Neuroimaging Feldmethoden mit funktionalen in der Nähe von Infrarot-Spektroskopie (NIRS) Neuroimaging, globale Kindesentwicklung zu studieren: ländliche Subsahara-Afrika
Summary
Tragbare Neuroimaging Ansätze (funktionelle Nah Infrarot-Spektroskopie) bieten Fortschritte in der Erforschung des Gehirns in bisher unzugängliche Regionen; hier, ländlichen Côte d ‘ Ivoire. Innovation in Methoden und Entwicklung der kulturell angemessen Neuroimaging Protokolle ermöglicht neuartige Studie der Entwicklung des Gehirns und Kinder-Lernergebnisse in Umgebungen mit erheblichen Armut und Not.
Abstract
Tragbare Neuroimaging Ansätze bieten neue Forderungen an die Untersuchung der Funktion des Gehirns und Gehirnentwicklung mit bisher unzugänglichen Bevölkerung und an remote-Standorten. Dieses Papier zeigt die Entwicklung der Bereich funktionelle Nah Infrarot-Spektroskopie (fNIRS) Bildgebung für die Untersuchung von Kind Sprache, lesen und kognitive Entwicklung ländlichen Dorf inmitten der Côte d ‘ Ivoire. Innovation in Methoden und die Entwicklung der kulturell angemessene Neuroimaging Protokolle erlauben einen ersten Blick in der Gehirnentwicklung und Kinder-Lernergebnisse erforschten Umgebungen. Dieses Papier zeigt Protokolle für den Transport und Aufbau eines mobilen Labors diskutiert Überlegungen für Feld versus Labor Neuroimaging und präsentiert ein Leitfaden für die Entwicklung von Neuroimaging Zustimmung Verfahren und Gebäude sinnvolle langfristige Kooperationen mit lokalen Partnern für Politik und Wissenschaft. Tragbare Neuroimaging Methoden können verwendet werden, um komplexe Kind Entwicklung zusammenhängen, einschließlich der Auswirkungen von erheblichen Armut und Not auf die Entwicklung des Gehirns zu studieren. Die hier vorgestellten Protokoll wurde entwickelt für den Einsatz in Côte d ‘ Ivoire, primäre Quelle der Welt des Kakaos, und wo Berichte des Kindes in die Kakaowirtschaft Arbeiten sind häufig. Dennoch ist wenig bekannt über die Auswirkungen von Kinderarbeit auf die Entwicklung des Gehirns und des Lernens. Neuroimaging Feldmethoden haben das Potenzial, neue Einblicke in diese dringenden Fragen und die Entwicklung von Kindern weltweit zu liefern.
Introduction
Tragbare fNIRS Bildgebung bietet die Möglichkeit, die Funktion des Gehirns und Entwicklung außerhalb des Labors, in bisher unzugängliche Einstellungen oder mit erforschten Populationen zu studieren. Viel von dem Wissen im Bereich der kognitiven Neurowissenschaften stammt aus bildgebenden Verfahren in der Universität oder Krankenhaus Labor Einstellungen in vorwiegend westlichen Ländern durchgeführt. Durch Design, dies trägt zu einem Problem selten gesprochen-der in der Forschung: vieles von dem, was über das Gehirn bekannt basiert auf Studien mit Teilnehmern, die für die Labor-Einstellungen in den (meist) westlichen Ländern zugänglich sind. Das heißt, beinhaltet die meisten Neuroimaging Forschung Teilnehmer, die Leben in Nähe zu einem Neuroimaging-Labor und haben die Zeit und die notwendigen Ressourcen, um an einer Studie teilzunehmen. Als Disziplin, kognitive Neurowissenschaft soll verstehen, das Gehirn und die Faktoren, die seine Entwicklung prägen – einschließlich der mächtigen Wirkungen der Umgebung des Kindes und ihre Leben Erfahrungen1,2,3. Methoden, die vorher die Feldkapazität Entwicklung in eine umfassendere Palette der menschlichen Erfahrung zu studieren können dramatisch voraus das Verständnis der komplexen Beziehung zwischen Gehirnentwicklung und die Lebenserfahrungen, die sie gestalten.
Dieser Beitrag stellt ein Protokoll für Feld Neuroimaging, die für den Einsatz in Sub-Sahara Afrika, speziell südlichen Côte d ‘ Ivoire entwickelt wurde. Dieses Feld Neuroimaging Forschungsprogramm zielte auf die Entwicklung der Kinder lesen in einer Umgebung mit einer risikoreichen des Analphabetismus zu verstehen. Côte d ‘ Ivoire Jugend (15-24 Jahre) Bildungsgradrate ist 53 %, trotz 93 % Grundschule Anmeldung Preise4. Côte d ‘ Ivoire ist primäre Quelle der Welt des Kakaos und gibt eine geschätzte 1,3 Millionen Kinder-Arbeiter in den Kakao landwirtschaftlichen Sektor5. Dennoch ist wenig bekannt über die Auswirkungen von Kinderarbeit auf Gehirnentwicklung und lernen, speziell, lesen zu lernen. Anwendung der neuesten Werkzeuge der kognitiven Neurowissenschaften, d. h. tragbare Neuroimaging Methoden kann wertvolle Einblicke in die Kinder Lernergebnisse erzielt werden. Beispielsweise kann Feld Neuroimaging mit fNIRS ermöglichen die Identifizierung von Entwicklungsstörungen Zeiten, in denen gezielte pädagogische Programme oder Interventionen möglicherweise maximale Auswirkungen auf Kinder Lernergebnisse.
