Campo de neuroimaging métodos funcionales cerca espectroscopia infrarroja (NIRS) neuroimagen para estudiar el desarrollo Global del niño: zonas rurales de África subsahariana
Summary
Métodos de neuroimagen portátil (funcional cerca espectroscopia infrarroja) proporcionan avances en el estudio del cerebro en regiones antes inaccesibles; aquí, rural Côte d ‘ Ivoire. Innovación en métodos y desarrollo de protocolos de neuroimagen culturalmente apropiada permite nuevo estudio de desarrollo del cerebro y los resultados del aprendizaje de los niños en entornos con la adversidad y la pobreza significativa.
Abstract
Métodos de neuroimagen portátil proporcionan nuevos avances al estudio de la función cerebral y el desarrollo del cerebro con las poblaciones previamente inaccesibles y en lugares remotos. Este artículo presenta el desarrollo del campo cerca de la espectroscopia infrarroja (fNIRS) proyección de imagen funcional al estudio del niño lenguaje, lectura y desarrollo cognitivo en un entorno rural del pueblo de Côte d ‘ Ivoire. Innovación en los métodos y el desarrollo de protocolos de neuroimagen culturalmente apropiado permite una mirada de primera vez en el desarrollo del cerebro y los resultados del aprendizaje de los niños en entornos escasamente. Este documento muestra los protocolos para el transporte y creación de un laboratorio móvil, discute consideraciones para campo y laboratorio neuroimagen, y presenta una guía para el desarrollo de la neuroimagen consentimiento de procedimientos y edificio significativo a largo plazo colaboraciones con socios locales de gobierno y de la ciencia. Métodos en Neuroimagen portátil pueden utilizarse para el estudio de contextos de desarrollo infantil complejo, incluyendo el impacto de la pobreza significativa y la adversidad en el desarrollo del cerebro. El protocolo que presentamos ha sido desarrollado para su uso en Côte d ‘ Ivoire, la principal fuente mundial de cacao, y donde informes de niños trabajan en el sector del cacao son comunes. Sin embargo, poco se sabe sobre el impacto del trabajo infantil en el desarrollo del cerebro y el aprendizaje. Métodos en Neuroimagen campo tienen el potencial para producir nuevos conocimientos sobre las cuestiones urgentes y el desarrollo de los niños a nivel mundial.
Introduction
La proyección de imagen portátil fNIRS ofrece la posibilidad de estudiar la función cerebral y el desarrollo fuera del laboratorio, en lugares previamente inaccesibles o con poblaciones escasamente. Mucho del conocimiento en el campo de la Neurociencia cognitiva proviene de estudios realizados en el hospital o Universidad de laboratorio, en los países occidentales predominante la proyección de imagen. Por diseño, esto contribuye a un problema rara vez de hablado en investigación: mucho de lo que se conoce acerca del cerebro se basa en estudios con participantes para cuales valores de laboratorio en los países occidentales (sobre todo) son accesibles. Es decir, neuroimaging investigación involucra a participantes que viven en proximidad razonable a un laboratorio de neuroimagen y tienen el tiempo y los recursos necesarios para participar en un estudio. Como disciplina, Neurociencia cognitiva tiene como objetivo entender el cerebro y los factores que dan forma a su desarrollo, incluyendo los poderosos efectos de medio ambiente del niño y sus primeros años de vida experiencias1,2,3. Métodos que promuevan la capacidad de campo para el estudio de desarrollo en una gama más completa de la experiencia humana pueden progresar considerablemente la comprensión de la compleja relación entre el desarrollo del cerebro y las experiencias de vida que forma.
