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）

本手順の全体的な目的は、子供向けの手法を用いて、脳における言語の機能的な側性化を判定することです。まず、超音波プローブを頭部に当て、各脳半球の中大脳動脈における血流速度をモニタリングします。次に、被験者が言語タスクを実行している間の血流をモニタリングします。

手順の3番目のステップは、言語タスクが実施された関心期間における左右半球の平均ドップラー信号を抽出することです。手順の最終ステップは、左右の活性化の差を検討し、側性指数（laterality index）を算出することです。正の値は左側への偏位を、負の値は右側への偏位を示します。

最終的に、異なる年齢の子供たち、あるいは発達障害のあるグループとないグループの間で脳の側性化を比較するために利用できる結果を得ることができます。機能的磁気共鳴画像法（fMRI）などの既存の手法に対するこの技術の主な利点は、被験者が静止している必要がなく、また比較的安価でポータブルであることです。本手順の実演は、私の研究室のリサーチアシスタントであるGeorgina HoltとポストドクターのNick Badcockが担当します。

このビデオでは、子供の言語の側性化を評価するための機能的経頭蓋ドップラー超音波（FTCD）の使用方法を解説します。システムは、ヘッドセットに超音波プローブを取り付けたMulti DOPP、被験者にビデオを提示するための刺激提示用コンピュータ、および聴覚応答を記録するためのボイスレコーダーで構成されています。参加者が到着する前にMulti DOPPのセットアップを行ってください。付属のテキストおよび製品マニュアルに従ってすべての接続を確認し、適切なレベルの超音波が使用されるよう制限設定を確認してください。

セッションを開始する前に、お子様がトイレに行く必要があるかを確認することが重要です。セッションは20分から30分続き、粗大運動がドップラー信号に干渉する可能性があるため、お子様が快適な状態で臨めるようにしてください。おもちゃの動物を使って、参加者にドップラーヘッドセットを実演して見せてください。お子様が快くヘッドセットを装着することを承諾したことを確認し、心地よく、かつしっかりと固定して配置してください。

超音波プローブを準備している間、マルチドーズシステムを一時停止に切り替えます。子供がDVDを視聴している間に、プローブと皮膚の間で可能な限り良好な接触を維持できるよう、各プローブに超音波ジェルをたっぷりと塗布します。ジェルを塗布したプローブを、頭部の両側の頭蓋骨の側頭窓に当てます。

骨が最も薄い耳の直前で操作します。マルチドップラーを開始し、中大脳動脈の信号を捉えるようにプローブの位置を調整します。良好な信号には、特徴的な音と視覚的なパターンがあります。

これは、プローブの位置が不適切な場合に生じる視覚的パターンの例です。音が鳴っていないことに注意してください。これがこのパターンの特徴です。

適切に配置されたプローブから、被験者の心拍による低いフー音が聞こえます。良好な信号を維持しつつ、必要に応じてゲインを上げながら、出力を可能な限り下げてください。両側の中大脳動脈の信号が十分な状態になったら、マルチドップラーの音声出力を下げ、静止画を用いて子供に3段階の手順を説明してください。

それでは、ビデオを少し視聴すると、このような記号が表示されます。これが何であるか分かりますか？クエスチョンマーク（疑問符）ですね？

はい。クエスチョンマークが表示されたら、ビデオの中で何が起きたかを教えてください。ペンギンたちが何をしていたか、何で遊んでいたか、何を食べていたかなど、わかる限りのことを教えてください。そして、ビデオの内容を話し終えると、「しーっ」としている男の子の写真が表示されます。それが見えたら、本当に静かにして、じっとして、話すのをやめてください。いいですね。

少々お待ちください。間もなくビデオが再開されます。録画機器を起動し、開始してください。1人の実験者が子供に課題を継続させ、発言内容を記録する役割を担うことで、試験的なテストが最も効果的に行われます。

あちらでは何が起きたのでしょうか？彼は彼女の帽子をかぶって外出したのです。実に見事です。

彼の帽子とスカーフは何色でしたか？素晴らしい。とてもいいですね。よくできました。

次に、適切な信号が維持されていることを確認するため、実験者はマルチドームを監視してください。信号に著しい乱れが生じた場合は、ディスプレイコンピューターを一時停止し、必要に応じてゲルを追加しながらプローブを再調整してください。

子供の行動を観察し、心地よくリラックスしていることを確認してください。以下に1回の試行の例を示します。刺激提示用コンピュータのプログラムがイベントの正確なタイミングを管理し、言語活性化期間の開始を示すマーカーパルスをドップラーデータファイルに送信します。

子供を対象とした本手順では、30回の試行を記録します。正確な側性化推定のためには、最低20回の試行を推奨します。実験手順が終了したら、マルチレコーディングを停止し、プローブを取り外してください。

ティッシュを使用して、参加者の体に付着した過剰なジェルを取り除きます。参加してくれたことへの感謝として、子供にご褒美をあげてください。以下は、未加工の血流速度のクリーンなデータ記録です。

1回の実験試行において、視認できる各パルスは1回の心拍に対応しています。刺激開始を示すイベントマーカーは緑色で表示されています。ここでは、信号の状態が悪く、断続的に途切れていた実験セッションの一部のデータ記録を確認できます。

これらのセクションは、アーティファクト除去手順によって記録から自動的に削除されます。このプロットは、左チャンネルのEPOCHあたりの平均信号と、すべての許容可能な試行で平均化された右チャンネルを示しています。参加者グループにおいて、言語活性化期間は緑色で網掛けされています。

このパネルは、ドップラー速度の左辺から右辺を引いた差分を示しています。側性計算の関心期間は緑色で描かれています。差分速度を囲むグレーの網掛け領域は、熟練した状態における平均値の標準誤差を表しています。

この手法は、適切に習得すれば、実施に約30分を要します。本手法の確立により、発達神経心理学の研究者が就学前児童の大脳側性化を探索することが可能となりました。