我々はfTCDテクニックで彼の専門知識を共有するためにHubertusのローマンに感謝。この作業はないウェルカムトラストプログラムの助成金によって賄われていた。 082498/Z/07/2。

1。子供の言語の側性を評価するためfTCD使用<ol><li>可能であれば、我々は、ドップラーシステムにそれらを導入する前に別のセッションでビデオストーリーから文字を示す絵で子供を理解。 </li><li>我々は、わずか15〜10のような臨床試験で有用なデータを取得しているものの、理想的には20人以上：それは手順が信頼できる測定を得るために十分な試験が含まれていることが重要です。各試験では、言語の活性化に続くベースラインとして使用される弛緩の期間を、伴います。アクティベーションの期間中の血流速度は、ベースラインと比較されます。我々は、それは子供が受動的にベースラインとして12秒間のビデオクリップを監視しながらピリオドを使用することが可能であることを見出した。これは、退屈を防ぐことができます。ベースラインは、子どもが何が起こったかを記述するために要求される10秒の応答期間が続きます。これは、16秒、残りの期間が続きます。 </li><li>手続きのタイミングは7秒程かかります代謝要求に起因する血流速度の変化を、検出するために重要です。我々は、各試験のタイミングを制御するプレゼンテーションやMatlabで書かれたコンピュータ化されたタスクを、使用してください。批判的に、これらのプログラムはまた、活性化期間の開始を示すために、ドップラーデータファイル内のマーカーを記録するハードウェアにパルスを送る。これらは、ベースラインと活性化血流の周期を決定するためにデータ分析に使用されています。 </li><li>我々は、同時に左右両側から超音波の記録が可能なマルチDOPのシステムを使用してください。マルチDOPのシステムをセットアップし、参加者が到着する前に行って準備ができていることが最良です。プローブがオンに切り替える前に、マルチDOPシステムに接続されていることを確認します。一方が他方に見られているからマルチDOPのコンピュータとパルスに、パラレルポートを介して、刺激のコンピュータが接続されていることを確認してください。ハイパスフィルタは、両側を300 Hzに設定されていることを確認し、insonationの深さ（45〜55ミリメートル）と信号の電力を確認してください。システムは、唯一の安全レベルを使用することができるように、さまざまなパラメータに設定された制限を持っています。 </li><li>参加者コードは、条件、グループ、または一致する人口統計データのためのマルチDOPのデータファイルに記録されるべきである。 </li><li>プローブを準備しながら、システムは、一時停止する必要があります。各超音波プローブは、プローブと皮膚との接触を提供するゲルで覆わ​​れている。可能な限り最善の接触を維持するためにゲルの寛大な量を使用してください。 </li><li>今では、セッションを開始する時間です。子が起動する前にトイレに行く必要があるかどうかを確認してください！私たちは、おもちゃの動物を使ってヘッドセットを示し、そして子供が起こると何を彼らがするように頼まれるために何が起こっているかについて理解していることを確認してください。それは、彼らは信号がベースラインに戻ることができるように、ライセンス認証の猶予期間の後静かに保つために必要性を理解することが特に重要です。完全なタスクは、20〜30分続く場合があり、総身体の動きの多くはドップラー信号と干渉することができるように子どもたちが快適に着席してください。 </li><li>手順で最も難しい部分はゲルで覆わ​​れたプローブのポジショニングです。新しいユーザーは、それはプロセスのこの部分でエキスパートになるために練習を要することに注意する必要があります。訓練で助けることができるルーンAaslidで便利なコンピュータシミュレーションがあります （ <a href="http://www.transcranial.com/">http://www.transcranial.com/</a> ）が、習得する最良の方法は、友人や同僚に練習することです。一度約10人を評価している、あなたはそれがはるか​​に容易に見つけることが開始されます。子どもたちとの作業についての一つの良いところは、それは彼らが薄い頭蓋骨を持っているので、大人よりも子どもからの信号を見つけることは通常容易であるということです。 </li><li>各プローブは、頭部の両側にある頭蓋骨の一時的なウィンドウに置かれます。これは頭​​の骨の最も薄いセクションで、信号が中大脳動脈から取得されることができる最高のエリアが用意されています。これらのウィンドウは、各耳のすぐ前方に見つけることができます。子どもたちを操作するとき、それは、2つの実験者、それぞれのプローブを調整するものを持っている場合、セットアップの時間を削減することができます。ほとんどの子供は、この手順の部分の間にDVDを見れるのは嬉しいですが、それは子供の行動を監視し、彼らが快適でリラックスしていることを確認することが重要です。苦痛の兆候がある場合この場合、または子のリクエストとセッションを終了する。 </li><li>プローブの位置は、中大脳動脈をinsonateするために調整されます。十分な信号が検出されるまでに数分かかる場合があります。この信号は、特徴的なサウンドだけでなく、マルチDOPのコンピュータから監視する必要がある視覚的なパターンを持っています。 </li><li>特徴的な音は、参加者の心拍率の低いwhooshingノイズです。特徴的な視覚的なパターンは、心拍の速度で繰り返されるから指数関数的減衰の秋に続いて急激な上昇です。あなたは、に応じて、他の血管からのアクティビティを拾うことができる<html> insonationとプローブの方向の深さ。約45〜50mmの深さは、通常、小児に適しています。