Beurteilung der zerebralen Lateralisation bei Kindern mit Hilfe der funktionellen transkraniellen Doppler-Sonographie (fTCD)

Das übergeordnete Ziel dieses Verfahrens besteht darin, die funktionelle Lateralisierung der Sprache im Gehirn mithilfe einer kinderfreundlichen Methode zu bestimmen. Dies wird erreicht, indem zunächst Ultraschallsonden am Kopf angebracht werden, um die Durchblutungsgeschwindigkeit in der Arteria cerebri media jeder Gehirnhemisphäre zu überwachen. Der zweite Schritt des Verfahrens besteht darin, die Durchblutung zu überwachen, während die Versuchsperson eine sprachliche Aufgabe ausführt.

Der dritte Schritt des Verfahrens besteht darin, das durchschnittliche Doppler-Signal aus den linken und rechten Hemisphären über einen Zeitraum von Interesse zu extrahieren, in dem die Sprachaufgabe durchgeführt wurde. Der letzte Schritt des Verfahrens besteht darin, den Unterschied zwischen den Aktivierungen links und rechts zu untersuchen, um einen Seitenindex (Lateralisierungsindex) zu berechnen. Positive Werte deuten auf eine linke, negative Werte auf eine rechte Lateralisation hin.

Letztendlich können Ergebnisse erzielt werden, die dazu verwendet werden können, die Hemisphärenspezialisierung des Gehirns bei Kindern unterschiedlichen Alters oder bei Gruppen mit und ohne Entwicklungsstörungen zu vergleichen. Der Hauptvorteil dieser Technik gegenüber bestehenden Methoden, wie der funktionellen Magnetresonanztomographie, besteht darin, dass die Versuchsperson nicht stillhalten muss, und die Methode ist vergleichsweise kostengünstig und tragbar. Die Durchführung der Prozedur werden Georgina Holt und Nick Badcock demonstrieren, eine wissenschaftliche Hilfskraft und ein Postdoktorand aus meinem Labor.

Dieses Video demonstriert die Anwendung der funktionellen transkraniellen Doppler-Ultraschalluntersuchung (FTCD) zur Beurteilung der Sprachlateralisierung bei Kindern. Das System besteht aus einem Multi-DOPP mit Ultraschallsonden, die an einer Kopfhalterung befestigt sind, einem Stimulationscomputer, der verwendet wird, um dem Probanden Videos vorzuführen, sowie einem Tonaufnahmegerät für akustische Antworten. Richten Sie das Multi-DOPP ein, bevor der Teilnehmer eintrifft. Überprüfen Sie alle Anschlüsse gemäß der beiliegenden Beschreibung und des Produkthandbuchs, und stellen Sie sicher, dass die Grenzwerte so eingestellt sind, dass angemessene Ultraschallintensitäten verwendet werden.

Bevor eine Sitzung beginnt, ist es wichtig zu prüfen, ob das Kind eine Toilette benutigen muss, und das Kind bequem zu platzieren, da die Sitzungen zwischen 20 und 30 Minuten dauern und grobmotorische Bewegungen das Doppler-Signal stören können. Demonstrieren Sie den Doppler-Kopfhörer dem Teilnehmer mithilfe eines Spielzeugtieres. Stellen Sie sicher, dass das Kind bereit ist, den Kopfhörer aufzusetzen, und positionieren Sie ihn bequem und fest.

Schalten Sie das Multi-Do-System auf Pause, während Sie die Ultraschallsonden vorbereiten. Bedecken Sie jede Sonde großzügig mit Ultraschallgel, um während der DVD-Betrachtung durch das Kind den bestmöglichen Kontakt zwischen Sonde und Haut zu gewährleisten. Platziere die mit Gel bedeckten Sonden am Schläfenfenster des Schädels auf jeder Seite des Kopfes.

Vor dem Ohr, dort, wo der Knochen am dünnsten ist. Beginnen Sie mit dem Multi-Dopp und justieren Sie die Position der Sonden, um die Arteria cerebri media anzusprechen. Ein zufriedenstellendes Signal weist einen charakteristischen Klang und ein typisches visuelles Muster auf.

Dies ist ein Beispiel für ein visuelles Muster einer falsch positionierten Sonde. Beachten Sie, dass kein Ton vorhanden ist. Dies ist das charakteristische Merkmal.

