Summary

استكشاف الوظائف المعرفية لدى الأطفال والرضع والكبار مع التحليل الطيفي بالأشعة تحت الحمراء القريبة

Published: July 28, 2009
doi:

Summary

نحن هنا وصف جمع البيانات وأسلوب التحليل الطيفي للأشعة تحت الحمراء القريبة وظيفية (fNIRS) ، رواية تصوير الدماغ غير الغازية النظام المستخدمة في علم الأعصاب الإدراكي ، وبخاصة الأطفال في دراسة تطور الدماغ. هذا الأسلوب يوفر معيارا عالميا للحصول على البيانات وتحليل حيوي لتفسير البيانات والاكتشاف العلمي.

Abstract

انفجار بالقرب من الأشعة تحت الحمراء دراسات الفنية (fNIRS) الطيفي التحقيق تفعيل القشرية في ما يتعلق العمليات المعرفية العليا ، مثل اللغة 1،2،3،4،5،6،7،8،9،10 والذاكرة 11 ، والاهتمام 12 يجري حاليا في جميع أنحاء العالم بالبالغين والأطفال والرضع 3،4،13،14،15،16،17،18،19 مع الإدراك وغير نمطية نموذجية 20،21،22. التحدي المعاصر لاستخدام fNIRS لعلم الأعصاب الإدراكي هو تحقيق تحليلات منهجية لمثل هذه البيانات بأنها التأويل 23،24،25،26 عالميا ، وبالتالي قد تقدم أسئلة علمية هامة حول التنظيم الوظيفي ونظم العصبية الكامنة وراء ارتفاع الإدراك البشري.

تقنيات تصوير الأعصاب الموجودة إما أقل قوة القرار الزماني أو المكاني. الحدث ذات الإمكانيات وتصوير الدماغ المغناطيسي (ERP وMEG) والقرار الزماني ممتازة ، في حين بوزيترون الانبعاثات الرسم السطحي والتصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي (الرنين المغناطيسي الوظيفي وPET) وقرار أفضل المكاني. يمتص تفضيلي استخدام المنظمات غير المؤينة موجات الضوء في نطاق الأشعة تحت الحمراء القريبة (700-1000 نانومتر) ، حيث يتم امتصاصه بشكل تفضيلي أوكسي هيموغلوبين بواسطة 680 نانومتر ، والتي ديوكسي الهيموغلوبين – 830 نانومتر (على سبيل المثال ، في الواقع ، موجات كبيرة ماثلة في وهيتاشي fNIRS ETG – 400 نظام يتضح هنا) ، مناسب تماما fNIRS للدراسات العليا الإدراك لأنه قرار جيد على حد سواء الزماني (~ 5S) دون استخدام الإشعاع والمكاني قرار جيد (~ عمق 4 سم) ، ولا تتطلب أن يكون مشاركا في بنية مغلقة 27،28. ويمكن تقييم نشاط المشاركين القشرية أثناء الجلوس في مقعد مريح العادية (للبالغين والأطفال) ، أو حتى الجلوس في حضن أمي ثانية (الرضع). والجدير بالذكر أن تقرير الجرد الوطني هو محمول فريد (حجم جهاز كمبيوتر سطح المكتب) ، صامتة تقريبا ، ويمكن أن يتسامح مع حركة المشاركين خفية. هذه هي معلقة ولا سيما لدراسة اللغة العصبية البشرية ، والذي بالضرورة واحدا من مكوناته الرئيسية لحركة الفم في إنتاج الكلام أو يد في لغة الإشارة.

الطريقة التي يتم المترجمة الاستجابة الدورة الدموية هي مجموعة من بواعث الليزر ، وكاشفات. بواعث تنبعث من كثافة معروفة من غير المؤين الضوء حين كشف عن الكشف عن المبلغ ينعكس مرة أخرى من على سطح القشرة. أقرب معا optodes ، أكبر القرار المكانية ، في حين أن optodes كذلك بعيدا ، وزيادة عمق الاختراق. عن تعيين شركة هيتاشي fNIRS ETG – 4000 اختراق النظام الأمثل / قرار لمجموعة optode 2cm.

