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Articles by Matthew K. Belmonte in JoVE

 JoVE Neuroscience

組み合わせてコンピュータゲームベースの高密度脳波や赤外線視線追跡と行動実験


JoVE 2320 12/16/2010

1Department of Human Development, Cornell University, 2Social Sciences Division, University of Chicago, 3National Brain Research Centre, Manesar, India

コンピュータゲームベースの認知課題中に高密度脳波および視線データを記録するための手順が説明されています。認知課題を提示するビデオゲームを使用すると、実験的なコントロールを犠牲にすることなく、生態学的妥当性を高めます。

Other articles by Matthew K. Belmonte on PubMed

視覚的注意の選択と抑制過程の解剖学的解離

視空間的注意は、頭頂領域の活性化だけでなく、腹側後頭葉皮質における視覚活性の調節と関連付けられています。頭頂葉の中で、活性の局在は、個々の解剖学的構造の変化によって妨げられている。個々の機能のマップから派生した関心領域内のfMRIを使用して、我々は注目に上頭頂小葉、頭頂間溝、11健常成人における腹側後頭葉皮質の応答を調べた二国間の視覚刺激時の左と右視覚hemifieldsに指示された。頭頂の活性化が(P <0.009)同側補強し、上頭頂小葉が出席半視野の関数として活性の変調を示したされなかった腹側後頭葉皮質の活性化は、出席した半視野(P <0.006)、対側増強された。これらの知見は、腹側後頭葉皮質の関連刺激の空間的な増強が抑制、または無関係な刺激に向かって注目の再帰シフトの準備に関連付けられている頭頂応答によって補完されていることを示唆している。頭頂皮質における空間的注意システムは、対照的に、現在参加し刺激により、注意の潜在的なターゲットである刺激による同じ度に駆動することができます。

障害選択的注意と自閉症の代償処理の機能解剖学

自閉症では、選択的注意の生理学的指標であっても動作が損なわれていない状況で、異常であることが示されている。動作と生理の間のこの相違は、注意のいくつかの代償過程、自閉症の特性の認知表現型の病因に手掛かりを保持するかもしれない1つのアクションを示唆している。二国間の視覚的空間的​​注意のタスクを実行中に、自閉症スペクトラム障害と6正常対照群と6人の被験者は、機能的磁気共鳴画像法で検討した。健常者では、タスクは、優れた頭頂葉(P <0.001)、左中側頭回(P = 0.002)を含む皮質領域のネットワークで活性化を誘発、劣ったままに(P <0.001)と中央(P <0.02)正面脳回と、内側前頭回(P <0.02)。自閉症の被験者は対照的に、二国間の腹側後頭葉皮質(P <0.03)と線条皮質(P <0.05)で活性化を示した。タスクの条件内での関心領域の比較が出席し、右対条件(空間的注意の横方向のフォーカスの関数として自閉症の脳の活性化の調節が異常に左腹側後頭葉皮質に減少したことが示された参加から左P <0.03)が、異常に左頭頂間溝(P <0.01)に増加し、優れた頭頂葉(P <0.03)に異常変数。これらの結果は、神経とシナプスの開発の広範な欠陥が超覚醒の減少、選択の結果、ノイズやクロストークを起こしやすい上に接続された神経系を生成している自閉症のモデルの観点で説明されています。これらの低レベルの注意の特性はこのような弱い中央コヒーレンスなどの高次認知スタイルの発達の基礎かもしれません。

自閉症と脳の接続の異常な発達

脳の性差:自閉症を説明するためのインプリケーション

共感を予測し、それらの精神状態を推測し、適切な感情で、これらに応答することによって、エージェントの動作(通常は人)に応答する能力である。体系化を予測し、入力操作と出力の関係を分析し、そのようなシステムを管理するルールを推測することでnonagentive決定論的なシステムの動作に応答する能力である。人口レベルでは、女性は強くempathizersで、男性が強いsystemizersです。自閉症は男性のパターン(共感と強化された体系化障害)の極端を表している "極端男性脳"理論の仮説。ここでは、自閉症の神経解剖学の特定の側面でも典型的な男性の神経解剖学の極端であることが示唆された。

自閉症:社会の開発と分析脳にかぶせたウィンドウの

自閉症の神経生物学の理解が飛躍的に増加しているが、自閉症スペクトラム状態の診断がまだ行動の基準に完全にかかっている。自閉症は、したがって、最も生産的生物学的および心理的な理論の組み合わせを使用して近づいています。社会的機能、コミュニケーション、および制限と反復的な行動や興味の行動異常のトライアドは、共感するか、体系化のための優れた能力を持つとともに、人々の行動を支配する精神状態をモデル化する、または推論するための障害の容量によって心理的に説明することができますオブジェクトの動作を管理する規則。この共感·体系化理論は、このような執行機能や中央コヒーレンスの障害など他の心理的なモデルを説明し、低レベル、知覚処理をsubserving地域の異常に高​​い活性を持つとともに、社会的認知をsubserving脳領域の異常に低い活動の神経生物学的根拠があるかもしれません - ローカル対長距離接続機能の偏ったバランスに起因するかもしれないパターン。

