7T Caracterização anatomo-funcional de estruturas na rede de observação de ação (7T-ATHENA)

Em humanos saudáveis, a representação funcional do cérebro de ações, executada ou observada, depende da Rede de Observação de Ação Humana (AON). Vários estudos demonstraram que a ativação da AON é crucial para o entendimento da ação e subservar a imitação pela observação de novas habilidades motoras. A demonstração da ativação desse circuito em pacientes com distúrbios motores abriu o caminho para novos protocolos de reabilitação com base na observação de ações significativas seguidas por sua execução (observação para imitar), geralmente encaminhada como terapia de observação de ação (AOT). Na última década, a AOT foi amplamente utilizada em pacientes com AVC para adultos, bem como em crianças com paralisia cerebral (PC). No geral, esses estudos demonstram uma melhoria motora significativa após a terapia, que é mantida no acompanhamento.

Os estudos funcionais de ressonância magnética (fMRI) sobre os efeitos da AOT encontraram uma correlação positiva entre as melhorias funcionais das habilidades manuais desses pacientes e o aumento das regiões cerebrais relacionadas ao movimento, sugerindo que a AOT pode promover a ativação de mecanismos de plasticidade cerebral e Reorganização funcional das áreas corticais responsáveis ​​por movimentos. Recentemente, os estudos de ressonância magnética demonstraram que também outras regiões do cérebro, como o cerebelo, o tálamo e os gânglios da base, pertencem à AON.

Apesar dos numerosos estudos sobre a AON, os detalhes de refrigeração fino dessa rede complexa, especialmente no nível subcortical, e as interações recíprocas entre diferentes regiões cerebrais são amplamente desconhecidas. Além disso, nenhum estudo está disponível no nível do submilimétrico referente ao envolvimento de estruturas subcorticais. Comparado com os sistemas de campo magnético mais baixo, a ressonância magnética de campo ultra-alta (UHF-MR) permite um ganho notável em termos de relação sinal / ruído (SNR). Esse aumento significativo no SNR produz uma grande melhoria de todos os parâmetros de imagem e pode ser explorado crescente resolução espacial e/ou temporal. Além disso, no 7T, também ajudamos a uma sensibilidade capacitada do sinal às modificações da composição do tecido que pode ser traduzida em contrastes novos ou aprimorados, como imagens ponderadas por suscetibilidade.

A técnica de fMRI é um método avançado de RM que se beneficia do uso da UHF, graças à combinação positiva de aumento do SNR e aumento da sensibilidade ao efeito que gera o contraste (efeito negrito).

Foi demonstrado que um aumento na resolução espacial do UHF fMRI permite descrever a arquitetura funcional do córtex cerebral em escala mesoscópica (sub-milímetro), portanto, revicando as colunas corticais de laminar, e para segmentar estruturas subcorticais, para explorar sua seletividade funcional a estímulos externos e organização topográfica e estudar o córtex. Além disso, o aumento da sensibilidade do fMRI no 7T permite obter mapas funcionais estatisticamente significativos da ativação cerebral não apenas em grupos de indivíduos, mas também em indivíduos e eventos individuais, abrindo novas perspectivas no uso da fMRI para fins clínicos.

O presente estudo pretende usar o 7T fMRI para entender os mecanismos da organização funcional do circuito AON e, em particular, a relação entre o córtex cerebral e outras estruturas, como os núcleos subcorticais e o cerebelo e explorar como essa organização muda em A presença de lesões adquiridas em tenra idade, como em pacientes com lesões cerebrais que surgiram no período pré ou perinatal, como a paralisia cerebral (CP).

Pretendemos matricular 28 sujeitos humanos saudáveis ​​e 12 adolescentes ou adultos jovens com PC. Todos os participantes realizarão uma ressonância magnética de 7 Tesla, com um protocolo dedicado funcional e anatômico e pacientes com PC terão uma avaliação clínica abrangente antes do exame de ressonância magnética.

O protocolo RM inclui sequências 3D de RM com resolução espacial muito alta. Em particular, sequências ponderadas em T1 com tamanho de voxel isotrópico de 0,8 mm são usadas para destacar e segmentar pequenas subestruturas, mas, ao mesmo tempo artefatos de movimento. Analogamente, as sequências de talento 3D são adquiridas para um estudo detalhado de lesões em pacientes com PC.

As aquisições de ressonância magnética em seres humanos são realizadas usando sequências de imagens de eco-planar de gradiente-eco (GRE-EPI) com resoluções espaciais, dependendo do alvo de cada série funcional e usando técnicas de aceleração de imagem como abordagens sensoriais e de várias bandas. Para o estudo da conectividade funcional e todo o circuito AON, abrangente do cerebelo, privilegiaremos a cobertura cerebral inteira e a resolução temporal relativamente curta (1-1,5 segundos), com uma resolução espacial de voxel isotrópico de 1,5 mm. Por outro lado, para pequenas subestruturas e estudos de coluna laminar, otimizaremos uma aquisição de fMRI com tamanho de voxel isotrópico de 0,7-0,9 mm.

Como tarefa funcional, usamos paradigmas já descritos em estudos anteriores e adaptados para o scanner 7T.

Os estímulos visuais são apresentados na visão binocular por meio de óculos de exibição cristal líquida (LCD) (tecnologia de ressonância visuastim-SVGA, EUA). Os participantes observam clipes de vídeo curtos (com duração de 4 s), mostrando ações unimanuais ou bimanuais executadas por um ator, de uma perspectiva subjetiva. As ações observadas consistem em agarrar e usar ferramentas diferentes (por exemplo, martelar, usar uma chave de fenda, abrir um frasco etc.) ou, como condição de controle, observação da estrutura inicial estática de cada clipe. Os objetos são de cores diferentes para evitar a adaptação visual. As características visuais de cada vídeo são equilibradas entre as condições experimentais para controlar os efeitos do brilho, contraste, nitidez e quantidade de informações visuais. Durante o período de descanso, na ausência de estímulos experimentais, o participante precisa fixar uma cruz branca em um fundo preto. Durante toda a aquisição de fMRI, o desempenho do sujeito é verificado visualmente pelo experimentador e os parâmetros cinemáticos são registrados usando câmeras compatíveis com MR.