強い信号が検出されると良好な信号を維持しながら、可能な限り消費電力を削減。利得も弱い信号を増幅するために増加することができます。 </li><li>各中大脳動脈のための信号が満足したら、マルチDOP信号の聴覚の出力を下げておく必要が、と手順を開始することができます。実験者は、彼らは静かにビデオクリップを見に行くされていることを子供に説明しています。ときに疑問符は、彼らがビデオで何が起こったかについてはそれほど彼らはできる限り実験者に指示する必要があるコンピュータ上で出てくる参照してください。彼らは少年の絵が&quot;shhh&quot;行くが表示されたら、彼らはすぐに話を停止し（図2を参照して。aviファイルの例）を起動するために次のビデオを待つ静かに座ってする必要があります。 </li><li>マルチDOPのシステムの記録と一緒に;の記録装置は、その後、すなわち、聴覚応答のためのボイスレコーダーを開始され、コンピュータを制御する刺激提示。 </li><li>実験者の仕事は、する子とドップラー信号を監視するためにしています）子供は快適とタスクとb）適切な信号が維持されていることを保証するために出席していることを確認してください。ドップラー信号は、fMRIの信号よりも動きにはるかに敏感ですが、それはまだ総身体の動きによって、またはプローブを移動すると中断することができます。信号が大幅に中断になった場合は、ディスプレイコンピュータが一時停止し、プローブが適切にリセットする必要があります。時にはそれが再確立満足できる信号を得るために、より多くのゲルを適用する必要があるかもしれません。我々一実験者がタスクに子を保ち、彼らの言うことを記録し、及び他のモニタードップラー信号のための責任がある場合は子供のようなテストは、最高の作品見つける。 </li><li>実験手順が終了すると、マルチDOP記録が停止し、プローブは、削除することができます。それは余分なゲルを除去するために使用できるいくつかの組織があると便利です。 </li><li>生データファイルは、左と右のドップラー信号を比較するために処理されます。我々はDEPPE 7によって開発された手法に基づいて、当社独自のMATLABソフトウェアを開発しました。この処理が伴うダウンサンプリングデータを、心臓の拍による変動を補正する。左または右の活性化は、ベースライン血流速度の一般的に70から130パーセント、指定された範囲外にある場合、単一の試験は、分析から除外されます。これらの試験で活性化は、問題のあるプローブの接触によって影響を受ける可能性があります。図4は、信号が周期的に失われた場合を示しているのに対し、図3は、良好な信号のために信号をプローブするために相対的な活性化を示しています。 </li><li>ベースラインの血流速度と比較して、右チャンネルの活性化は、差分活性化を（図5を参照）を計算するために左から減算されます。側性指数は、関心のあらかじめ定義された期間内の最大差の1秒のどちらかの側の違いの活性化の平均として計算されます。興味のこの期間は、マルチDOPデータファイルにディ​​スプレイコンピュータから送信されたマーカーによって示される&quot;話&quot;コマンド、開始後7から17秒です。違いの活性化は、左マイナス右チャネルであるため、正の側性化の指標には、左の側性化と負は右反映反映している。 </li></ol> 2。代表的な結果<img src="/files/ftp_upload/2161/2161fig1.jpg" alt="図1" /> 図1：大脳半球の外側面、脳動脈によって供給される地域を示すには、ピンクの中大脳動脈によって供給される地域です。 （から： <a href="http://en.wikipedia.org/wiki/File:Gray517.png">http://en.wikipedia.org/wiki/File:Gray517.png</a> ） <img src="/files/ftp_upload/2161/2161fig2.jpg" alt="図2" /> 図2：12秒のベースラインのビデオ、10秒応答の間隔、および16秒、残りの段階で実験的試験の概略図概略側性の計算の対象期間にも描かれている。 <img src="/files/ftp_upload/2161/2161fig3.jpg" alt="図3" /> 図3。単一の実験セッション中に130から150秒から左（青）と右（赤）ドップラーチャネルの生のドップラー速度（cm /秒）のクリーンなデータ記録は、各可視パルスは、1心拍動に対応しています。緑色で表示されて刺激開始を示すイベントマーカー。 <img src="/files/ftp_upload/2161/2161fig4.jpg" alt="図4" /> 図4。単一の実験セッション中に400から450秒から左（青）と右（赤）ドップラーチャネルの生のドップラー速度（cm /秒）の中断データ記録。緑色で表示されて刺激開始を示すイベントマーカー。ドロップアウトの重要な証拠は、両方のチャネルで表示されます。 ftp_upload/2161/2161fig5.jpg&quot;ALT =&quot;図5&quot;/&gt; 図5。左（青）と右（赤）チャンネル（パネル）と（パネルB）の差、右マイナス左ドップラー速度（cm /秒）は、参加者のグループのためにすべて受け入れ試験で平均。参加者は12時に、&quot;トーク&quot;に頭出しをされた秒と側性の計算の対象期間も緑色で描かれている。パネルBの違いは速度を囲む灰色のエラーバーは平均値の標準誤差を表す。 aviファイルの例：&quot;Freezefoot&quot;ストーリーを語るためのビデオシーケンスは、次のURLからダウンロードできます。 <a href="http://psyweb.psy.ox.ac.uk/oscci/Miscellaneous.htm">http://psyweb.psy.ox.ac.uk/oscci/Miscellaneous.htm</a>