Schwaches, schwappendes Geräusch des Herzschlags des Probanden von einer korrekt positionierten Sonde. Reduzieren Sie die Leistung so weit wie möglich und erhöhen Sie gegebenenfalls die Verstärkung, wobei ein gutes Signal beibehalten wird. Sobald die Signale beider Arteriae cerebri media zufriedenstellend sind, drehen Sie die akustische Ausgabe des Multis herunter, um dem Kind das dreistufige Verfahren anhand von Standbildern zu erklären.

In Ordnung, und nachdem wir uns ein wenig Video angesehen haben, werden Sie ein Symbol wie dieses sehen. Wissen Sie, was das ist? Fragezeichen?

Ja. Wenn Sie das Fragezeichen sehen, möchte ich, dass Sie mir erzählen, was im Video passiert ist. Sie können mir also so viel wie möglich darüber sagen, was die Pinguine gemacht haben, womit sie gespielt haben, was sie gegessen haben – alles, was Sie möchten. Und wenn Sie fertig sind, mir zu erzählen, was im Video geschehen ist, werden Sie ein Bild von einem Jungen sehen, der „Pst“ macht. Und wenn Sie das sehen, möchte ich, dass Sie ganz ruhig und still sind, aufhören zu sprechen und mir nichts mehr erzählen. In Ordnung.

Und warten Sie etwas ab, dann wird das Video wieder aktiviert. Starten Sie die Aufnahmegeräte und beginnen Sie. Die Testdurchführung funktioniert am besten, wenn ein Experimentator dafür verantwortlich ist, das Kind bei der Aufgabe zu halten und festzuhalten, was es sagt.

Was ist in jenem passiert? Er hat den Hut seiner Freundin aufgesetzt und ist hinausgegangen. Sehr gut.

Und welche Farbe hatte sein Hut und sein Schal? Großartig. Sehr gut. Gut gemacht.

Ein zweiter Versuchsdurchführer sollte das Multidop überwachen, um sicherzustellen, dass ein geeignetes Signal aufrechterhalten wird. Wenn das Signal erheblich gestört wird, unterbrechen Sie den Anzeigerechner und justieren Sie die Sonden neu, wobei gegebenenfalls mehr Gel aufgetragen werden muss.

Beobachten Sie das Verhalten des Kindes und stellen Sie sicher, dass es sich wohl und entspannt fühlt. Hier ist ein Beispiel für einen Durchlauf. Das Programm auf dem Stimulus-Computer gewährleistet eine präzise zeitliche Steuerung der Ereignisse und sendet einen Markierimpuls in die Doppler-Datendatei, um den Beginn der Sprachaktivierungsphase anzuzeigen.

Für dieses Verfahren mit Kindern erfassen wir 30 Durchgänge. Wir empfehlen mindestens 20 Durchgänge für eine genaue Schätzung der Lateralisierung. Sobald das experimentelle Verfahren abgeschlossen ist, beenden Sie die Mehrfachaufnahme und entfernen Sie die Sonden.

Verwenden Sie Tücher, um überschüssiges Gel vom Teilnehmer zu entfernen. Geben Sie dem Kind eine Belohnung, um sich für die Teilnahme zu bedanken. Hier ist eine saubere Datenaufzeichnung der rohen Blutflussgeschwindigkeit.

Während eines experimentellen Durchlaufs entspricht jeder sichtbare Puls einem Herzschlag. Der Ereignismarker, der den Stimulusbeginn anzeigt, wird grün dargestellt. Hier sehen Sie die Datenaufzeichnung für einen Teil der experimentellen Sitzung, bei dem das Signal schlecht war und zeitweise ausfiel.

Diese Abschnitte werden automatisch durch ein Artefakt-Ablehnungsverfahren aus der Aufzeichnung entfernt. Dieses Diagramm zeigt das durchschnittliche Signal über EPOCH für den linken Kanal und den rechten Kanal, gemittelt über alle akzeptablen Versuche. Für eine Gruppe von Teilnehmern ist die Sprachaktivierungsphase grün hervorgehoben.

Dieses Panel zeigt die Differenz der Dopplergeschwindigkeit (links minus rechts). Der für die Seitigkeitsberechnung relevante Zeitraum ist ebenfalls grün dargestellt. Der grau schattierte Bereich um die Differenzgeschwindigkeit stellt den Standardfehler des Mittelwerts dar, wenn der Vorgang beherrscht ist.

Diese Technik kann nach ihrer Entwicklung, wenn sie ordnungsgemäß durchgeführt wird, in etwa 30 Minuten angewendet werden. Diese Technik ebnete den Weg für Forscher der Entwicklungsneuropsychologie, um die zerebrale Lateralisierung bei Vorschulkindern zu untersuchen.