Cet article présente un protocole de recherche respectueux de l’enfant visant à améliorer la qualité des données en réduisant les mouvements de la tête pendant pédiatrique magnétoencéphalographie (MEG). Nous familiariser avec l’environnement de MEG les familles, former les enfants à rester toujours à l’aide d’un simulateur de MEG et corriger pour les artefacts de mouvement résiduel de la tête à l’aide d’un système de détection de mouvement en temps réel de la tête.
Magnétoencéphalographie (MEG) est une technique d’imagerie cérébrale non invasive qui mesure directement les champs magnétiques produits par l’activité électrique du cerveau humain. MEG est calme et moins susceptibles d’induire la claustrophobie par rapport à l’imagerie par résonance magnétique (IRM). C’est donc un outil prometteur pour enquêter sur le fonctionnement du cerveau chez les jeunes enfants. Cependant, analyse des données de MEG de populations pédiatriques est souvent compliquée par des artefacts de mouvement de tête qui surviennent en raison de l’exigence d’un tableau de capteur dans l’espace-correction qui n’est pas fixé à la tête de l’enfant. Minimiser les mouvements de la tête au cours de séances de MEG peut être particulièrement difficile car les jeunes enfants sont souvent incapables de rester toujours au cours de tâches expérimentales. Le protocole présenté ici vise à réduire les artefacts de mouvement de la tête au cours de la MEG pédiatrique de numérisation. Avant de visiter le laboratoire de MEG, familles reçoivent des ressources qui expliquent le système et les procédures expérimentales dans un langage simple et accessible. Une séance de familiarisation de MEG est menée au cours de laquelle les enfants connaissent aussi bien les chercheurs et les procédures de MEG. Ils sont ensuite formés pour garder leur tête toujours tout en se trouvant à l’intérieur d’un simulateur de MEG. Pour aider les enfants à se sentir à l’aise dans le roman environnement MEG, toutes les procédures sont expliquées à travers le récit d’une mission spatiale. Pour minimiser le mouvement de la tête en raison de l’agitation, les enfants sont formés et évalués à l’aide des paradigmes expérimentaux amusants et fascinants. En outre, artefacts de mouvement résiduel de la tête de l’enfant sont compensées au cours de la session d’acquisition de données à l’aide d’un mouvement de tête en temps réel, système de suivi. Mise en œuvre de ces procédures adaptés aux enfants est important pour améliorer la qualité des données, réduisant au minimum le taux d’attrition participant à des études longitudinales et veiller à ce que les familles ont une expérience de recherche positive.
Magnétoencéphalographie (MEG) est une technique non invasive de neuro-imagerie fonctionnelle qui mesure les champs magnétiques produits par l’activité électrique du cerveau humain1,2. MEG offre excellente résolution temporelle et une résolution spatiale supérieure par rapport à l’électroencéphalographie (EEG) en raison de l’absence de signal de bavures des tissus biologiques entre les sources de cerveau et les capteurs. En outre, MEG n’implique pas d’exposition à des bruits forts, la radiothérapie ou champs magnétiques. Temps d’installation est rapide et les participants peuvent être accompagnées d’un parent ou un soignant tout au long des essais. Pris ensemble, ces caractéristiques font de MEG un outil prometteur pour étudier le développement des fonctions cérébrales typiques et atypiques chez les jeunes enfants2.
Pour mesurer les réponses cérébrales à l’aide de MEG, participants à la recherche doivent insérer leur tête dans un casque abritant un tableau fixe de capteurs supraconducteurs. Il est crucial que les participants garde la tête encore tout au long de la MEG enregistrement, comme des variations de la position de la tête par rapport à des capteurs dégrader la distribution des signaux neuromagnetic et entraver l’estimation de source précise. Estimation de source inexactes conduit inévitablement à des inférences statistiques inexactes dans la puissance de la source, connectivité fonctionnelle et analyses au réseau3.