<ol>
	<li>Bishop, D. V. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Handedness and developmental disorder. , (1990).</li><li>Pelletier, I., Sauerwein, H., Lepore, F., Saint-Amour, D., Lassonde, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Non-invasive+alternatives+to+the+Wada+test+in+the+presurgical+evaluation+of+language+and+memory+functions+in+epilepsy+patients.">Non-invasive alternatives to the Wada test in the presurgical evaluation of language and memory functions in epilepsy patients.</a> Epileptic Disorders. 9, 111-126 (2007).</li><li>Deppe, M., Ringelstein, E. B., Knecht, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+investigation+of+functional+brain+lateralization+by+transcranial+Doppler+sonography.">The investigation of functional brain lateralization by transcranial Doppler sonography.</a> NeuroImage. 21, 1124-1146 (2004).</li><li>Knecht, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Noninvasive+determination+of+language+lateralization+by+functional+transcranial+Doppler+sonography+:+A+comparison+with+the+Wada+test.">Noninvasive determination of language lateralization by functional transcranial Doppler sonography : A comparison with the Wada test.</a> Stroke. 29, 82-86 (1998).</li><li>Lohmann, H., Drager, B., Muller-Ehrenberg, S., Deppe, M., Knecht, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Language+lateralization+in+young+children+assessed+by+functional+transcranial+Doppler+sonography.">Language lateralization in young children assessed by functional transcranial Doppler sonography.</a> Neuroimage. 24, 780-790 (2005).</li><li>Bishop, D. V. M., Watt, H., Papadatou-Pastou, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+efficient+and+reliable+method+for+measuring+cerebral+lateralization+during+speech+with+functional+transcranial+Doppler+ultrasound.">An efficient and reliable method for measuring cerebral lateralization during speech with functional transcranial Doppler ultrasound.</a> Neuropsychologia. 47, 587-590 (2009).</li><li>Deppe, M., Knecht, S., Henningsen, H., Ringelstein, E. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=AVERAGE:+a+Windows+program+for+automated+analysis+of+event+related+cerebral+blood+flow.">AVERAGE: a Windows program for automated analysis of event related cerebral blood flow.</a> Journal of Neuroscience Methods. 75, 147-154 (1997).</li><li>Whitehouse, A. J. O., Bishop, D. V. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cerebral+dominance+for+language+function+in+adults+with+specific+language+impairment+or+autism.">Cerebral dominance for language function in adults with specific language impairment or autism.</a> Brain. 131, 3193-3200 (2008).</li><li>Illingworth, S., Bishop, D. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Atypical+cerebral+lateralisation+in+adults+with+compensated+developmental+dyslexia+demonstrated+using+functional+transcranial+Doppler+ultrasound.">Atypical cerebral lateralisation in adults with compensated developmental dyslexia demonstrated using functional transcranial Doppler ultrasound.</a> Brain and Language. 111, 61-65 (2009).</li><li>Whitehouse, A. J. O., Bishop, D. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hemispheric+division+of+function+is+the+result+of+independent+probabilistic+biases.">Hemispheric division of function is the result of independent probabilistic biases.</a> Neuropsychologia. 47, 1938-1943 (2009).</li><li>Whitehouse, A. J. O., Badcock, N., Groen, M. A., Bishop, D. V. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Reliability+of+a+novel+paradigm+for+determining+hemispheric+lateralization+of+visuospatial+function.">Reliability of a novel paradigm for determining hemispheric lateralization of visuospatial function.</a> Journal of the International Neuropsychological Society. 15, 1028-1032 (2009).</li></ol>

