تحقق في الدماغ باستخدام الرنين المغناطيسي الوظيفي في التوحد وإنتشار العضلة الشادة التصوير

الهدف العام من التجربة التالية هو فحص الروابط بين مناطق الدماغ المهمة للإدراك الاجتماعي في حالة التوحد. ويتم تحقيق ذلك باستخدام التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي وتصوير موتر الانتشار للدماغ لدى الأطفال والبالغين المصابين بالتوحد، من خلال تصميم تجارب FMRI مناسبة، ثم استقطاب مشاركين مصابين بالتوحد. يجب تحضير المشاركين بشكل كافٍ للإجراء من أجل الحصول على صور وظيفية وهيكلية عالية الجودة للدماغ.

تُعرض التجارب الوظيفية على المشارك داخل ماسح الرنين المغناطيسي (MRI) أثناء أداء مهمة محددة مسبقاً. وينتج عن صور الرنين المغناطيسي المكتسبة كمية كبيرة نسبياً من البيانات لكل تجربة. تُنقل بيانات التصوير العصبي المكتسبة إلى خادم الكمبيوتر الخاص بالمختبر، ثم تُعالج أولياً وتُخضع للتحليل الإحصائي عن طريق إنشاء نماذج.

بالإضافة إلى تحليل تنشيط الدماغ الأساسي، يتم فحص الاتصال الوظيفي والتشريحي لدى المشاركين من المصابين بالتوحد والمجموعة الضابطة باستخدام التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي (FMRI). وقد تم الحصول على نتائج تظهر انخفاضاً في التنشيط وضعفاً في الاتصال الوظيفي أثناء الإدراك الاجتماعي لدى المصابين بالتوحد. بالإضافة إلى ذلك، يشير تحليل بيانات تصوير موتر الانتشار (DTI) إلى وجود خلل في سلامة المادة البيضاء لدى المصابين بالتوحد.

يمكن لهذه الطريقة أن تجيب على أسئلة مهمة تتعلق بتنظيم الدماغ ووظائفه في اضطرابات طيف التوحد، وقد يؤدي ذلك في يوم من الأيام إلى تحديد علامة عصبية للتوحد. وتمتد آثار هذه التقنية نحو علاج التوحد، لأن تحديد الاتصال المتغير بين مناطق الدماغ قد يؤدي إلى تطوير علاجات جديدة لإصلاح تلك الروابط.

لذا، وعلى الرغم من إمكانية استخدام هذه الطريقة لتقييم الدماغ المصاب بالتوحد، إلا أنه يمكن استخدامها أيضًا في تقنيات أخرى، مثل دراسة الاضطرابات النمائية العصبية الأخرى، بالإضافة إلى كيفية تطور الدماغ الطبيعي. وبما أن إدخال الأطفال المصابين بالتوحد إلى ماسح MRI يعد أمرًا صعبًا نظرًا لأن بيئة الجهاز صاخبة، وهو ما يتسبب في حساسيتهم، فضلاً عن كونه مساحة ضيقة وقد تثير رهاب الأماكن المغلقة، وتعتبر بيئة غير مألوفة؛ فإن التوضيح المرئي لهذه الطريقة يعد أمرًا بالغ الأهمية عند تحضير الطفل المصاب بالتوحد.

يمكن أن يكون إجراء التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي (FMRI) صعباً، كما أن العديد من الأشخاص المصابين بالتوحد هم عادةً مفكرون بصريون. سيقوم طلاب الدراسات العليا من مختبري، دونا ميردو، ولورين ليبرو، ومارك بينيك، وهيدر وادزورث، بتوضيح هذا الإجراء. وقبل التسجيل في الدراسة، يجب أولاً إطلاع المشاركين المحتملين، وعائلاتهم في حالة المشاركين الأطفال، على تفاصيل الدراسة عبر الهاتف.

يجب أن يشمل ذلك أيضاً إجراء فحص لضمان استيفاء المشارك لمعايير الاشتمال الخاصة بالدراسة. وفي حال كان مؤهلاً، يتم توظيف المشارك المحتمل لإجراء فحص MRI في يوم ووقت مناسبين للمشارك وكذلك للباحثين ومركز التصوير. أرسل للمشارك نسخة من القصة الاجتماعية حول إجراء فحص MRI وتسجيلاً على قرص CD لضوضاء جهاز المسح.

يجب مراجعة هذه الإجراءات مع أولياء الأمور في حالة الأطفال لفهم إجراءات الدراسة بشكل أفضل قبل يوم الفحص، ولجعل المشارك أكثر ارتياحاً في بيئة التصوير بالرنين المغناطيسي (MRI). عند وصول المشارك وعائلته إلى مركز التصوير، قم باستقبالهم والإجابة على أي أسئلة قد تكون لديهم حول الدراسة والإجراء التجريبي. ثم قم بمراجعة وثائق مجلس مراجعة المؤسسة (IRB) قبل الحصول على الموافقة المستنيرة.

