Функциональная ближней инфракрасной спектроскопии из сенсорных и моторных областях мозга с одновременным кинематических и ЭМГ мониторинг во время двигательных задач

Neural изображений в ходе функциональных задач стало более портативными и экономически эффективного использования неинвазивного функционального Инфракрасный спектрометр (fNIRS) для определения направления деятельности мозга путем измерения динамики кровотока в коре головного мозга. Портативность fNIRS особенно полезно при исследовании в вертикальном положении и функциональных задач, таких как походки ^1, что невозможно с другими технологиями, такими как функциональной магнитно-резонансной томографии (МРТ). Эта возможность имеет решающее значение в области неврологии и неврологии, и может обеспечить новое понимание в механизмы, лежащие в основе двигательных расстройств у детей и взрослых с церебральным параличом (CP) и других неврологических условий, влияющих на управление двигателем. Понимание механизмов улучшает способность разрабатывать эффективные мероприятия для целевой источник нарушений и ограничений деятельности.

Многие fNIRS исследования двигательных задач на сегодняшний день были со здоровой популяции взрослых, где частьicipants поручено выполнить определенную задачу и мониторинг выполнения задач ограничивается визуальным осмотром. Это может быть достаточным для тех, кто типичных движений и высоким уровнем взаимодействия, но не приемлемо при изучении участникам двигательных расстройств или тех, кто имеет трудности лечащего к задаче в течение длительных периодов времени, в том числе, как правило, развивающихся детей. Для того, чтобы сообщить анализ активации мозга в этих случаях одновременно мониторинг шаблон двигателя, что на самом деле завершил требуется.

Комплексные обзоры fNIRS систем и обычаи были представлены в литературе ^2-5, что руководство по использованию и помогает продемонстрировать точность и чувствительность этих систем, но технические проблемы в области сбора, обработки и интерпретации fNIRS Данные по-прежнему. Цвет и толщина волос влияют на качество оптического сигнала, с темно-густыми волосами, скорее всего, чтобы блокировать или исказить оптического transmiделения ^3,6. Это особенно актуально при изучении сенсомоторной области, расположенные на площади макушке головы, где плотность волосяной фолликул самый большой, и некоторые исследования показывают, не ответивших ^6,7. Наличие хорошо отлаженной системы международного 10/20 может быть использован для размещения optodes, но особенно в случае тех, с нетипичным анатомии мозга, со-регистрации optode места в анатомическом MRI участника очень полезно, если не важно, чтобы точно интерпретировать Результаты.

Использование fNIRS оценить активацию мозга в детстве началом черепно-мозговой травмой сравнительно недавно, но набирает обороты в области одностороннего церебральным параличом ^6,8,9. С учетом указанных выше проблем, этот протокол сочетает в себе fNIRS, захват движения, и электромиографические (ГРП) мониторинг на протяжении ряда задач, в том числе простых одно- совместных задач, а также более сложных движений всего тела. Зрительные и слуховые руководство это мыред улучшить внимание и запуск задач между несколькими возрасте от участников. Цель протокола заключается в выявлении различий в мозговых варианты активации у больных с односторонней и двусторонней детском возрасте черепно-мозговой травмой сравнению с теми, кто, как правило, развивается. Мы исследуем полный движения тела (походки), двустороннее нижних конечностей мульти-совместное движение (велоспорт) и два односторонних одной совместные движения (изолированные лодыжки сгибание и изолированный Рука, выдавливание), чтобы проиллюстрировать разнообразие применений методов. То же или очень похожий протокол может быть использован для изучения других сенсорных или двигательных расстройств или других задач, представляющих интерес.

Непрерывный волна вблизи инфракрасного света излучается и обнаружен на 690 нм и 830 нм в течение сенсомоторных коры с использованием системы fNIRS со скоростью 50 Гц, используя конфигурацию специально созданных источника детектора. Данные ЭМГ были собраны без проводов на частоте 1000 Гц. Светоотражающие маркировочные места 3-D былисобирают с помощью оптической системы захвата движения со скоростью 100 Гц. Двух разных компьютерах обрабатываются сбора данных, один для fNIRS, а другой для захвата движения и ЭМГ. Данные были синхронизированы с помощью запускающего импульса от третьего компьютера, что соответствует кнопке мыши прессе, чтобы начать учебный анимации для каждой задачи. Для выполнения любых задач, за исключением походкой, учебные анимации были разработаны, чтобы стандартизировать работу участника, используя визуальную ориентировку о темпах выполнения задачи (1 Гц), представленной в прыжках мультфильм животных или ногами, а также слухового кия.