利害の衝突は宣言されません。

だけでなく、正常な発達を研究するとして、我々は、言語とリテラシー8,9の発達障害を持つ成人と小児における言語の側性を研究するためにfTCD使用している。我々はvisuo -空間能力10、11の左右差の評価のためにfTCD使用する方法の開発にも興味を持っています。

A correction was made to <a href="http://jove.unicartagenaproxy.elogim.com/video/2161">Assessment of Cerebral Lateralization in Children using Functional Transcranial Doppler Ultrasound (fTCD)</a>. There was a misstated time interval for the point of interest.

Erratum: Assessment of Cerebral Lateralization in Children using Functional Transcranial Doppler Ultrasound (fTCD)

<table><tbody><tr><td>Multi-Dop T with Upgrade to 2 Channel MultiFlow Monitoring</td><td>Compumedics</td><td>5610 EN</td><td>soon to be superseded by digital version </td></tr><tr><td>Headset</td><td>Spencer Technologies, 701&amp;#8211;16th Avenue, Seattle,WA 98122</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

assessment of cerebral lateralization in children using functional transcranial doppler ultrasound (ftcd)

脳の側性化に関する多くの疑問があります。特に、それはどの言語と非言語能力の側面は、脳の側性化の非定型的なパターンに関連付けられている欠点があるかどうか、片側にされている、と脳の側性化は年齢とともに発達するかどうか。不明のまま過去には、これらの質問に興味を持って研究者は脳の側性化のためのプロキシ対策として利き手を使う傾向にあったが、利き手だけの認知機能1の側性の弱いと間接的な指標であるので、これは不十分である。このようなfMRIのような他の方法は、、大規模な研究のための高価な、と子供2常に可能ではありません。 ここでは、脳の側性化を評価するための費用対効果の高い、非侵襲的かつ信頼性の高い方法として機能的な経頭蓋ドップラー超音波（fTCD）の使用について説明します。手順は、ちょうど耳の前に配置された超音波プローブを介して中大脳動脈の血流を測定します。私たちの仕事は、1982年にTCD共導入ルーンAaslid、、とステファンクネヒト、左と右中大脳動脈の血流の同時測定の使用を開拓したミュンスターの大学のマイケルDEPPEとその同僚は、、で仕事に基づいていますとハートビートの活動のために補正する方法を考案した。これにより、左右差は、他の方法3を使用して得られたものとも合意して、言語の生成時に左サイドの血流が明らかに増加を見て行った。 中大脳動脈は非常に広い血管領域（図1を参照）を持ち、メソッドでは、半球内局在に関する有用な情報を提供しません。我々の経験は、それが明示的または暗黙的な音声生成を伴う作業に特に敏感であることを示唆している。 &quot;ゴールドスタンダード&quot;タスクは、単語の生成タスク4（あなたがその文字&#39;B&#39;で始まることができるように例えば、多くの単語と考える）が、これは限られたリテラシーのスキルを持つ子供や他の人には向いていないです。他の脳のイメージング法と比較して、fTCDは話してからの動きの遺物から、比較的影響を受けず、そして私たちは声を出して5,6説明写真に関連する作業から信頼性の高い結果を得ることができます。したがって、我々は物語を伝えるビデオクリップを見、そして次に見られたかを記述含む子供向けのタスクを開発しました。

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Assessment of Cerebral Lateralization in Children using Functional Transcranial Doppler Ultrasound fTCD

機能的な経頭蓋ドップラー超音波検査（fTCDは）認知機能、特に言語の左右差を評価するために使用できるシンプルかつ非侵襲的超音波法であり、そして子供との使用に適しています。

機能性経頭蓋ドップラー超音波を使って子供の脳の側性化の評価（fTCD）

There are many unanswered questions about cerebral lateralization.  In particular, it remains unclear which aspects of language and nonverbal ability are ...