بعد ذلك، اصطحب المشارك إلى غرفة هادئة لإجراء الاختبارات النفسية العصبية، بما في ذلك اختبارات الذكاء والقدرة اللغوية ومدى استخدام اليد المهيمنة. ثم اطلب من المشارك التدرب على نسخ قصيرة من نماذج الدراسة باستخدام جهاز كمبيوتر محمول ليتعرف على التجارب. وبمجرد الانتهاء من جميع الاختبارات والتدريبات، اصطحب المشارك إلى جهاز تصوير بالرنين المغناطيسي وهمي لتقديم تجربة محاكاة لإجراءات الفحص بالتصوير بالرنين المغناطيسي.

تتمثل خطوة تحضيرية أخرى في تزيين جهاز التصوير بالرنين المغناطيسي (MRI) في مركز التصوير بملصقات وصور لحيوانات وشخصيات كرتونية سهلة الإزالة لجعل بيئة التصوير أكثر ملاءمة للأطفال. وعند عودة المشارك إلى مركز التصوير، اسمح له بفترة راحة قصيرة، ثم اطلب منه تعبئة استبيان السلامة الخاص بالرنين المغناطيسي. وقبل الدخول إلى غرفة التصوير، ضع جميع الممتلكات الشخصية في خزانة، ثم افحص الجسم للتأكد من خلوه من أي معادن.

بمجرد اكتمال الفحص المبدئي، يتم اصطحاب المشارك إلى غرفة المسح وجعله يجلس على سرير الماسح الضوئي، مع تزويده بسدادات للأذنين وسماعات رأس قبل أن يستلقي المشارك على سرير الماسح الضوئي. بعد ذلك، يقوم تقني الرنين المغناطيسي بوضع ملف الرأس متعدد القنوات فوق رأس المشارك وضبط المرآة الملحقة بحيث يمكن رؤية الصور المعروضة على شاشة الكمبيوتر. ثم يتم تغطية المشارك ببطانية وتوفير صناديق الاستجابة لليدين اليسرى واليمنى لاستخدامها أثناء مهام الرنين المغناطيسي الوظيفي (FMRI).

ضع أيضاً كرة الضغط المخصصة للطوارئ في مكان يسهل الوصول إليه حتى يتمكن الخاضع للفحص من الإشارة إذا أراد الخروج من الماسح الضوئي. وأخيراً، سيقوم تقني التصوير بالرنين المغناطيسي بدفع سرير الفحص إلى داخل كرة الماسح الضوئي والتأكد من أن الخاضع للفحص يشعر بالراحة قبل بدء عمليات المسح. يبدأ التقني جلسة المسح أولاً عن طريق الحصول على الصور الموضعية (Localizers) للتأكد من وضع رأس المشارك بشكل صحيح.

بعد ذلك، يتم إجراء مسح هيكلي عالي الدقة، والذي سيُستخدم في عملية التسجيل المشترك والمعايرة. وفي التحليلات اللاحقة، ومن أجل الحفاظ على تفاعل المشارك، يمكن للباحث عرض مقطع فيديو عليه أثناء هذا المسح. بعد ذلك، يتم ضبط معاملات التصوير المناسبة لجهاز المسح وتسلسل النبضات المستخدم.

يجب على الباحث مساعدة التقني في تحديد المقاطع الخاصة بالتصوير الوظيفي. هنا، يتم تحديد 17 مقطعاً بسماكة 5 مليمتر في المستوى المحوري المائل لضمان أقصى تغطية للدماغ بأكمله. الآن، تحدث عبر الميكروفون لإبلاغ المفحوص بأن التجربة على وشك البدء وإعطائه التعليمات الخاصة بالمهمة التي سيتم تنفيذها.

افتح أيضاً المهمة التجريبية على الكمبيوتر، والتي يجب أن تكون متزامنة لتبدأ بمحفز من الماسح الضوئي. يجب على المشارك الضغط على زر لبدء التجربة والمسح عندما يكون مستعداً لبدء المهام التجريبية، بما في ذلك المحفزات البصرية الثابتة والديناميكية، بالإضافة إلى المحفزات السمعية التي يمكن رؤيتها معروضة ومبرمجة هنا عبر برنامج ePrime. تأكد من مراقبة استجابات المشارك أثناء تسجيلها وعرضها على شاشة الكمبيوتر.

بعد التجربة الأولى، تحدث مع المشارك وقدم له ملاحظات حول أداء المهمة وحركة الرأس، وقم بتهيئته للتجربة التالية التي سيتم إجراؤها. وعند الانتهاء من جميع تجارب FMRI، يجب على الباحث توجيه الخاضع للتجربة للاستلقاء ساكناً ببساطة لمدة 12 دقيقة تقريباً، أثناء إجراء مسح DTI، ويمكن هنا عرض مقطع من فيلم مرة أخرى للتسلية. وبمجرد اكتمال جميع عمليات المسح، أخرج المشارك من الماسح الضوئي واسمح له باستعادة أي متعلقات قد تكون وُضعت في الخزانة.

