Valutazione della lateralizzazione cerebrale nei bambini utilizzando funzionale ad ultrasuoni Doppler transcranico (fTCD)

L'obiettivo generale di questa procedura è determinare la lateralizzazione funzionale del linguaggio nel cervello utilizzando un metodo adatto ai bambini. Questo viene raggiunto applicando innanzitutto delle sonde a ultrasuoni sulla testa per monitorare la velocità del flusso sanguigno nell'arteria cerebrale media di ciascun emisfero cerebrale. Il secondo passaggio della procedura consiste nel monitorare il flusso sanguigno mentre il partecipante svolge un compito linguistico.

Il terzo passaggio della procedura consiste nell'estrarre il segnale Doppler medio dagli emisferi sinistro e destro durante un periodo di interesse in cui è stato eseguito il compito linguistico. L'ultimo passaggio della procedura è analizzare la differenza tra le attivazioni sinistra e destra per ricavare un indice di lateralizzazione. Valori positivi indicano una lateralizzazione sinistra, mentre valori negativi indicano una lateralizzazione destra.

In definitiva, si possono ottenere risultati utili per confrontare la lateralizzazione cerebrale in bambini di diverse età o tra gruppi con e senza disturbi dello sviluppo. Il principale vantaggio di questa tecnica rispetto ai metodi esistenti, come la risonanza magnetica funzionale, è che il partecipante non deve rimanere fermo, e il metodo è relativamente economico e portatile. A mostrare la procedura saranno Georgina Holt e Nick Badcock, un assistente di ricerca e un postdottorato del mio laboratorio.

Questo video illustrerà l'uso dell'ultrasonografia transcranica Doppler funzionale FTCD per valutare la lateralizzazione del linguaggio nei bambini. Il sistema è composto da un multi DOPP con sonde a ultrasuoni applicate a un auricolare, un computer per la presentazione degli stimoli che verrà utilizzato per mostrare video al soggetto e un registratore vocale per raccogliere le risposte uditive. Configurare il multi do prima dell'arrivo del partecipante. Verificare tutte le connessioni come descritto nel testo allegato e nel manuale del prodotto e assicurarsi che i limiti siano impostati per garantire l'utilizzo di livelli appropriati di ultrasuoni.

Prima di iniziare una sessione, è importante verificare se il bambino ha bisogno di andare in bagno e assicurarsi che sia a proprio agio, poiché le sessioni durano tra i 20 e i 30 minuti e i movimenti motori grossolani possono interferire con il segnale Doppler. Mostrare al partecipante il casco Doppler utilizzando un animale giocattolo. Assicurarsi che il bambino sia contento di indossare il casco e posizionarlo in modo comodo e sicuro.

Passare il sistema multi do in pausa durante la preparazione delle sonde ecografiche. Coprire ogni sonda con una generosa quantità di gel ecografico per mantenere il miglior contatto possibile tra la sonda e la pelle mentre il bambino guarda un DVD posizionato. Applicare le sonde ricoperte di gel sulla finestra temporale del cranio su ciascun lato della testa.

Poco davanti all'orecchio, dove l'osso è più sottile. Avviare il multi dopp e regolare la posizione delle sonde per insonare l'arteria cerebrale media. Un segnale soddisfacente presenta un suono caratteristico e un pattern visivo distintivo.

Questo è un esempio di un modello visivo derivante da una sonda posizionata in modo improprio. Si noti che non c'è alcun suono. Questa è la caratteristica.

Soffio lieve del battito cardiaco del soggetto proveniente da una sonda posizionata correttamente. Ridurre al minimo la potenza, aumentando il guadagno se necessario, mantenendo comunque un segnale adeguato. Una volta che i segnali di entrambe le arterie cerebrali medie sono soddisfacenti, abbassare l'uscita audio del multi doppler, quindi spiegare al bambino la procedura in tre passaggi utilizzando immagini statiche.

Ok, e poi dopo aver visto un po' di video, vedrai un simbolo di questo tipo. Sai cos'è? Un punto interrogativo?

Sì. Quando vedi il punto interrogativo, voglio che tu mi racconti cosa è successo nel video, quindi puoi dirmi tutto quello che riesci riguardo a ciò che facevano i pinguini, a cosa giocavano, cosa mangiavano, qualsiasi cosa tu voglia. E poi, quando avrai finito di raccontarmi cosa è accaduto nel video, vedrai un'immagine di un bambino che fa shh. E quando vedi quella, voglio che tu stia molto tranquillo e fermo, smetta di parlare e non mi dica più nulla. Va bene.

Aspetti solo un attimo e poi il video riprenderà. Avvii i dispositivi di registrazione e inizi. Il test della prova funziona meglio se un sperimentatore si occupa di mantenere il bambino concentrato sul compito e di registrare ciò che dice.

Che cosa è successo in quel caso? Ha messo il cappello della sua ragazza ed è uscito. Molto bene.

E di che colore erano il suo cappello e la sua sciarpa? Ottimo. Molto bene. Ben fatto.

Un secondo sperimentatore dovrebbe monitorare il multimetro per assicurarsi che venga mantenuto un segnale adeguato. Se il segnale dovesse risultare notevolmente disturbato, mettere in pausa il computer di visualizzazione e riaggiustare le sonde applicando ulteriore gel se necessario.

Monitorare il comportamento del bambino e assicurarsi che si senta a proprio agio e rilassato. Ecco un esempio di una prova. Il programma sul computer dello stimolo mantiene un'accurata temporizzazione degli eventi e invia un impulso marker al file di dati Doppler per indicare l'inizio del periodo di attivazione linguistica.

Per questa procedura con i bambini, registriamo 30 prove. Raccomandiamo un minimo di 20 prove per una stima accurata della lateralizzazione. Al termine della procedura sperimentale, interrompere la registrazione multipla e rimuovere le sonde.

Utilizzare garze per rimuovere il gel in eccesso dal partecipante. Dare al bambino una ricompensa per ringraziarlo della partecipazione. Ecco una registrazione pulita della velocità grezza del flusso sanguigno.

In un singolo tentativo sperimentale, ogni impulso visibile corrisponde a un battito cardiaco. Il marcatore di evento che indica l'inizio dello stimolo è visualizzato in verde. Qui è possibile osservare la registrazione dei dati per una porzione della sessione sperimentale in cui il segnale era debole e si interrompeva in modo intermittente.

Queste sezioni vengono automaticamente rimosse dal record mediante una procedura di rigetto degli artefatti. Questo grafico mostra il segnale medio su EPOCH per il canale sinistro e per il canale destro, mediato su tutte le prove accettabili. Per un gruppo di partecipanti, il periodo di attivazione del linguaggio è evidenziato in verde.

Questo pannello mostra la differenza tra la velocità Doppler di sinistra e quella di destra. Il periodo di interesse per il calcolo della lateralità è inoltre rappresentato in verde. L'area grigia ombreggiata che circonda la velocità differenziale rappresenta l'errore standard della media quando si è raggiunta la padronanza.

Questa tecnica può essere applicata in circa 30 minuti se eseguita correttamente dopo il suo sviluppo. Questa tecnica ha aperto la strada ai ricercatori in neuropsicologia dello sviluppo per esplorare la lateralizzazione cerebrale nei bambini in età prescolare.