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Universidad de Cartagena UDEC

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Assessment of Cerebral Lateralization in Children using Functional Transcranial Doppler Ultrasound (fTCD)

20.1K ビュー.  University of Oxford. 機能的な経頭蓋ドップラー超音波検査（fTCDは）認知機能、特に言語の左右差を評価するために使用できるシンプルかつ非侵襲的超音波法であり、そして子供との使用に適しています。

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Cortical Source Analysis of High-Density EEG Recordings in Children

EEG is traditionally described as a neuroimaging technique with high temporal and low spatial resolution. Recent advances in biophysical modelling and signal processing make it possible to exploit information from other imaging modalities like structural MRI that provide high spatial resolution to overcome this constraint1. This is especially useful for investigations that require high resolution in the temporal as well as spatial domain. In addition, due to the easy application and low cost of EEG recordings, EEG is often the method of choice when working with populations, such as young children, that do not tolerate functional MRI scans well. However, in order to investigate which neural substrates are involved, anatomical information from structural MRI is still needed. Most EEG analysis packages work with standard head models that are based on adult anatomy. The accuracy of these models when used for children is limited2, because the composition and spatial configuration of head tissues changes dramatically over development3.&#160;
In the present paper, we provide an overview of our recent work in utilizing head models based on individual structural MRI scans or age specific head models to reconstruct the cortical generators of high density EEG. This article describes how&#160;EEG recordings are acquired, processed, and analyzed with pediatric populations at the London Baby Lab, including laboratory setup, task design, EEG preprocessing, MRI processing, and EEG channel level and source analysis.&#160;

In recent years, there has been increasing interest in estimating the cortical sources of scalp measured electrical activity for cognitive neuroscience experiments. This article describes how high density EEG is acquired and how recordings are processed for cortical source estimation in children from the age of 2 years at the London Baby Lab.

子供高密度脳波記録の皮質ソース解析

EEG is traditionally described as a neuroimaging technique with high temporal and low spatial resolution. Recent advances in biophysical modelling and ...

行動学

Functional Near Infrared Spectroscopy of the Sensory and Motor Brain Regions with Simultaneous Kinematic and EMG Monitoring During Motor Tasks

There are several advantages that functional near-infrared spectroscopy (fNIRS) presents in the study of the neural control of human movement. It is relatively flexible with respect to participant positioning and allows for some head movements during tasks. Additionally, it is inexpensive, light weight, and portable, with very few contraindications to its use. This presents a unique opportunity to study functional brain activity during motor tasks in individuals who are typically developing, as well as those with movement disorders, such as cerebral palsy. An additional consideration when studying movement disorders, however, is the quality of actual movements performed and the potential for additional, unintended movements. Therefore, concurrent monitoring of both blood flow changes in the brain and actual movements of the body during testing is required for appropriate interpretation of fNIRS results. Here, we show a protocol for the combination of fNIRS with muscle and kinematic monitoring during motor tasks. We explore gait, a unilateral multi-joint movement (cycling), and two unilateral single-joint movements (isolated ankle dorsiflexion, and isolated hand squeezing). The techniques presented can be useful in studying both typical and atypical motor control, and can be modified to investigate a broad range of tasks and scientific questions.

Monitoring brain activity during upright motor tasks is of great value when investigating the neural source of movement disorders. Here, we demonstrate a protocol that combines functional near infrared spectroscopy with continuous monitoring of muscle and kinematic activity during 4 types of motor tasks.

運動課題中に同時キネマとEMGの監視と感覚運動の脳領域の機能的近赤外分光法

There are several advantages that functional near-infrared spectroscopy (fNIRS) presents in the study of the neural control of human movement. It is ...

Event-related Potentials During Target-response Tasks to Study Cognitive Processes of Upper Limb Use in Children with Unilateral Cerebral Palsy

Unilateral Cerebral Palsy (CP) is a neurodevelopmental disorder that is a very common cause of disability in childhood. It is characterized by unilateral motor impairments that are frequently dominated in the upper limb. In addition to a reduced movement capacity of the affected upper limb, several children with unilateral CP show a reduced awareness of the remaining movement capacity of that limb. This phenomenon of disregarding the preserved capacity of the affected upper limb is regularly referred to as Developmental Disregard (DD). Different theories have been postulated to explain DD, each suggesting slightly different guidelines for therapy. Still, cognitive processes that might additionally contribute to DD in children with unilateral CP have never been directly studied. The current protocol was developed to study cognitive aspects involved in upper limb control in children with unilateral CP with and without DD. This was done by recording event-related potentials (ERPs) extracted from the ongoing EEG during target-response tasks asking for a hand-movement response. ERPs consist of several components, each of them associated with a well-defined cognitive process (e.g., the N1 with early attention processes, the N2 with cognitive control and the P3 with cognitive load and mental effort). Due to its excellent temporal resolution, the ERP technique enables to study several covert cognitive processes preceding overt motor responses and thus allows insight into the cognitive processes that might contribute to the phenomenon of DD. Using this protocol adds a new level of explanation to existing behavioral studies and opens new avenues to the broader implementation of research on cognitive aspects of developmental movement restrictions in children.

