Ocena lateralizacji mózgowej u dzieci z wykorzystaniem funkcjonalnego dopplerowskiego ultrasonografu przezczaszkowego (fTCD)

Ogólnym celem niniejszej procedury jest określenie funkcjonalnej lateralizacji języka w mózgu z wykorzystaniem metody dostosowanej do dzieci. Jest to realizowane poprzez najpierw przyłożenie głowic ultradźwiękowych do głowy w celu monitorowania szybkości przepływu krwi w tętnicy środkowej mózgu w każdej z półkul mózgu. Drugim krokiem procedury jest monitorowanie przepływu krwi podczas wykonywania przez uczestnika zadania językowego.

Trzecim krokiem procedury jest wyodrębnienie średniego sygnału Dopplera z lewej i prawej półkuli w okresie zainteresowania, w którym wykonywane było zadanie językowe. Ostatnim krokiem procedury jest zbadanie różnicy w aktywacji lewej i prawej półkuli w celu wyznaczenia indeksu lateralizacji. Wartości dodatnie wskazują na lateralizację lewostronną, a wartości ujemne na lateralizację prawostronną.

Ostatecznie można uzyskać wyniki, które pozwalają porównać lateralizację mózgu u dzieci w różnym wieku lub w grupach z zaburzeniami rozwojowymi i bez nich. Główną zaletą tej techniki w porównaniu z istniejącymi metodami, takimi jak funkcjonalny rezonans magnetyczny, jest fakt, że uczestnik nie musi pozostawać w bezruchu, a sama metoda jest stosunkowo tania i przenośna. Procedurę zaprezentują Georgina Holt i Nick Badcock, asystentka badawcza oraz postdoc z mojego laboratorium.

Niniejszy film zademonstruje zastosowanie funkcjonalnego przezczaszkowego Dopplera (fTCD) do oceny lateralizacji mowy u dzieci. System składa się z urządzenia multi DOPP z sondami ultradźwiękowymi przymocowanymi do opaski na głowę, komputera stymulującego, który będzie służył do wyświetlania filmów badanemu, oraz rejestratora głosu do zapisywania odpowiedzi słownych. Skonfiguruj urządzenie multi DOPP przed przybyciem uczestnika. Sprawdź wszystkie połączenia zgodnie z opisem w towarzyszącym tekście oraz instrukcji obsługi produktu i upewnij się, że ustawione limity gwarantują zastosowanie odpowiednich poziomów ultradźwięków.

Przed rozpoczęciem sesji należy sprawdzić, czy dziecko musi skorzystać z toalety oraz czy czuje się komfortowo, ponieważ sesje trwają od 20 do 30 minut, a ruchy motoryki dużej mogą zakłócać sygnał dopplerowski. Zaprezentzuj uczestnikowi zestaw słuchawkowy Dopplera, wykorzystując do tego zabawkę w kształcie zwierzęcia. Upewnij się, że dziecko chętnie założy zestaw słuchawkowy, a następnie ustaw go wygodnie i stabilnie.

Przełącz system multi do trybu pauzy podczas przygotowywania głowic ultradźwiękowych. Na każdą głowicę nałóż obfitą ilość żelu do badań USG, aby zapewnić jak najlepszy kontakt między głowicą a skórą, podczas gdy dziecko ogląda płytę DVD w celu ustalenia pozycji. Umieść pokryte żelem głowice w oknie skroniowym czaszki po każdej stronie głowy.

Tuż przed uchem, w miejscu, gdzie kość jest najcieńsza. Uruchom urządzenie multi dopp i dostosuj położenie sond, aby zestroić sygnał z tętnicą mózgową środkową. Satysfakcjonujący sygnał charakteryzuje się określonym wzorcem dźwiękowym i wizualnym.

Jest to przykład wzorca wizualnego powstałego w wyniku nieprawidłowego rozmieszczenia sondy. Należy zauważyć, że nie słychać dźwięku. Jest to cecha charakterystyczna.

