7T Anatomo-functionele karakterisering van structuren in het actieobservatienetwerk (7T-ATHENA)

Bij gezonde mensen is de functionele weergave van de hersenen van acties, uitgevoerd of waargenomen, afhankelijk van het Human Action Observation Network (AON). Verschillende studies hebben aangetoond dat AON -activering cruciaal is voor het begrijpen van acties en voor het onderen van imitatie door observatie van nieuwe motorische vaardigheden. De demonstratie van de activering van dit circuit bij patiënten met motorische aandoeningen heeft de weg geopend naar nieuwe revalidatieprotocollen op basis van de observatie van betekenisvolle acties gevolgd door hun uitvoering (observatie om te imiteren), vaak aangeduid als actieobservatietherapie (AOT). In het laatste decennium werd AOT op grote schaal gebruikt bij patiënten met volwassen beroertes en bij kinderen met cerebrale parese (CP). Over het algemeen tonen deze studies een significante motorische verbetering na therapie aan, die bij follow-up wordt gehandhaafd.

FMRI-onderzoeken naar functionele magnetische resonantie beeldvorming (fMRI) naar de effecten van AOT vonden een positieve correlatie tussen de functionele verbeteringen van handmatige vaardigheden van deze patiënten en de vergroting van bewegingsgerelateerde hersengebieden, wat suggereert dat AOT de activering van mechanismen van hersenplasticiteit kan bevorderen en Functionele reorganisatie van de corticale gebieden die verantwoordelijk zijn voor bewegingen. Onlangs hebben fMRI -onderzoeken aangetoond dat ook andere hersengebieden, zoals het cerebellum, de thalamus en de basale ganglia, tot de aon behoren.

Ondanks talloze studies over AON, zijn de fijnkorrelige details van dit complexe netwerk, vooral op subcorticaal niveau, en de wederzijdse interacties tussen verschillende hersengebieden zijn grotendeels onbekend. Bovendien zijn er geen studies beschikbaar op het niveau van het submillimeter met betrekking tot de betrokkenheid van subcorticale structuren. In vergelijking met lagere magnetische veldsystemen maakt ultrahoog veldmagnetische resonantie (UHF-MR) een opmerkelijke versterking mogelijk in termen van signaal / ruisverhouding (SNR). Deze significante toename van SNR levert een grote verbetering van alle beeldvormingsparameters op en kan worden benut dat de ruimtelijke en/of tijdelijke resolutie toeneemt. Bovendien helpen we bij 7T ook tot een empowered gevoeligheid van het signaal voor wijzigingen van de samenstelling van weefsel die kunnen worden vertaald in nieuwe of verbeterde contrasten, zoals gevoelige beeldvorming met vatbaarheid.

FMRI -techniek is een geavanceerde MR -methode die profiteert van het gebruik van UHF dankzij de positieve combinatie van verhoogde SNR en verhoogde gevoeligheid voor het effect van het contrast (BOLD -effect).

Er is aangetoond dat een toename van de ruimtelijke resolutie van UHF FMRI de functionele architectuur van de hersenschors op mesoscopische (submillimeter) schaal mogelijk maakt, waardoor corticale kolommen-laminar fMRI-profielen worden onthuld en subcorticale subcorticale structuren onthullen, Hun functionele selectiviteit voor externe stimuli en topografische organisatie en om de cortex te bestuderen. Bovendien maakt de toename van de gevoeligheid van fMRI bij 7T het mogelijk om statistisch significante functionele kaarten van hersenactivatie te verkrijgen, niet alleen in groepen van de proefpersonen, maar ook bij individuele onderwerpen en individuele gebeurtenissen, waardoor nieuwe perspectieven worden geopend in het gebruik van fMRI voor klinische doeleinden.

De huidige studie is bedoeld om 7T fMRI te gebruiken om de mechanismen van de functionele organisatie van het AON -circuit te begrijpen, en in het bijzonder de relatie tussen de hersenschors en andere structuren zoals de subcorticale kernen en het cerebellum, en om te onderzoeken hoe deze organisatie verandert in De aanwezigheid van laesies verworven op jonge leeftijd, zoals bij patiënten met hersenlaesies die ontstonden in de pre- of perinatale periode, zoals cerebrale parese (CP).

We zijn van plan om 28 gezonde menselijke onderwerpen en 12 adolescenten of jonge volwassenen in te schrijven met CP. Alle deelnemers zullen een 7 Tesla MRI -scan uitvoeren, met een functioneel en anatomisch toegewijd protocol en CP -patiënten zullen een uitgebreide klinische beoordeling hebben vóór het MRI -examen.

Het MR -protocol omvat 3D MR -sequenties met een zeer hoge ruimtelijke resolutie. In het bijzonder worden T1-gewogen sequenties met isotrope voxelgrootte van 0,8 mm gebruikt om kleine substructuren te benadrukken en te segmenteren, maar tegelijkertijd de naleving van de proefpersonen, met name van patiënten, bij het handhaven van de positie voor lange acquisitie, zonder introduceren te evalueren zonder te introduceren, zonder in te introduceren, zonder in te introduceren, zonder in te introduceren, zonder in te introduceren, zonder in te introduceren, zonder in te introduceren, zonder in te introduceren Bewegingsartefacten. Analoog worden 3D Flair -sequenties verkregen voor een gedetailleerde studie van laesies bij CP -patiënten.

FMRI-acquisities bij mensen worden uitgevoerd met behulp van Gradient-Echo Echo-Planar Imaging (GRE-EPI) -sequenties met ruimtelijke resoluties, afhankelijk van het doel van elke functionele serie en door beeldvormende versnellingstechnieken te gebruiken als zin en multi-band benaderingen. Voor de studie van functionele connectiviteit en het hele AON-circuit, uitgebreid van het cerebellum, zullen we de dekking van hele hersenen en relatief korte tijdelijke resolutie (1-1,5 seconden) bevoorrechten, met een ruimtelijke resolutie van 1,5 mm isotrope voxel. Aan de andere kant zullen we voor kleine substructuren en laminaire kolomstudies een fMRI-acquisitie optimaliseren met isotrope voxelgrootte van 0,7-0,9 mm.

Als functionele taak gebruiken we paradigma's die al zijn beschreven in eerdere studies en aangepast voor de 7T -scanner.

Visuele stimuli worden gepresenteerd in een binoculair gezichtsvermogen door middel van vloeibare cristal display (LCD) bril (visuastim-svga-resonantietechnologie, VS). Deelnemers observeren korte videoclips (elk 4 s duren), met unimanuele of bimanuele acties uitgevoerd door een acteur, vanuit een subjectief perspectief. De waargenomen acties bestaan ​​in het grijpen en gebruiken van verschillende gereedschappen (bijv. Hameren, met behulp van een schroevendraaier, het openen van een pot enz.) Of, als controleconditie, observatie van het statische initiële frame van elke clip. De objecten zijn van verschillende kleuren om visuele aanpassing te voorkomen. De visuele kenmerken van elke video zijn in evenwicht tussen de experimentele omstandigheden om de effecten van helderheid, contrast, scherpte en hoeveelheid visuele informatie te regelen. Tijdens de rustperiode moet de deelnemer bij afwezigheid van experimentele stimuli een wit kruis op een zwarte achtergrond fixeren. Tijdens de gehele fMRI-acquisitie worden de prestaties van het onderwerp visueel gecontroleerd door de experimentator en worden kinematische parameters opgenomen met behulp van MR-compatibele camera's.