Several children with unilateral Cerebral Palsy seem to disregard the preserved capacity of their affected upper limb. This Developmental Disregard is extensively described in the literature but the involved cognitive processes have not been studied. To study underlying cognitive factors of upper limb control, an event-related potential protocol was developed.

ターゲット応答の作業中に事象関連電位片側脳性麻痺児の上肢利用の認知プロセスを研究するために

Unilateral Cerebral Palsy (CP) is a neurodevelopmental disorder that is a very common cause of disability in childhood. It is characterized by unilateral ...

Non-invasive Optical Measurement of Cerebral Metabolism and Hemodynamics in Infants

Perinatal brain injury remains a significant cause of infant mortality and morbidity, but there is not yet an effective bedside tool that can accurately screen for brain injury, monitor injury evolution, or assess response to therapy. The energy used by neurons is derived largely from tissue oxidative metabolism, and neural hyperactivity and cell death are reflected by corresponding changes in cerebral oxygen metabolism (CMRO2). Thus, measures of CMRO2 are reflective of neuronal viability and provide critical diagnostic information, making CMRO2 an ideal target for bedside measurement of brain health.
Brain-imaging techniques such as positron emission tomography (PET) and single-photon emission computed tomography (SPECT) yield measures of cerebral glucose and oxygen metabolism, but these techniques require the administration of radionucleotides, so they are used in only the most acute cases.
Continuous-wave near-infrared spectroscopy (CWNIRS) provides non-invasive and non-ionizing radiation measures of hemoglobin oxygen saturation (SO2) as a surrogate for cerebral oxygen consumption. However, SO2 is less than ideal as a surrogate for cerebral oxygen metabolism as it is influenced by both oxygen delivery and consumption. Furthermore, measurements of SO2 are not sensitive enough to detect brain injury hours after the insult 1,2, because oxygen consumption and delivery reach equilibrium after acute transients 3. We investigated the possibility of using more sophisticated NIRS optical methods to quantify cerebral oxygen metabolism at the bedside in healthy and brain-injured newborns. More specifically, we combined the frequency-domain NIRS (FDNIRS) measure of SO2 with the diffuse correlation spectroscopy (DCS) measure of blood flow index (CBFi) to yield an index of CMRO2 (CMRO2i) 4,5.
With the combined FDNIRS/DCS system we are able to quantify cerebral metabolism and hemodynamics. This represents an improvement over CWNIRS for detecting brain health, brain development, and response to therapy in neonates. Moreover, this method adheres to all neonatal intensive care unit (NICU) policies on infection control and institutional policies on laser safety. Future work will seek to integrate the two instruments to reduce acquisition time at the bedside and to implement real-time feedback on data quality to reduce the rate of data rejection.

We combined frequency-domain near-infrared spectroscopy measures of cerebral hemoglobin oxygenation with diffuse correlation spectroscopy measures of cerebral blood flow index to estimate an index of oxygen metabolism. We tested the utility of this measure as a bedside screening tool to evaluate the health and development of the newborn brain.

乳幼児の脳代謝と血行動態の非侵襲的光計測

Perinatal brain injury remains a significant cause of infant mortality  and morbidity, but there is not yet an effective bedside tool that can  accurately ...

医学

State of the Art Cranial Ultrasound Imaging in Neonates

Cranial ultrasound (CUS) is a reputable tool for brain imaging in critically ill neonates. It is safe, relatively cheap and easy to use, even when a patient is unstable. In addition it is radiation-free and allows serial imaging. CUS possibilities have steadily expanded. However, in many neonatal intensive care units, these possibilities are not optimally used. We present a comprehensive approach for neonatal CUS, focusing on optimal settings, different probes, multiple acoustic windows and Doppler techniques. This approach is suited for both routine clinical practice and research purposes. In a live demonstration, we show how this technique is performed in the neonatal intensive care unit. Using optimal settings and probes allows for better imaging quality and improves the diagnostic value of CUS in experienced hands. Traditionally, images are obtained through the anterior fontanel. Use of supplemental acoustic windows (lambdoid, mastoid, and lateral fontanels) improves detection of brain injury. Adding Doppler studies allows screening of patency of large intracranial arteries and veins. Flow velocities and indices can be obtained. Doppler CUS offers the possibility of detecting cerebral sinovenous thrombosis at an early stage, creating a window for therapeutic intervention prior to thrombosis-induced tissue damage. Equipment, data storage and safety aspects are also addressed.

