의식장애에 대한 fNIRS

기능적 근적외선 분광법(fNIRS)은 피질 조직 내 산소화 헤모글로빈(HbO)과 탈산소화 헤모글로빈(HbR)의 변화를 측정하는 비침습적 신경영상 기법입니다. 신경혈관 연결(NVC)을 통해 특정 뇌 영역의 신경 활동은 증가된 대사 요구와 국소적 뇌혈류 변화와 연관되어, HbO와 HbR 농도의 측정 가능한 변화를 초래합니다. 이러한 변화는 기능적 자기 공명 영상(fMRI)에서 측정되는 혈중 산소 농도 의존적(BOLD) 신호와 fNIRS에 의해 감지되는 광학 신호의 기초를 형성합니다.

심각한 뇌손상 환자의 의식 수준 평가는 여전히 임상적 도전 과제입니다. 표준 병상 평가는 주로 안구 운동, 운동 반응 또는 언어 출력과 같은 관찰 가능한 행동에 의존합니다. 이러한 행동이 뇌손상으로 손상될 때, 관찰 가능한 행동은 보존된 인지를 정확히 반영하지 못할 수 있습니다. 기능적 신경영상 연구는 행동 반응이 없더라도 의식 장애(DoC)로 진단된 일부 개인이 인지 과제 중 뇌 반응을 생성할 수 있음을 입증했습니다. 그러나 많은 신경영상 방법, 특히 fMRI는 전문 시설과 중환자실 외부의 환자 이동이 필요하기 때문에 중증 환자에서 시행하기 어렵습니다. fNIRS는 신경 활동과 관련된 혈역학적 반응을 측정하는 휴대 가능한 병상 방법을 제공하여 신경중환자실에서 사용에 적합할 수 있습니다.

본 연구는 병상 모니터링 중 구조화된 인지 패러다임을 시행하는 것의 fNIRS 신호 반응과 실행 가능성을 평가하기 위해 설계된 비치료적 관찰 파일럿 조사입니다. 연구는 두 단계로 진행됩니다.

첫 번째 단계에서, 프로토콜은 건강한 성인 참가자에게 시행되어 일련의 감각 및 인지 패러다임 동안 fNIRS 반응의 규모와 일관성을 특성화합니다. 이 데이터는 기준 반응 패턴을 확립하고 신뢰할 수 있는 혈역학적 신호를 생성하는 과제 조건을 식별하는 데 도움을 줍니다.

두 번째 단계에서, 정제된 프로토콜은 신경중환자실의 DoC 환자에게 시행되어 실행 가능성을 평가하고 이 집단에서 피질 혈역학적 반응에 대한 예비 관찰을 얻습니다.

fNIRS 모니터링 동안, 참가자는 다양한 수준의 감각 및 인지 처리를 참여시키도록 설계된 일련의 패러다임에 노출됩니다. 여기에는 체성감각 자극, 청각 처리 과제, 의미론적 언어 처리, 공간 탐색 심상 및 운동 심상이 포함됩니다. 과제는 신경 활성화와 관련된 혈역학적 변화를 감지할 수 있도록 과제와 휴식 기간을 교대로 하는 블록 설계로 제시됩니다.

본 파일럿 연구의 목표는 병상 fNIRS 모니터링이 이러한 패러다임 동안 신뢰할 수 있는 혈역학적 신호를 생성할 수 있는지, 그리고 프로토콜이 신경중환자실 환경에서 실행 가능하게 시행될 수 있는지 결정하는 것입니다. 이 연구의 결과는 DoC 환자의 뇌 활동을 평가하는 객관적 방법에 대한 향후 연구를 알리는 예비 데이터를 제공할 것입니다.