neuroscience is to achieve systematic analyses of data such that they are universally interpretable23,24,25,26, and thus may advance important scientific questions about the functional organization and neural systems underlying human higher cognition.

Existing neuroimaging technologies have either less robust temporal or spatial resolution. Event Related Potentials and Magneto Encephalography (ERP and MEG) have excellent temporal resolution, whereas Positron Emission Tomography and functional Magnetic Resonance Imaging (PET and fMRI) have better spatial resolution. Using non-ionizing wavelengths of light in the near-infrared range (700-1000 nm), where oxy-hemoglobin is preferentially absorbed by 680 nm and deoxy-hemoglobin is preferentially absorbed by 830 nm (e.g., indeed, the very wavelengths hardwired into the fNIRS Hitachi ETG-400 system illustrated here), fNIRS is well suited for studies of higher cognition because it has both good temporal resolution (~5s) without the use of radiation and good spatial resolution (~4 cm depth), and does not require participants to be in an enclosed structure27,28. Participants cortical activity can be assessed while comfortably seated in an ordinary chair (adults, children) or even seated in mom s lap (infants). Notably, NIRS is uniquely portable (the size of a desktop computer), virtually silent, and can tolerate a participants subtle movement. This is particularly outstanding for the neural study of human language, which necessarily has as one of its key components the movement of the mouth in speech production or the hands in sign language.

The way in which the hemodynamic response is localized is by an array of laser emitters and detectors. Emitters emit a known intensity of non-ionizing light while detectors detect the amount reflected back from the cortical surface. The closer together the optodes, the greater the spatial resolution, whereas the further apart the optodes, the greater depth of penetration. For the fNIRS Hitachi ETG-4000 system optimal penetration / resolution the optode array is set to 2cm.

Our goal is to demonstrate our method of acquiring and analyzing fNIRS data to help standardize the field and enable different fNIRS labs worldwide to have a common background.

Protocol

भाग 1: प्रतिभागी को पहले प्रयोगशाला में पहुंचने सुनिश्चित करें कि कमरे में असंगत लेख है कि प्रतिभागी को ध्यान भंग हो सकता है की मुक्त है. सेट अप और प्रयोगात्मक प्रोटोकॉल fNIRS Hitachi ETG-4000 सिस्टम पर लोड. </li…

Discussion

इस अध्ययन में, हम एक उपन्यास, गैर इनवेसिव fNIRS मस्तिष्क इमेजिंग तकनीक का उपयोग करने के लिए मानव अनुभूति और धारणा के संबंध में मानव मस्तिष्क समारोह की जांच का प्रदर्शन किया. fNIRS मस्तिष्क इमेजिंग विशेष रूप स?…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

यह काम गोद (पीआई) को अनुदान द्वारा समर्थित किया गया था:

R21 HD50558 स्वास्थ्य के राष्ट्रीय संस्थान, 2005-07 से सम्मानित किया, राष्ट्रीय

स्वास्थ्य R01 HD045822 के संस्थान, 2004-09 से सम्मानित किया, दाना फाउंडेशन अनुदान,

अभिनव के लिए कनाडा फाउंडेशन ("CFI" अनुदान), सम्मानित किया, 2004-06 से सम्मानित किया

2008-2012, ओंटारियो रिसर्च फंड अनुदान, 2008-2012 से सम्मानित किया.

Materials

Material Name Type Company Catalogue Number Comment
ETG-4000   Hitachi    
Matlab   The Mathworks   Psychology toolbox

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Cite This Article
Shalinsky, M. H., Kovelman, I., Berens, M. S., Petitto, L. Exploring Cognitive Functions in Babies, Children & Adults with Near Infrared Spectroscopy. J. Vis. Exp. (29), e1268, doi:10.3791/1268 (2009).

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