Cranial ultrasound (CUS) is a valuable tool for brain imaging in critically ill neonates. This video shows a comprehensive approach for neonatal (Doppler) CUS for both clinical and research purposes, including a bedside demonstration of the technique.

新生児におけるアート頭蓋超音波画像の状態

Cranial ultrasound (CUS) is a reputable tool for brain imaging in critically ill neonates. It is safe, relatively cheap and easy to use, even when a ...

Functional Transcranial Doppler Ultrasound for Monitoring Cerebral Blood Flow

Functional transcranial Doppler ultrasound (fTCD) is the use of transcranial Doppler ultrasound (TCD) to study neural activation occurring during stimuli such as physical movement, activation of tactile sensors in the skin, and viewing images. Neural activation is inferred from an increase in the cerebral blood flow velocity (CBFV) supplying the region of the brain involved in processing sensory input. For example, viewing bright light causes increased neural activity in the occipital lobe of the cerebral cortex, leading to increased blood flow in the posterior cerebral artery, which supplies the occipital lobe. In fTCD, changes in CBFV are used to estimate changes in cerebral blood flow (CBF).
With its high temporal resolution measurement of blood flow velocities in the major cerebral arteries, fTCD complements other established functional imaging techniques. The goal of this Methods paper is to give step-by-step instructions for using fTCD to perform a functional imaging experiment. First, the basic steps for identifying the middle cerebral artery (MCA) and optimizing the signal will be described. Next, placement of a fixation device for holding the TCD probe in place during the experiment will be described. Finally, the breath-holding experiment, which is a specific example of a functional imaging experiment using fTCD, will be demonstrated.

Functional transcranial Doppler ultrasound complements other functional imaging modalities, with its high temporal resolution measurement of stimulus-induced changes in cerebral blood flow within the basal cerebral arteries. This Methods paper gives step-by-step instructions for using functional transcranial Doppler ultrasound to perform a functional imaging experiment.&#160;

脳血流をモニタリングするための機能性経頭蓋ドップラー超音波

Functional transcranial Doppler ultrasound (fTCD) is the use of transcranial Doppler ultrasound (TCD) to study neural activation occurring during stimuli ...

生物工学

Evaluation of Hemisphere Lateralization with Bilateral Local Field Potential Recording in Secondary Motor Cortex of Mice

This article demonstrates complete, detailed procedures for both in vivo bilateral recording and analysis of local field potential (LFP) in the cortical areas of mice, which are useful for evaluating possible laterality deficits, as well as for assessing brain connectivity and coupling of neural network activities in rodents. The pathological mechanisms underlying Alzheimer&#39;s disease (AD), a common neurodegenerative disease, remain largely unknown. Altered brain laterality has been demonstrated in aging people, but whether or not abnormal lateralization is one of the early signs of AD has not been determined. To investigate this, we recorded bilateral LFPs in 3-5-month-old AD model mice, APP/PS1, together with littermate wild type (WT) controls. The LFPs of the left and right secondary motor cortex (M2), specifically in the gamma band, were more synchronized in APP/PS1 mice than in WT controls, suggesting a declined hemispheric asymmetry of bilateral M2 in this AD mouse model. Notably, the recording and data analysis processes are flexible and easy to carry out, and can also be applied to other brain pathways when conducting experiments that focus on neuronal circuits.

We present in vivo electrophysiological recording of the local field potential (LFP) in bilateral secondary motor cortex (M2) of mice, which can be applied to evaluate hemisphere lateralization. The study revealed altered levels of synchronization between the left and right M2 in APP/PS1 mice compared to WT controls.

マウスの二次運動皮質における二国間局場電位記録による半球横化の評価

This article demonstrates complete, detailed procedures for both in vivo bilateral recording and analysis of local field potential (LFP) in the cortical ...

神経科学

Analysis of Cerebral Vasospasm in a Murine Model of Subarachnoid Hemorrhage with High Frequency Transcranial Duplex Ultrasound

Cerebral vasospasm that occurs in the weeks after subarachnoid hemorrhage, a type of hemorrhagic stroke, contributes to delayed cerebral ischemia. A problem encountered in experimental studies using murine models of SAH is that methods for in vivo monitoring of cerebral vasospasm in mice are lacking. Here, we demonstrate the application of high frequency ultrasound to perform transcranial Duplex sonography examinations on mice. Using the method, the internal carotid arteries (ICA) could be identified. The blood flow velocities in the intracranial ICAs were accelerated significantly after induction of SAH, while blood flow velocities in the extracranial ICAs remained low, indicating cerebral vasospasm. In conclusion, the method demonstrated here allows functional, noninvasive in vivo monitoring of cerebral vasospasm in a murine SAH model.