هدفنا هو إظهار لدينا وسيلة لاكتساب وتحليل البيانات لمساعدة fNIRS توحيد هذا المجال وتمكين مختلف أنحاء العالم لfNIRS مختبرات لديهم خلفية مشتركة.

Protocol

الجزء 1 : قبل المشاركين قادمة إلى المختبر تأكد من أن الغرفة خالية من المواد الغريبة التي قد تكون تشتيت للمشارك. انشاء وتحميل بروتوكول تجريبي على نظام fNIRS ETG – 4000 هيتاشي. <li style=";text-align:right;direction…

Discussion

في هذه الدراسة ، وأثبتنا في استخدام الرواية والتكنولوجيا fNIRS غير الغازية تصوير الدماغ للتحقيق في وظائف المخ البشري فيما يتعلق الإدراك البشري والادراك. تصوير الدماغ قد fNIRS يمثلون مستقبل تصوير الدماغ غير الغازية ، ولا سيما مع السكان الرضع والأطفال ، والتي قد يكون يوم و…

Declarações

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

وأيد هذا العمل عن طريق منح لLAP (PI) :

معاهد الصحة الوطنية R21 HD50558 ، منحت 2005-07 ؛ الوطني

معاهد الصحة HD045822 R01 ، منحت 2004-09 ؛ دانا مؤسسة غرانت ،

منحت 2004-06 ؛ المؤسسة الكندية للابتكار ("CFI" منحة) ، منح

منح صندوق المنح للبحوث أونتاريو ، 2008-2012 ؛ 2008-2012.

Materials

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

Referências

  1. Quaresima, V. . J. Biomed. Opt. 10, 11012-11012 (2005).
  2. Watanabe, E. . Neurosci. Lett. 256, 49-52 (1998).
  3. Kovelman, I. . NeuroImage. 39, 1457-1471 (2008).
  4. Kovelman, I. . Brain and Language. , (2008).
  5. Bortfeld, H. . Developmental Neuropsychology. 34, 52-65 (2009).
  6. Petitto, L. A. . The Cambridge Companion to Chomsky. , (2005).
  7. Berens, M. S. . , (2009).
  8. White, K. S. . , (2008).
  9. Dubins, M. . , (2009).
  10. Dubins, M. H. . Society for Research in Child Development. , (2009).
  11. Dubins, M. H. . NeuroImage. , (2009).
  12. Ehlis, A. C. . J. Biol. Psychol. 69, 315-331 (2005).
  13. Petitto, L. A., Fischer, K., Battro, A. . The Educated Brain. , (2008).
  14. Pena, M. . Proc Natl. Acad. Sci. U. S. A.. 100, 11702-11705 (2003).
  15. Baird, A. A. . NeuroImage. 16, 1120-1125 (2002).
  16. Taga, G. . Proc. Nat.l Acad. Sci. U. S. A. 100, 10722-10727 (2003).
  17. Wilcox, T. . Dev. Science. 11, 361-370 (2008).
  18. Otsuka, Y. . NeuroImage. 34, 399-406 (2007).
  19. Watanabe, H. . NeuroImage. 43, 346-357 (2008).
  20. Kameyama, M. . NeuroImage. 29, 172-184 (2006).
  21. Arai, H. . Brain. Cogn.. 61, 189-194 (2006).
  22. Grignon, S. . Cognitive and Behavioral Neurology. 21, 41-45 (2008).
  23. Boas, D. A. . Neuroimage. 23, S275-S288 (2004).
  24. Aslin, R. N., Mehler, J. . J. of Biomed. Opt.. , 1-3 (2005).
  25. Plichta, M. M. . NeuroImage. 35, 625-634 (2007).
  26. Schroeter, M. L. . NeuroImage. 21, 283-290 (2004).
  27. Jobsis, F. F. . Science. 198, 1264-1267 (1977).
  28. Villringer, A., Chance, B. . Trends Neurosci. 20, 435-442 (1997).
  29. Kovelman, I. . Bilingualism: Language & Cognition. 11, 203-223 (2008).
  30. Jasper, H. . Electroenceph. Clin. Neurophysiol. 10, 370-371 (1958).
  31. Amaro, E. . Brain Cogn. 60, 220-232 (2006).
check_url/pt/1268?article_type=t

Play Video

Citar este artigo
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).

View Video