Réduire au minimum les mouvements de la tête peut être particulièrement difficile au cours de l’évaluation de MEG pédiatrique pour un certain nombre de raisons. Tout d’abord, évaluer les enfants en bas âge dans un système de MEG adulte est problématique lorsque les têtes des enfants sont beaucoup plus petites que celles des adultes, et l’espace accru entre le casque et le cuir chevelu de l’enfant permet pour les mouvements de la tête sans contrainte. Deuxièmement, l’environnement de MEG roman — une grosse machine enfermé dans une pièce sans fenêtre de blindage magnétique — peut être intimidant pour les jeunes enfants, et le mouvement de la tête peut être une conséquence de l’anxiété. En troisième lieu, sans formation, enfants ne peuvent pas entièrement comprendre ou se conformer à l’obligation de rester encore pendant la durée de l’expérience. Enfin, les enfants qui ont une capacité limitée à tolérer l’ennui peuvent trouver que certaines expériences de MEG prennent trop de temps ou sont fastidieux, résultant dans l’agitation et la tête artefacts de mouvement.
Pour relever le défi de longue date du mouvement de la tête dans pediatric research de MEG, cet article présente les matériels récents et des avancées méthodologiques qui sont mis en place dans le protocole de MEG enfants utilisé dans le laboratoire de recherche de cerveau KIT-Macquarie ( Université de Macquarie, Sydney, Australie). Comme indiqué dans un précédent document de ce laboratoire4, les problèmes liés à l’utilisation d’un casque de taille adulte ample dewar ont été abordées en installant une première mondiale, système de MEG pédiatrique tête entière avec un casque sur mesure dewar pour mieux s’adapter les têtes des jeunes enfants âgés de trois à six ans environ. Cette adaptation de matériel améliore le rapport signal-bruit, comme les capteurs sont physiquement plus près, en moyenne, pour cuir chevelu5,6 l’enfant. Plus récemment, le laboratoire de recherche de cerveau de KIT-Macquarie a développé plusieurs de nouvelles procédures pour surmonter les antécédents susmentionnées du mouvement de la tête et donc d’améliorer la qualité des données.
Toutes les procédures dans le présent protocole sont expliquées à travers un récit dans lequel le participant de l’enfant s’engage activement dans une « mission d’espace astronaute ». Ce récit fait en sorte que l’expérience de recherche de l’enfant MEG est non seulement moins intimidant, mais aussi passionnant. Mise en œuvre de ces procédures dans un protocole de MEG respectueux de l’enfant est important pour améliorer la qualité des données, réduisant au minimum le taux d’attrition participant à des études longitudinales et que les familles aient une expérience positive dans leur participation de recherche.
Ces dernières années, MEG a été établie comme une technique de neuro-imagerie non invasive précieuse pour étudier les mécanismes neurones qui sous-tendent le développement de cerveau1. Toutefois, des mouvements de tête en-scanner constituent un obstacle notoire à l’obtention de bonne qualité données MEG, particulièrement lors de l’évaluation des populations pédiatriques. Pour contourner ce problème, cet article a présenté un protocole de recherche pédiatrique MEG qui s’appuie sur des procédures décrites dans le document précédent du KIT-Macquarie Brain Research Laboratory 4.
Les procédures critiques incluent (1) qu’ils apportaient enfants avec MEG familiarisation d’où ils peuvent apprendre de l’expérience de MEG avant de visiter le laboratoire, qui comprennent un article de recherche adaptée aux enfants7 expliquant le système de MEG et le blindage magnétique salle (MSR), un story-board, décrivant les 10 étapes simples pour compléter l’expérience de MEG (supplémentaire Figure 1) et une fiche d’information de MEG des parents et des soignantssupplémentaires Figure 2; (2) précédant la session d’acquisition de MEG avec une séance de familiarisation, dans lequel les enfants sont familiarisés avec les procédures de MEG et sont formés de garder la tête encore tout en se trouvant à l’intérieur d’un simulateur de MEG ; (3) à l’aide de paradigmes expérimentaux passives ou « gamified » afin de minimiser les mouvements de la tête à cause de l’ennui et l’agitation ; et (4) suivi des mouvements de tête en cours lors de l’acquisition de données en ligne en utilisant un système de mouvement de tête en temps réel (ReTHM)9. Données obtenues à partir de ReTHM permet d’effectuer en mode hors connexion correction des artefacts de mouvement de la tête lorsque les données de MEG de pré-traitement.