The aim of this manuscript is to present a sonography-based method that allows in vivo imaging of blood flow in cerebral arteries in mice. We demonstrate its application to determine changes in blood flow velocities associated with vasospasm in murine models of subarachnoid hemorrhage (SAH).

高周波経頭蓋二重超音波を用いたくも膜下出血のマウスモデルにおける脳血管れん縮の解析

Cerebral vasospasm that occurs in the weeks after subarachnoid hemorrhage, a type of hemorrhagic stroke, contributes to delayed cerebral ischemia. A ...

Whole-Brain 3D Activation and Functional Connectivity Mapping in Mice using Transcranial Functional Ultrasound Imaging

Functional ultrasound (fUS) imaging is a novel brain imaging modality that relies on the high-sensitivity measure of the cerebral blood volume achieved by ultrafast doppler angiography. As brain perfusion is strongly linked to local neuronal activity, this technique allows the whole-brain 3D mapping of task-induced regional activation as well as resting-state functional connectivity, non-invasively, with unmatched spatio-temporal resolution and operational simplicity. In comparison with fMRI (functional magnetic resonance imaging), a main advantage of fUS imaging consists in enabling a complete compatibility with awake and behaving animal experiments. Moreover, fMRI brain mapping in mice, the most used preclinical model in Neuroscience, remains technically challenging due to the small size of the brain and the difficulty to maintain stable physiological conditions. Here we present a simple, reliable and robust protocol for whole-brain fUS imaging in anesthetized and awake mice using an off-the-shelf commercial fUS system with a motorized linear transducer, yielding significant cortical activation following sensory stimulation as well as reproducible 3D functional connectivity pattern for network identification.

This protocol describes the quantification of volumetric cerebral hemodynamic variations in the mouse brain using functional ultrasound (fUS). Procedures for 3D functional activation map following sensory stimulation as well as resting-state functional connectivity are provided as illustrative examples, in anesthetized and awake mice.

経頭蓋機能超音波画像を用いたマウスにおける脳全体3D活性化と機能結合性マッピング

Functional ultrasound (fUS) imaging is a novel brain imaging modality that relies on the high-sensitivity measure of the cerebral blood volume achieved by ...

Simultaneous Data Collection of fMRI and fNIRS Measurements Using a Whole-Head Optode Array and Short-Distance Channels

Functional near-infrared spectroscopy (fNIRS) is a portable neuroimaging methodology, more robust to motion and more cost-effective than functional magnetic resonance imaging (fMRI), which makes it highly suitable for conducting naturalistic studies of brain function and for use with developmental and clinical populations. Both fNIRS and fMRI methodologies detect changes in cerebral blood oxygenation during functional brain activation, and prior studies have shown high spatial and temporal correspondence between the two signals. There is, however, no quantitative comparison of the two signals collected simultaneously from the same subjects with whole-head fNIRS coverage. This comparison is necessary to comprehensively validate area-level activations and functional connectivity against the fMRI gold standard, which in turn has the potential to facilitate comparisons of the two signals across the lifespan. We address this gap by describing a protocol for simultaneous data collection of fMRI&#160;and fNIRS signals that: i) provides whole-head fNIRS coverage; ii) includes short-distance measurements for regression of the non-cortical, systemic physiological signal; and iii) implements two different methods for optode-to-scalp co-registration of fNIRS measurements. fMRI and fNIRS data from three subjects are presented, and recommendations for adapting the protocol to test developmental and clinical populations are discussed. The current setup with adults allows scanning sessions for an average of approximately 40 min, which includes both functional and structural scans. The protocol outlines the steps required to adapt the fNIRS equipment for use in the magnetic resonance (MR) environment, provides recommendations for both data recording and optode-to-scalp co-registration, and discusses potential modifications of the protocol to fit the specifics of the available MR-safe fNIRS system. Representative subject-specific responses from a flashing-checkerboard task illustrate the feasibility of the protocol to measure whole-head fNIRS signals in the MR environment. This protocol will be particularly relevant for researchers interested in validating fNIRS signals against fMRI across the lifespan.

We present a method for simultaneously collecting fMRI and fNIRS signals from the same subjects with whole-head fNIRS coverage. The protocol has been tested with three young adults and can be adapted for data collection for developmental studies and clinical populations.

全頭部オプトードアレイと短距離チャンネルを用いたfMRIとfNIRSの同時測定データ収集

Functional near-infrared spectroscopy (fNIRS) is a portable neuroimaging methodology, more robust to motion and more cost-effective than functional ...