聴覚イベント関連fMRI研究:自閉症児の検出を変更します。

自閉症は、コミュニケーションと社会的相互作用の障害、など、反復的なステレオタイプと、儀式的な行動の高レベル、および変更するために極端な抵抗を伴います。この後者の次元は、診断に必要な一方で、以下の研究上の注目を受けています。私たちは、自閉症で変更するには、この極端な抵抗は予期しない刺激の非定型的処理に根ざしていることを仮説を立て。我々は、これはまれにしかいないタスクの状態で、周波数逸脱した、複雑な小説の音を発生するの受動的検出に関連付けられている地域の脳の活動を決定するために聴覚事象関連fMRIを用いてテストされています。参加者は12 10だった - 自閉症と12年齢と性別をマッチさせた健常者のグループと15歳の子供に。逸脱の検出時に、両グループに共通する重要な活性化は、優れた時間と前頭脳回に位置していた。 "目新しさの検出"の間に、両グループは、上側頭回、側頭頭頂接合、スーペリア、下前頭脳回と帯状回の活動を示した。自閉症児は、逸脱と新規検出の両方の間に左の前帯状皮質の減少活性を示した。新型の検出時に、自閉症児にも両側側頭頭頂部と右劣ると中前頭領域で減少し活性化を示した。この研究は、自閉症の自動変化検出に関連した非定型の脳機能のERPの研究から、以前の証拠を確認します。異常が注目スイッチングと注意資源分布の役割を持つことが知られている皮質ネットワークが関与。これらの結果は、自閉症の抵抗を変更するには、 '基本的な生理学的過程に光をスローします。

アスペルガー症候群一卵性双生児:行動の違いは、脳の構造と機能の変化を反映

アスペルガー症候群の症状の不一致一卵性双生児のペアは、心理、形態計測、行動、機能イメージング法を用いて13.45歳で評価した。低機能ツインは全体より小さい脳が小さく、右小脳、過度に大きな左前頭葉を持っていて、ターゲット視覚刺激の高および低合同の正解の選択肢の間にほとんど差の活性化を明らかにしません。高機能ツインは、優れた前頭葉皮質の活性化の一般的に通常のパターンとを重ね、一致しない不正解に応じて前方不活性化と過剰な後部の一般的に自閉症のパターンを明らかに。形態計測の結果は、自閉症の脳構造と行動の間に知られている相関関係と一致していると、生理的な結果は、構造と機能との対応を示唆している。

遺伝学的およびニューラルネットワークの交差点で、脆弱X症候群と自閉症

自閉症、無主として理解病因としない集団全体のバイオマーカーと完全に行動診断、脆弱X症候群(FXS)、遺伝子発現と神経形態の明確な変更を加えて単一遺伝子疾患とは対照的である。それにもかかわらず、自閉症およびFXSの間に行動の重複が一部重複するメカニズムを示唆している。 FXSの単一遺伝子変異は、複雑な遺伝的およびニューラルネットワークのプロセスの内で再生方法を理解することは、自閉症研究のための目標を提案し、多くの特異な遺伝的症候群を自閉症に関連するための戦略を説明することができます。

共有する提供:自閉症の脳画像で一緒にヘッドを配置する方法

自閉症の神経画像のデータ共有は、科学的、技術的、社会的障害を示します。我々は、生データの派生データと推奨事項の比較のための要件を定義し、スペクトル構造と拡散テンソルイメージングおよびオプションの拡張機能を含む、コアプロトコルの概要を説明し、表現型の他の措置とし、遺伝学とイメージングを組み合わせたデータ共有方式のためdesideratumの複数形を概説前向き、混乱させるフリー規範的データの収集を提供し、データではなく、これらのデータに適用される分析ツールと方法のみならず共有と共同開発を拡張しています。これらの要件のテーマは、共通の基準が上に構築するためにこれらの研究所のために提供されていると同時に、個々の研究室の中で創造的なアプローチとリスクテイクを保存する必要があるということです。