Este papel presenta un protocolo para neuroimaging del campo, que fue desarrollado para su uso en zonas rurales de África subsahariana, específicamente sur Côte d ‘ Ivoire. El objetivo de este programa de investigación de neuroimaging de campo era comprender el desarrollo de lectura de los niños en un ambiente con un riesgo elevado de analfabetismo. Tasa de alfabetización de jóvenes (15-24 años) de Costa de Marfil es el 53%, a pesar de 93% primaria matrícula tasas4. Côte d ‘ Ivoire es la principal fuente mundial de cacao, y hay un estimado 1,3 millones niños trabajadores en el sector agrícola cacao5. Sin embargo, poco se sabe sobre el impacto del trabajo infantil en el desarrollo del cerebro y el aprendizaje, específicamente aprender a leer. Aplicar las últimas herramientas de la Neurociencia cognitiva, es decir, métodos de neuroimagen portátil, puede generar información valiosa en los resultados del aprendizaje de los niños. Por ejemplo, campo de neuroimagen con fNIRS puede permitir la identificación de los períodos del desarrollo neurológico durante la cual había dirigido programas educativos o intervenciones pueden tener máximos impactos en resultados de aprendizaje de los niños.
fNIRS neuroimagen es adecuado para la investigación de campo. Similar a la proyección de imagen de resonancia magnética funcional (fMRI), fNIRS medidas de respuesta hemodinámica del cerebro6. Sin embargo, fNIRS utiliza una serie de luz emitiendo optodes y detectores de luz en lugar de generar campos electromagnéticos. No existen restricciones sobre metal en o cerca del área de pruebas, y no hay blindaje eléctrico es necesario, como en el caso de la electroencefalografía (EEG). Una ventaja clave de fNIRS es su portabilidad (es decir, algunos sistemas pueden caber en una maleta) y facilidad de uso. fNIRS también es fácil de usar con los niños; el niño está cómodamente sentado en una silla durante el experimento y el sistema fNIRS tolera movimiento bien comparado con fMRI. Comparado con fMRI, fNIRS también proporciona medidas separadas de hemoglobina oxigenada (HbO) y desoxigenada (HbR) durante la grabación, en comparación con fMRI que da una medida de nivel de densidad (en negrilla) de oxígeno de sangre combinado. fNIRS tiene resolución temporal superior a fMRI: tasas de muestreo pueden variar entre ~ 7-15 Hz. fNIRS tiene buena resolución espacial: profundidad de la fNIRS de grabación en la corteza humana es menor que la fMRI, mide unos 3 a 4 cm de profundidad, que es adecuado para el estudio de funciones corticales, especialmente con los bebés y los niños que tienen cráneos más delgados que los adultos3,7,8,9,10.
Este protocolo de neuroimaging de campo describe consideraciones para viajar con y creación de un laboratorio de neuroimagen portátil en contextos de bajos recursos. El protocolo también pone de relieve la naturaleza esencial de colaboración significativa, a largo plazo con socios de Ciencia local y formas por las cuales este enfoque sirve para aumentar la capacidad de la ciencia local. El protocolo de neuroimagen para recopilar y analizar datos de cerebro fNIRS de una batería de lenguaje, la lectura y las tareas cognitivas, se demuestra incluyendo recomendaciones para la creación de procedimientos culturalmente apropiado consentimiento informado para la investigación de la proyección de imagen. Este protocolo está diseñado para la investigación del desarrollo cognitivo con los niños de edad escolar de primaria rural Côte d ‘ Ivoire, el protocolo es muy importante para cualquier estudio de neuroimagen de campo en entornos desafiantes, de bajos recursos y puede ser adaptado para la novela contextos.
Protocol
Representative Results
Discussion
Este papel presenta un protocolo de neuroimaging de campo adecuado para contextos de bajos recursos en lugares remotos. El avance clave de este protocolo de neuroimaging de campo es la capacidad de la primera vez para estudiar la función cerebral y su desarrollo en poco (o nunca-antes de que estudiado) contextos. Pasos críticos en este protocolo incluyen viajar con y creación de un laboratorio móvil adecuado para la recolección de datos de calidad en climas tropicales sin electricidad o instalaciones disponibles. Es…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Esta investigación fue posible gracias a la beca de carrera temprana de la Fundación Jacobs a K. Jasinska (número de becas: 118455 2015). Los autores también desean reconocer Axel Blahoua, Fabrice Tanoh, Ariane Amon, Brice Kanga y Yvette Foto por su asistencia en la recopilación de datos y apoyo en el campo. Agradecimiento especial a las familias y niños de Moapé, Ananguié, Affery y Becouefin por su participación en este programa de investigación y la cálida hospitalidad de los pueblos.
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 |
Referências
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