fNIRS Neuroimaging eignet sich gut für Feldforschung. Ähnlich wie bei der funktionellen Magnetresonanztomographie (fMRT), fNIRS misst das Gehirn hämodynamische Antwort6. FNIRS verwendet jedoch eine Reihe von Licht emittierenden Optodes und Licht-Detektoren, anstatt erzeugen elektromagnetische Felder. Es gibt keine Beschränkungen auf Metall in oder in der Nähe des Tests, und keine elektrische Abschirmung ist notwendig, wie im Fall für Elektroenzephalographie (EEG). Ein wesentlicher Vorteil von fNIRS ist seine Portabilität (d. h. , die einige Systeme in einen Koffer passen können) und Benutzerfreundlichkeit. fNIRS ist auch einfach zu bedienen mit Kindern; das Kind sitzt bequem auf einem Stuhl während des Experiments und fNIRS System verträgt Bewegung gut im Vergleich zu fMRI. Verglichen mit fMRI, fNIRS bietet auch Einzelmaßnahmen sauerstoffarmes (HbR) und sauerstoffreiches Hämoglobin (HbO) während der Aufnahme im Vergleich zur fMRT, die eine kombinierte Blut Sauerstoff Ebene Dichte (Fett) Maßnahme ergibt. fNIRS hat überlegene Zeitauflösung, fMRI: Abtastraten kann variieren zwischen ~ 7-15 Hz. fNIRS hat guten räumlichen Auflösung: die fNIRS tiefe Aufnahme in der menschlichen Hirnrinde ist kleiner als fMRT messen ca. 3 bis 4 cm in der Tiefe, die gut geeignet ist für das Studium kortikalen Funktionen, vor allem bei Säuglingen und Kindern, die dünneren Schädel als Erwachsene3,7,8,9,10haben.
Dieses Feld Neuroimaging-Protokoll beschreibt Überlegungen für Reisen mit und die Einrichtung eines tragbaren Neuroimaging Labors in geringen Ressourcen zusammenhängen. Das Protokoll wird auch das Wesen der sinnvolle, langfristige Kooperationen mit lokalen Wissenschaft Partner und Möglichkeiten, mit denen dieser Ansatz zum Aufbau von lokalen Wissenschaft Kapazitäten dient. Das Neuroimaging-Protokoll für die Erfassung und Analyse von fNIRS Gehirn Daten aus einer Batterie von Sprache, lesen und kognitive Aufgaben, zeigt sich unter anderem Empfehlungen für die Erstellung von kulturell angemessene Einwilligung Verfahren für imaging-Forschung. Während dieses Protokoll für die kognitive Entwicklungsforschung mit im Alter von Grundschulkindern in ländlichen Côte d ‘ Ivoire konzipiert ist, das Protokoll ist für jede Neuroimaging Feldstudie in anspruchsvollen Umgebungen mit geringen Ressourcen von großer Bedeutung und kann für Roman angepasst werden Kontexten.
Protocol
Representative Results
Discussion
Dieser Vortrag ein Feld Neuroimaging Protokoll geeignet für ressourcenschonende Kontexten an remote-Standorten. Der wesentliche Fortschritt dieses Feld Neuroimaging-Protokolls ist die erstmalige Möglichkeit, Gehirnfunktion zu studieren und seine Entwicklung zu ermöglichen (oder nie-bevor studierte) zusammenhängen. Wichtige Schritte in diesem Protokoll sind Reisen mit und Einrichten eines mobilen Labors für Qualität Datenerhebung in tropischen Klimazonen ohne Strom oder Einrichtungen geeignet. Dieses Protokoll enth?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Diese Forschung wurde ermöglicht durch die Jacobs Foundation Fellowship der frühen Karriere, K. Jasinska (Fellowship Anzahl: 2015 118455). Auch möchten die Autoren Axel Blahoua, Fabrice Tanoh Ariane Amon, Brice Kanga und Yvette Foto für ihre Unterstützung bei der Datenerfassung und Unterstützung vor Ort zu bestätigen. Besonderer Dank geht an die Familien und Kinder von Moapé, Ananguié, Affery und Becouefin für ihre Teilnahme an diesem Forschungsprogramm und die herzliche Gastfreundschaft der Dörfer.
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 |
References
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