Entendiendo el impacto del cabello y la piel en la tecnología fNIRS
Un estudio revela cómo los rasgos físicos afectan el monitoreo de la actividad cerebral usando fNIRS.
Meryem A Yücel, M. A. Yücel, J. E. Anderson, D. Rogers, P. Hajirahimi, P. Farzam, Y. Gao, R. I. Kaplan, E. J. Braun, N. Muqadam, S. Duwadi, L. Carlton, D. Beeler, L. Butler, E. Carpenter, J. Girnis, J. Wilson, V. Tripathi, Y. Zhang, B. Sorger, A. von Lühmann, D. Somers, A. Cronin-Golomb, S. Kiran, T. D. Ellis, D. A. Boas
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Tabla de contenidos
Las tecnologías vestibles están siendo cada vez más comunes en nuestra vida cotidiana, ayudándonos a rastrear nuestra salud y hábitos. Dispositivos como rastreadores de fitness y monitores de sueño nos ofrecen información continua y en tiempo real sobre cómo funciona nuestro cuerpo. Un avance interesante es la Espectroscopía Funcional de Infrarrojo Cercano (FNIRS), una forma segura de observar la actividad cerebral midiendo el flujo sanguíneo en el cerebro. A Medida que esta tecnología pasa de los laboratorios al uso diario, ofrece un gran potencial para el cuidado personal de la salud, la rehabilitación y el estudio de la función del cerebro en diferentes campos, como el deporte y el comportamiento social. Para beneficiarse completamente de la fNIRS, es crucial que esta tecnología esté disponible y sea adecuada para todos. Hacerla accesible ayudará a recopilar mejores datos e incluir a una amplia gama de personas en la investigación.
fNIRS y sus Desafíos
La fNIRS utiliza luz para recopilar datos sobre la actividad cerebral, pero factores como el cabello y la piel pueden afectar la calidad de estas Señales. Por ejemplo, el cabello grueso o oscuro puede absorber más luz, lo que significa que menos luz llega al cerebro. De manera similar, la piel más oscura también absorbe más luz, dificultando la obtención de lecturas precisas. Diferentes tipos y grosores de cabello también pueden afectar qué tan bien se adhieren los sensores al cuero cabelludo, llevando a señales de menor calidad. Este es un problema significativo cuando se trata de incluir a todo tipo de personas en la investigación.
Para mejorar la calidad de las mediciones de fNIRS, los expertos necesitan considerar cómo los diferentes tipos de cabello y piel pueden afectar la recolección de datos. Avanzar en el diseño de los sensores y crear guías estandarizadas puede ayudar a mejorar la calidad de las lecturas de fNIRS, haciéndolas más útiles para un grupo diverso de personas.
Resumen del Estudio
En un estudio reciente, los investigadores examinaron cómo Características a nivel de participante como tipo de cabello y piel, tamaño de cabeza, sexo y edad influenciaron la calidad de las señales de fNIRS. Trabajaron con 115 Participantes, midiendo la actividad cerebral mientras completaban tareas de descanso y movimiento. Los investigadores usaron procedimientos específicos para verificar y ajustar las características del cabello y la piel para obtener la mejor calidad de señal.
Al analizar estos datos, los investigadores pudieron ofrecer recomendaciones para futuros estudios de fNIRS, buscando un enfoque más inclusivo para la investigación y aplicaciones. También sugirieron una forma para que los investigadores compartan datos relevantes, lo que puede ayudar a futuros estudios a analizar cómo diferentes factores afectan las lecturas de fNIRS.
Participantes y Mediciones
El estudio involucró a 115 participantes, incluyendo más mujeres que hombres, con edades que oscilaban entre 18 y 89 años. Los investigadores usaron criterios específicos para seleccionar a los participantes, asegurándose de que no tuvieran antecedentes de trastornos neurológicos o estuvieran tomando medicamentos que pudieran afectar el estudio. Los participantes provenían de diversos contextos, reflejando diferentes razas y etnias.
Los investigadores utilizaron una gorra especial impresa en 3D con sensores colocados en áreas específicas de la cabeza donde la actividad cerebral es vital. Recopilaron datos de diferentes partes del cerebro, enfocándose particularmente en áreas relacionadas con el movimiento. Para asegurar resultados precisos, midieron cuidadosamente las características del cabello y la piel usando herramientas precisas. Se pidió a los participantes que completaran tareas mientras se registraba su actividad cerebral.
Mediciones de Cabello y Piel
Los investigadores evaluaron las características del cabello y la piel en detalle. Para la piel, midieron la pigmentación usando un dispositivo especial y categorizaron visualmente los tipos de piel según cuán sensibles eran a la luz solar. Para el cabello, utilizaron imágenes de alta resolución para analizar el grosor, color y otras propiedades. Categorizaron el cabello según su color, patrón de rizo y grosor, ya que estas cualidades pueden afectar significativamente la calidad de los datos recopilados.
