Explorando Funções Cognitivas em Bebés, Crianças e Adultos com Espectroscopia no Infravermelho Próximo
Summary
Aqui nós descrevemos um método de coleta de dados e análise de dados para funcional espectroscopia no infravermelho próximo (fNIRS), um romance não-invasivo sistema de imagens do cérebro usada em neurociência cognitiva, particularmente no estudo do desenvolvimento do cérebro da criança. Este método fornece um padrão universal de aquisição de dados e análise vital para a interpretação de dados e descoberta científica.
Abstract
Uma explosão de Near Infrared Spectroscopy funcional (fNIRS) estudos que investigam a activação cortical em relação a processos cognitivos superiores, como a linguagem 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10, memória 11, 12 e atenção está em andamento em todo o mundo, envolvendo adultos, crianças e bebés 3,4,13,14,15,16,17,18,19 com a cognição típicos e atípicos 20,21,22. O desafio contemporâneo de usar fNIRS para a neurociência cognitiva é a realização de análises sistemáticas de dados de tal forma que eles são universalmente interpretável 23,24,25,26, e, assim, pode avançar importantes questões científicas sobre a organização funcional e sistemas neurais subjacentes maior cognição humana.
Tecnologias de neuroimagem existentes ou menos robustos resolução temporal ou espacial. Eventos relacionados Potenciais e Magneto encefalografia (ERP e MEG) têm excelente resolução temporal, enquanto Positron Emission Tomography e ressonância magnética funcional (PET e fMRI) têm melhor resolução espacial. Usando não-ionizante comprimentos de onda da luz na faixa do infravermelho próximo (700-1000 nm), onde oxi-hemoglobina é preferencialmente absorvido por 680 nm e desoxi-hemoglobina é preferencialmente absorvido por 830 nm (por exemplo, de fato, os comprimentos de onda muito hardwired em o fNIRS Hitachi ETG-400 sistema ilustrado aqui), fNIRS é bem adequado para estudos de cognição mais elevados, porque tem tanto boa resolução temporal (~ 5s) sem o uso de radiação e boa resolução espacial (~ 4 cm de profundidade), e não exigem que os participantes estar em uma estrutura fechada 27,28. Participantes atividade cortical pode ser avaliado, enquanto confortavelmente sentado em uma cadeira comum (adultos, crianças) ou até mesmo sentado no colo da mãe s (crianças). Nomeadamente, NIRS é o único portátil (do tamanho de um computador de mesa), praticamente em silêncio, e pode tolerar um movimento sutil participantes. Isto é particularmente notável para o estudo neurais da linguagem humana, que necessariamente tem como um de seus componentes-chave do movimento da boca na produção da fala ou as mãos em linguagem gestual.
A maneira em que a resposta hemodinâmica é localizado é por um conjunto de emissores laser e detectores. Emissores emitem uma intensidade conhecida de não-ionizante luz, enquanto detectores de detectar a quantidade refletida de volta a partir da superfície cortical. O aproximar do optodes, maior resolução espacial, enquanto a mais distante do optodes, maior a profundidade da penetração. Para o fNIRS Hitachi ETG-4000 ideal do sistema de penetração / resolução matriz optode está definido para 2 centímetros.
Nosso objetivo é demonstrar o nosso método de adquirir e analisar dados fNIRS para ajudar a padronizar o campo e permitir que laboratórios diferentes fNIRS em todo o mundo para ter um fundo comum.
Protocol
Discussion
Neste estudo, demonstramos o uso de um romance não-invasivo fNIRS, a tecnologia de imagens cerebrais para investigar o funcionamento do cérebro humano em relação à cognição humana e percepção. fNIRS imagens do cérebro pode representar o futuro da não-invasivo de imagens cerebrais, particularmente com bebês e crianças populações, que podem um dia estar amplamente disponível em laboratórios de pesquisa, consultórios médicos, e nos sistemas de ensino permitindo que os médicos para aplicar os conheciment…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Este trabalho foi financiado por doações de LAP (PI):
National Institutes of Health R21 HD50558, concedido 2005-07; Nacional
Institutes of Health R01 HD045822, concedido 2004-09; Dana Foundation Grant,
concedido 2004-06; Fundação Canadense para Inovação ("TPI" subvenção), concedido
2008-2012; O Ontario Research Fund Grant, concedido 2008-2012.
Materials
| Material Name | Tipo | Company | Catalogue Number | Comment |
|---|---|---|---|---|
| ETG-4000 | Hitachi | |||
| Matlab | The Mathworks | Psychology toolbox |
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