Słabo słyszalne szumy bicia serca badanego, pochodzące z prawidłowo umieszczonej sondy. Zmniejszyć moc tak bardzo, jak to możliwe, zwiększając w razie potrzeby wzmocnienie, przy jednoczesnym zachowaniu dobrego sygnału. Gdy sygnały z obu środkowych tętnic mózgowych będą zadowalające, wyciszyć wyjście audio urządzenia i wyjaśnić dziecku trzystopniową procedurę, korzystając ze zdjęć.

Dobrze, a następnie, gdy obejrzymy fragment filmu, zobaczycie symbol taki jak ten. Czy wiecie, co to jest? Znak zapytania?

Tak. Kiedy zobaczysz znak zapytania, chcę, żebyś opowiedział mi, co działo się na filmie – opisz jak najwięcej informacji o tym, co robiły pingwiny, w co się bawiły, co jadły lub cokolwiek innego, co chcesz. A kiedy skończysz opowiadać o tym, co wydarzyło się na filmie, zobaczysz obrazek chłopca robiącego „ciiii”. Kiedy to zobaczysz, chcę, żebyś był bardzo cicho, pozostał w bezruchu i przestał mówić oraz nic więcej mi nie opowiadał. Dobrze?

Proszę chwilę poczekać, aż obraz wideo powróci. Uruchom urządzenia nagrywające i rozpocznij. Testy próbne przebiegają najlepiej, gdy jeden eksperymentator jest odpowiedzialny za utrzymanie uwagi dziecka na zadaniu oraz zapisywanie jego wypowiedzi.

Co się stało w tym przypadku? Założył kapelusz swojej dziewczyny i wyszedł. Bardzo dobrze.

A jakiego koloru była jego czapka i szalik? Świetnie. Bardzo dobrze. Dobra robota.

Po sekundzie eksperymentator powinien monitorować wielokanałowy pomiar, aby upewnić się, że utrzymywany jest odpowiedni sygnał. Jeśli sygnał zostanie znacząco zakłócony, należy zatrzymać komputer sterujący wyświetlaniem i ponownie ustawić sondy, w razie potrzeby nakładając więcej żelu.

Monitoruj zachowanie dziecka i upewnij się, że czuje się ono komfortowo i jest zrelaksowane. Oto przykład jednej próby. Program na komputerze stymulującym utrzymuje dokładny czas zdarzeń i wysyła impuls markera do pliku danych Dopplera, aby wskazać początek okresu aktywacji językowej.

W przypadku tej procedury z udziałem dzieci rejestrujemy 30 prób. W celu dokładnej oceny lateralizacji zalecamy przeprowadzenie minimum 20 prób. Po zakończeniu procedury eksperymentalnej należy przerwać wielokanałowy zapis i usunąć sondy.

Użyj chusteczek, aby usunąć nadmiar żelu z ciała uczestnika. Podaj dziecku poczęstunek w ramach podziękowania za udział. Oto czysty zapis danych dotyczący surowej prędkości przepływu krwi.

Podczas jednej próby eksperymentalnej każdy widoczny impuls odpowiada jednemu uderzeniu serca. Marker zdarzenia wskazujący początek stymulacji jest wyświetlany w kolorze zielonym. Tutaj widoczny jest zapis danych z fragmentu sesji eksperymentalnej, w którym sygnał był słaby i okresowo zanikał.

Sekcje te są automatycznie usuwane z zapisu przez procedurę odrzucania artefaktów. Wykres ten przedstawia średni sygnał w obrębie EPOCH dla kanału lewego oraz kanału prawego, uśrednione dla wszystkich dopuszczalnych prób. Dla grupy uczestników okres aktywacji językowej jest zaznaczony kolorem zielonym.

Ten panel przedstawia różnicę między lewą a prawą stroną w zakresie prędkości dopplerowskiej. Okres istotny dla obliczeń lateralizacji został również zaznaczony kolorem zielonym. Szary obszar zacieniowany wokół różnicy prędkości reprezentuje błąd standardowy średniej po opanowaniu metody.

Technikę tę można zastosować w około 30 minut, jeśli jest ona prawidłowo przeprowadzona po jej opracowaniu. Metoda ta utorowała drogę badaczom w dziedzinie neuropsychologii rozwojowej do badania lateralizacji mózgu u dzieci w wieku przedszkolnym.