Resultados: Impacto de las Características del Cabello y la Piel
El análisis mostró que las características del cabello afectaron fuertemente la calidad de las señales de fNIRS. Por ejemplo, tipos de cabello más oscuros o más gruesos correspondieron a una menor calidad de señal. De la misma manera, niveles más altos de pigmentación de la piel también llevaron a una peor calidad de señal. Estos hallazgos resaltan cómo los rasgos físicos pueden impactar el rendimiento de la tecnología de monitoreo cerebral.
Los investigadores también encontraron que el sexo y la edad jugaron un papel en la calidad de la señal. Por ejemplo, las mujeres generalmente mostraron diferentes calidades de señal en comparación con los hombres, posiblemente debido a diferencias en las características del cabello y el cuero cabelludo. A medida que los participantes envejecieron, algunos mostraron mejoras en la calidad de la señal, lo que podría relacionarse con cambios en la densidad del cabello y otros factores.
Recomendaciones para la Investigación Futura
Los investigadores enfatizaron la importancia de documentar las características de los participantes en los estudios de fNIRS para evitar sesgos y asegurar la inclusividad. Sugerieron que los investigadores deberían considerar las mediciones de cabello y piel como factores importantes al recopilar y analizar datos. Reconociendo cómo estos factores influyen en la calidad de la señal, los investigadores pueden mejorar la precisión y confiabilidad de sus hallazgos.
Además, adaptar el diseño de las gorras y sensores para acomodar mejor las diversas texturas y estilos de cabello puede llevar a una mejor recolección de datos. Esto incluye usar materiales que sean cómodos para los participantes y que ayuden a mantener los sensores en su lugar, así como explorar nuevas tecnologías que mejoren la adquisición de señales.
Abordando la Inclusividad en los Estudios de fNIRS
El objetivo de esta investigación es hacer que la tecnología fNIRS sea más inclusiva y refleje poblaciones diversas. Para lograr esto, los investigadores deben evaluar continuamente cómo las características de los participantes influyen en las mediciones. Deberían implementar métodos estandarizados para evaluar rasgos de cabello y piel y asegurarse de que sus hallazgos representen una amplia gama de individuos.
Al recopilar metadatos detallados sobre los participantes, los investigadores pueden ayudar a otros a entender cómo estos atributos físicos pueden afectar los resultados. Esto puede conducir a estudios más precisos y a una mejor comprensión de la función cerebral en diferentes grupos de personas.
Conclusión
En conclusión, el estudio destaca el impacto significativo de las características del cabello, la pigmentación de la piel, el sexo y la edad en la calidad de las señales de fNIRS. Para mejorar la inclusividad y precisión de futuras investigaciones de fNIRS, es crucial documentar exhaustivamente los factores a nivel de participante. Ajustar los diseños de las gorras y explorar nuevas tecnologías puede ayudar a los investigadores a recopilar mejores datos y ampliar el alcance de los estudios de monitoreo cerebral.
Al avanzar hacia prácticas más inclusivas, la fNIRS puede allanar el camino para aplicaciones más efectivas en neurociencia y atención clínica, beneficiando en última instancia a una mayor variedad de individuos.
Título: Inclusivity in fNIRS Studies: Quantifying the Impact of Hair and Skin Characteristics on Signal Quality with Practical Recommendations for Improvement
Resumen: Functional Near-Infrared Spectroscopy (fNIRS) holds transformative potential for research and clinical applications in neuroscience due to its non-invasive nature and adaptability to real-world settings. However, despite its promise, fNIRS signal quality is sensitive to individual differences in biophysical factors such as hair and skin characteristics, which can significantly impact the absorption and scattering of near-infrared light. If not properly addressed, these factors risk biasing fNIRS research by disproportionately affecting signal quality across diverse populations. Our results quantify the impact of various hair properties, skin pigmentation as well as head size, sex and age on signal quality, providing quantitative guidance for future hardware advances and methodological standards to help overcome these critical barriers to inclusivity in fNIRS studies. We provide actionable guidelines for fNIRS researchers, including a suggested metadata table and recommendations for cap and optode configurations, hair management techniques, and strategies to optimize data collection across varied participants. This research paves the way for the development of more inclusive fNIRS technologies, fostering broader applicability and improved interpretability of neuroimaging data in diverse populations.
Autores: Meryem A Yücel, M. A. Yücel, J. E. Anderson, D. Rogers, P. Hajirahimi, P. Farzam, Y. Gao, R. I. Kaplan, E. J. Braun, N. Muqadam, S. Duwadi, L. Carlton, D. Beeler, L. Butler, E. Carpenter, J. Girnis, J. Wilson, V. Tripathi, Y. Zhang, B. Sorger, A. von Lühmann, D. Somers, A. Cronin-Golomb, S. Kiran, T. D. Ellis, D. A. Boas
Última actualización: 2024-10-28 00:00:00
Idioma: English
Fuente URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.10.28.620644
Fuente PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.10.28.620644.full.pdf
Licencia: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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