Analisi di affidabilità test–retest di un metodo per la stima dell’accoppiamento neurovascolare mediante spettroscopia funzionale nel vicino infrarosso

Abstract

L’accoppiamento neurovascolare (NVC) regola il flusso ematico cerebrale locale in risposta all’attività neuronale. Sebbene la risonanza magnetica funzionale sia la tecnica di neuroimaging maggiormente impiegata per la stima di NVC, essa presenta diverse limitazioni, in parte superabili dalla spettroscopia funzionale nel vicino infrarosso (fNIRS). L’obiettivo di questo lavoro è valutare l’affidabilità test-retest di un metodo per la stima dell’NVC in condizioni di resting-state utilizzando l’fNIRS. Per raggiungere questo obiettivo sono stati reclutati 25 soggetti sani divisi in due gruppi. I soggetti di entrambi i gruppi sono stati sottoposti a due sessioni di acquisizione in giorni differenti ma allo stesso orario. Solamente per un gruppo si è verificata anche la riproducibilità del posizionamento della cuffia. Per questo controllo è stato sviluppato un programma in MATLAB basato sull’analisi delle distanze fra optodi frontali e nasion. Per testare l’NVC nei due giorni, sono stati analizzati due parametri: l’ampiezza (A) e il coefficiente di correlazione (R). L’affidabilità test-retest è stata quantificata tramite il coefficiente di correlazione intraclasse ICC (2,1). I risultati hanno mostrato che il gruppo sottoposto al controllo del posizionamento della cuffia presentava valori di NVC più stabili tra le due sessioni. Questi risultati evidenziano l’importanza di un accurato e riproducibile posizionamento degli optodi per ottenere misure di NVC affidabili e stabili nel tempo mediante fNIRS.

Neurovascular coupling (NVC) regulates local cerebral blood flow in response to neuronal activity. Although functional magnetic resonance imaging (fMRI) is the most widely used neuroimaging technique for estimating NVC, it presents several limitations, which can be partially overcome by functional near-infrared spectroscopy (fNIRS). The objective of this work is to evaluate the test-retest reliability of a method for estimating NVC in resting-state conditions using fNIRS. To achieve this goal, 25 healthy subjects were recruited and divided into two groups. Subjects in both groups underwent two acquisition sessions on different days but at the same time. Only for one group the reproducibility of the cap placement was also verified. For this control, a MATLAB program was developed based on the analysis of the distances between the frontal optodes and the nasion. To evaluate NVC reliability across the two days, two parameters were analyzed: amplitude (A) and the correlation coefficient (R). Test-retest reliability was quantified using the intraclass correlation coefficient, ICC (2,1). The results showed that the group subjected to the cap placement check presented more stable NVC values between the two sessions. These results highlight the importance of accurate and reproducible optode positioning to obtain reliable and stable NVC measurements over time using fNIRS.