L’acquisition de données de grande qualité MEG critique dépend de l’enfant de se sentir à l’aise dans l’environnement roman de MEG. Pour favoriser ce sentiment de facilité, les chercheurs sont invités à consacrer du temps à familiariser les enfants et leurs familles avec l’environnement de MEG et procédures avant de commencer l’acquisition de données. Ceci peut être réalisé à travers l’offre enfants et leurs parents des ressources de MEG qui expliquent les procédures de MEG dans un langage simple et accessible. En outre, les familles peuvent être invités à visiter le laboratoire de MEG avant la session d’acquisition de données pour rencontrer les chercheurs et les procédures d’essai MEG la pratique. Grâce à une formation sur simulateur de MEG, les enfants apprennent implicitement l’importance de garder la tête encore tout en se trouvant dans les lignes directrices. Tandis que la familiarisation de MEG exige aussi bien les chercheurs et les familles de consacrer davantage de temps pour le processus de collecte de données, les avantages de l’amélioration de la qualité des données MEG, mais aussi de réduire au minimum le temps et le coût de la conduite ultérieure des données de MEG séances d’acquisition, sans aucun doute l’emporte sur cet inconvénient. En outre, performance et conformité au cours de la séance de familiarisation peuvent servir à indiquer si l’enfant est ou n’est pas approprié d’inviter pour une séance d’acquisition de données MEG réelle.
Pour minimiser le mouvement de la tête au scanner en raison de l’agitation, il est préférable d’utiliser un modèle expérimental passif qui ne nécessite pas d’instructions, attention manifeste ou une participation active. Par exemple, une réponse évoquée fiable peut être obtenue avec un excentrique auditif paradigme12, auquel cas le participant écoute passivement à une séquence de sons auditifs tandis que divertir par une vidéo silencieuse. Pour les études exigeant une intervention flagrante, le chercheur devrait viser à incorporer la tâche expérimentale dans un attrayant jeu style paradigme11. Cela améliore la coopération et minimise l’agitation au cours de la tâche. Dans les expériences visuelles, l’utilisation d’un eye-tracker MEG-compatible entraîne peu de temps supplémentaire mise en place mais est nécessaire pour s’assurer que les enfants ont fixé sur la position du stimulus visuel13.
Tout objets de mouvements résiduels de la tête peuvent être corrigées pour le suivi des mouvements de la tête en temps réel. Par exemple, les données obtenues à partir de ReTHM peuvent être stockées dans le fichier d’enregistrement de MEG et permettant de compenser pour les mouvements de la tête lors d’acquisition de données de telle sorte que le tête-à-capteur localisation peut être restaurée au niveau préalable au mouvement afin de permettre une source optimale reconstruction, ce qui est essentielle pour les niveau données sources ultérieures analyse14.
La mise en œuvre du présent protocole vise à améliorer la qualité des données pédiatriques de MEG, minimiser le taux d’attrition participant à des études longitudinales et faire en sorte que les familles ont une agréable expérience de MEG recherche participation, avec l’objectif global d’améliorer notre compréhension du développement du cerveau chez les populations typiques et atypiques.
The authors have nothing to disclose.
Ce travail a été soutenu par l’Australian Research Council confèrent aux CE110001021, DP170103148 et DP170102407. Wei He a été soutenue par une bourse de recherche de l’Université Macquarie (MQRF, projet IRIS : 9201501199). Hannah Rapaport a été soutenue par Research Training Program le gouvernement australien (RTP) et la Macquarie University Research Excellence Scholarship (MQRES). Robert A Seymour a été soutenu par les bourses de doctorat de l’Université d’Aston, Birmingham, UK et Université de Macquarie, Sydney, Australie. Paul F. Sowman a été pris en charge par la santé nationale et Conseil de recherches médicales (1003760) et l’Australian Research Council (DE130100868). Les auteurs tiennent à souligner la collaboration avec l’Institut de technologie de Kanazawa et la Yokogawa Electric Corporation dans l’établissement du laboratoire de recherche de cerveau de KIT-Macquarie.
5 marker Coil set | Kanazawa Institute of Technology (KIT) and Yokogawa Electric Corporation, Japan | PQ11MKA | |
Fastrak Digitizer – 3D | Polhemus Cochester, VT, USA | 1A0383-001 | Pen digitizer |
Magnetoencephalography (MEG) | Kanazawa Institute of Technology (KIT) and Yokogawa Electric Corporation, Japan | PQ1160C | |
MEG simulator | Fino, NSW, Australia | ||
MoTrack system | Psychological Software Tools, PA, USA | MTK-09314-1307 | Motion tracking system |
Polyester caps | Speedo | N/A | product code: SPE11733.435 |