بعد ذلك، اصطحبه أو اصطحبها إلى غرفة هادئة لإجراء جلسة استخلاص معلومات قصيرة. خلال جلسة استخلاص المعلومات، اسأل المشارك عن أدائه داخل الماسح الضوئي، وملاحظاته حول مستوى صعوبة المهام، بالإضافة إلى أي مشكلات أو مخاوف قد تكون قد ظهرت. كما يجب التأكد من شكر المفحوص على مشاركته في الدراسة.

وفي هذه الأثناء، يجب على اختصاصي الرنين المغناطيسي رفع جميع بيانات MRI وDTI المكتسبة على شبكة حاسوب محمية وفق معايير HIPAA. ويمكن للباحث بعد ذلك تسجيل الدخول إلى هذه الشبكة باستخدام كلمة مرور للوصول إلى البيانات ونقلها إلى خادم الأبحاث. وقبل البدء في التحليل، يجب تجهيل البيانات المكتسبة عن طريق إزالة أي معلومات تعريفية مثل الاسم وتاريخ الميلاد من ترويسة الصورة.

بعد ذلك، قم بتحويل البيانات إلى صيغة صور nifty لبدء المعالجة الوظيفية. ويمكن إجراء عمليتي المعالجة المسبقة واللاحقة للبيانات عبر برامج مثل التخطيط البارامتري الإحصائي أو SPM eight. ثم يجب قياس الاتصال الوظيفي لمهمة معينة عن طريق رسم مناطق الاهتمام أولاً واستخراج المخطط الزمني لإشارة FMRI من كل منطقة اهتمام لكل مشارك.

ثم قم بربط الإشارة من منطقة اهتمام (ROI) واحدة إلى الأخرى. كما يمكن فحص الاتصال التشريحي باستخدام بيانات DTI المكتسبة وبرنامج FSL. ويقوم التحليل الأولي باستخدام هذا البرنامج بفحص انتشار الماء في الدماغ واستخدامه كمؤشر لسلامة المادة البيضاء.

قد يتضمن التحليل الإضافي تصوير المسارات الليفية للمادة البيضاء، حيث يتم استنتاج التفاصيل المتعلقة بتوجه المسارات وبنيتها. وهنا، يمكن رؤية خرائط وظيفية تمثيلية تظهر زيادة في التنشيط كما هو ملاحظ في مهمة لغوية نمطية مثل استيعاب الجمل. يظهر التنشيط في التلفيف الجبهي السفلي الأيسر والثلم الصدغي العلوي الخلفي الأيسر، كما يمكن ملاحظة زيادة في تنشيط الثلمين الصدغيين العلويين الخلفيين في كلا الجانبين لدى المشاركين ذوي التطور العصبي النمطي أثناء عزو الحالات الذهنية.

بالنسبة للخرائط الأخرى، فقد تم تصحيحها وفقاً لمعدل الخطأ العائلي (FWE) مع قيمة P عتبية أقل من 0.05. نرى هنا بيانات من مهمة إدراك اجتماعي لدى مشاركين مصابين بالتوحد، حيث يظهر انخفاض ملحوظ في الاتصال الوظيفي، مما يشير إلى تزامُن التنشيط الدماغي بين المناطق الجبهية والصدغية. وأخيراً، يوضح هذا الشكل نتائج تتبع الألياف بتقنية DTI، والتي تظهر حزمة ألياف مادة بيضاء تمتد من الفص الصدغي إلى الوصل الصدغي الجداري.

كانت نقطة البداية لعملية تتبع الألياف العصبية (tractography) هي منطقة اهتمام (ROI) حددتها الإحصاءات المكانية القائمة على التتبع بأنها تمتلك قيمة FA أقل بشكل ملحوظ لدى البالغين الشباب المصابين بالتوحد مقارنة بالمشاركين الضابطين النموذجيين من نفس الفئة العمرية. يمكن أن يكون التصوير العصبي للأطفال صعباً للغاية، خاصة مع الأطفال المصابين بالتوحد، ولكن مع التدريب والتحضير الكافيين، يمكن تنفيذ تقنيات المسح هذه بنجاح. وأثناء محاولة إجراء فحوصات MRI مع أي مشارك، وبشكل خاص مع الأطفال، من المهم التأكد من أن تجربة المختبر ممتعة وإيجابية.

يمكن استخدام البيانات التي يتم الحصول عليها باتباع هذا الإجراء للإجابة على الأسئلة المتعلقة بعلوم الأعصاب. بالإضافة إلى ذلك، ومن خلال وضع الفرضيات والتحليلات المناسبة، يمكن استخدام هذه المعلومات للتعرف ليس فقط على الدماغ، بل وأيضاً على العلاقة بين الدماغ والسلوك. ولا تنسَ أن عملية التصوير بالرنين المغناطيسي (MRI) حساسة للغاية للحركة.

بالإضافة إلى ذلك، يجب اتخاذ الاحتياطات اللازمة لإزالة جميع المعادن من جيوب المشاركين ومن على أجسامهم قبل بدء الإجراء. بعد مشاهدة هذا الفيديو، سيكون لديك فهم جيد لكيفية استخدام التصوير العصبي بنجاح لدراسة الأطفال بشكل عام، والأطفال المصابين باضطرابات نمائية مثل التوحد.