L'avvento dei sistemi di MEG dimensioni per i più piccoli apre importanti nuove opportunità per studiare lo sviluppo del cervello. Il nuovo sistema, insieme a un protocollo che si allinea requisiti sperimentali con le capacità dei bambini, possono essere utilizzati per studiare i processi cognitivi e del linguaggio nei bambini sani, svegli dai tre ai sei anni.
Magnetoencefalografia è una tecnica che rileva i campi magnetici associati con l'attività corticale [1]. L'attività elettrofisiologica del cervello genera campi elettrici – che può essere registrata usando l'elettroencefalografia (EEG) – ed i loro campi magnetici concomitanti – rilevato dal MEG. MEG segnali vengono rilevati da sensori specializzati conosciuto come superconduttori ad interferenza quantistica (SQUID). Sensori superconduttori richiedono un raffreddamento con elio liquido a -270 ° C. Essi sono contenuti all'interno di un isolato vacumm casco chiamato un dewar, che è piena di liquido. CALAMARI sono collocati in posizioni fisse all'interno del casco dewar in elio liquido di raffreddamento, e la testa di un soggetto è collocato all'interno del casco dewar per le misure di MEG. Il casco dewar deve essere dimensionato per soddisfare vincoli opposti. Chiaramente, deve essere grande abbastanza da contenere la maggior parte o tutti i capi della popolazione che saranno studiati. Tuttavia, il casco deve essere anche abbastanza piccolo da mantenere la maggior parte dei sensori SQUID nel raggio d'azione i minuscoli campi cerebrali che sono su misura. Convenzionali whole-head MEG sistemi sono progettati per ospitare oltre il 90% dei capi adulti. Tuttavia i sistemi di adulti non sono adatti per misurare la funzione del cervello in fase di pre-scuola chidren le cui teste hanno un raggio di parecchi centimetri più piccolo rispetto agli adulti. Il KIT-Macquarie Brain Research Laboratory presso Macquarie University utilizza un sistema personalizzato MEG di dimensioni adatte a capi di bambini in età prescolare. Questo sistema bambino ha 64 gradiometri assiale del primo ordine con una linea di base 50 millimetri [2] ed è contenuto all'interno di una stanza magneticamente schermati (MSR) insieme ad un adulto di dimensioni convenzionali sistema MEG [3,4]. Ci sono tre vantaggi principali del casco dewar personalizzati per lo studio dei figli. In primo luogo, il raggio minore della configurazione del sensore porta i sensori SQUID nella gamma dei segnali neuromagnetic delle teste dei bambini. In secondo luogo, il casco più piccolo consente l'inserimento completo di testa di un bambino nel dewar. Pieno inserimento è impedito in adulti caschi dewar a causa della corona più piccola a spalla distanza nei bambini. Questi due fattori sono fondamentali per la registrazione dell'attività cerebrale con MEG, perché i segnali neuromagnetic attenua rapidamente con la distanza. In terzo luogo, il bambino casco personalizzato aiuti nel posizionamento simmetrico della testa e limita la libertà di movimento della testa del bambino all'interno del dewar. Quando viene utilizzato con un protocollo che si allinea alle esigenze di raccolta dati con le capacità motivazionali e comportamentali dei bambini, queste caratteristiche in modo significativo facilitare l'installazione, il posizionamento e misurazione dei segnali MEG.
Questo protocollo è progettato per facilitare le misurazioni della funzione cerebrale cognitiva in soggetti sani e svegli di 4 anni i bambini. Usiamo un sistema di dimensioni personalizzate MEG progettato per adattarsi alla testa di bambini di età pre-scolare. Con questo sistema, un bambino-friendly ambiente di laboratorio, e un protocollo adattato alle capacità e le motivazioni dei bambini, siamo in grado di misurare le funzioni cognitive del cervello in un range di età per i quali esiste attualmente pochissimi dati.
Il KIT-Macquarie sistema è il primo whole-head sistema di dimensioni personalizzate per l'utilizzo con bambini di età pre-scolare. Ci sono tre vantaggi principali del casco dewar personalizzati per lo studio dei figli. In primo luogo, il raggio minore della configurazione del sensore porta i sensori SQUID nella gamma dei segnali neuromagnetic di teste bambini s. In secondo luogo, il casco più piccolo consente l'inserimento completo di testa di un bambino nel dewar. Pieno inserimento è impedito in adulti caschi dewar a causa della corona più piccola a spalla distanza nei bambini (vedi fig. 2). Questi due fattori sono fondamentali per la registrazione dell'attività cerebrale con MEG, perché i segnali neuromagnetic attenua rapidamente con la distanza. In terzo luogo, il bambino casco personalizzato aiuti nel posizionamento simmetrico della testa e limita la libertà di movimento della testa del bambino all'interno del dewar. Queste caratteristiche semplificano notevolmente l'installazione, il posizionamento e misurazione dei segnali MEG dalla portata dei bambini.
L'avvento di dimensioni personalizzate bambino MEG sistema è un importante passo avanti per le neuroscienze cognitive. Alternative tecniche di neuroimaging funzionale che impiegano radiofarmaci o forti campi magnetici potrebbero non essere adatti per l'uso di routine con bambini piccoli. Dal momento che MEG è una tecnica di misurazione completamente passivo non c'è rischio immaginabile per sviluppare tessuti. Attualmente vi sono pochissimi dati MEG da sani di età compresa tra bambini in età prescolare, in quanto i sistemi tradizionali per adulti MEG non sono adatti per utilizzare con i bambini. Bambino sistemi MEG ci permetterà di studiare le funzioni del cervello in età in cui una strutturazione drammatica di attività cerebrale è in corso, fornendo nuove prospettive nello sviluppo normale e patologico delle funzioni cognitive.
Questo lavoro è stato supportato da infrastrutture australiano Research Council Linkage attrezzature e degli impianti di Grant LEO668421 e australiani Research Council Linkage progetto di Grant LP0669471. Gli autori ringraziano la collaborazione di Kanazawa Institute of Technology e Yokogawa Electric Corporation a stabilire il KIT-Macquarie Research Laboratory del cervello.
Material Name | Type | Company | Catalogue Number | Comment |
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Whole head child MEG | Kanazawa Institute of Technology (Kanazawa) and Yokogawa Electric Corporation (Tokyo) | Model PQ1064R-N2m | ||
Magnetically shielded room | Fujihara Co. Ltd., (Tokyo) | |||
Digitiser | Polhemus (Colchester, VT) | Fastrack | ||
Experimental control software | Neurobehavioral Systems (Albany, CA) | Presentation | ||
Earphones | Etymotic Research Inc. (Elk Grove Village, IL) | ER-30 |