ALLPATHS:全ゲノムのde NovoアセンブリガンMicroreads

新しいDNAシーケンシング技術は非常に短いを最大限に活用するために劇的に低コスト、需要、新しい分析方法でデータを提供し、彼らが生産することを読み取ります。我々は、全ゲノムショットガンからのde novoアセンブリの挑戦への最初の、理論的なソリューションを提供 "microreadsします。" 39 MB、最大サイズの11ゲノムのために、我々はイルミナ-Solexa読み取り、実際のモデルにしたペアは30ベースをシミュレート読み込みによって80倍の範囲から高品質のアセンブリを生成します。カンピロバクターと大腸菌の細菌のゲノムは単一の完全なコンティグを得、最適アセンブル、および大規模なゲノムは非常に接続され、正確されているアセンブリを得ることができます。アセンブリは、それによって前のゲノムアセンブリは欠席された情報を提供するなど、多型に起因するものと本質的な曖昧さを保持し、グラフ形式で表示されます。カンピロバクターと大腸菌の両方で、このアセンブリのグラフは、ゲノム全体を網羅する単一のエッジです。大規模なゲノムは、より複雑なグラフを生成するが、そのアセンブリ内の拠点の大半はほとんど常に完全である長辺に存在しています。我々は、データ、短い読み込まれたデータだけでなく、従来のシーケンスの読み込み、DNA配列のすべてのタイプに適用することができるゲノムアセンブリ用の一般的な方法について説明します。

重度の自閉症の行動と高口頭インテリジェンスとボーイのクロスモーダル絶滅

自閉症者からの事例報告では別のものから刺激の存在下で1モダリティからの刺激への意識の喪失を示唆している。ここでは、AM、重要な自閉症の行動は、優れた口頭および低性能能力の凹凸IQプロファイルと組み合わせて、誰に自閉症の13歳の少年の詳細な研究ではそのようなケースを文書化します。 AMのスピーチは、しばしば理解不能であり、彼の行動は、モータ常と衝動に支配されていますが、彼が入力するか、文字盤内で独立して指すことによって通信を行うことができます。シンプルで非常に顕著な視覚、聴覚、および触覚刺激を用いた一連の実験では、聴覚情報の処理のさまざまなレベルで他のモダリティを消滅するクロスモーダル絶滅の階層を示した。も注目をシフトし、維持の赤字を示しています。これらの結果は、自閉症のmonochannel知覚の証拠を提供し、より強い刺激駆動型の表現は弱い表現を消火、行動を支配する勝者総取りの処理はすべての一般的なパターンを示唆している。

高機能自閉症児における聴覚新規ターゲットへの脳は、Hyper-反応性

自閉症のコミュニケーションと社会的困難は、研究大きな注目を集めているが、他の主要な診断機能が、極端な反復的な行動、異常な、狭い利益には、あまり対処されています。また、これはまれな、新奇刺激の非定型的な処理に関連している可能性がある "変更への抵抗"として知られています。これは、感覚と神経レベルでテストすることができます。私たちの目的は、(i)自閉症スペクトラム条件(ASC)およびASCの次元の性質のテストとして自閉症の特徴の数で定量的に相関する脳の活性化パターンの(ii)試験児の聴覚ノベルティ検出とその神経基盤を調べることができました。本研究は、新規の聴覚検出パラダイム中にイベント関連fMRIを用いた。参加者は12 10だった - ASC、12年齢、IQと性別をマッチさせた典型的なコントロールのグループを持つ15歳の子供に。 ASCのグループは、新規ターゲット刺激に迅速に対応した。脳活動のグループの違いは主に複数のコントロールに比べASC​​グループに活性化された右前頭 - 運動前野、左の下頭頂領域を、関係する。両群ともに、ターゲット検出時に前頭前野領域の活性化が積極的に自閉症の特徴の数を測定する自閉症スペクトラム指数のスコアと相関していた。これらの知見は、自閉症のターゲット検出が優れた行動のパフォーマンス(より短い反応時間)ではなく、脳の領域のより広範なネットワークの活性化だけでなく、関連付けられていることを示唆している。このパターンは、通常の人口に及ぶ連続で自閉症の特徴の数は、定量的な変化を示しています。この知見は、狭い利益と臨床的に呼ばれるものを "同一性のために必要"を根底にある神経生理学的プロセスに光を当てることができます。

合成した自閉症のオーバーフロー

自閉症の家族における視覚的注意: "影響を受けない"同胞が非定型前頭葉アクティベーションを共有

社会的認知の彼らのより臨床的に明らかな異常は、基礎となる神経系の異常への洞察を提供することがあり、自閉症スペクトラムの条件を持つ人々(ASC)の関心と知覚のマニフェストの乱れに加えて。診断せずにASCの親戚で同じような自閉症の特徴は、臨床的に影響を受けると影響を受けない家族間の連続性を示唆している。

共分散を共感/体系化における性差:数学とMindreading以上

共感 - 体系化理論は、自閉症から正常な認知機能の変化に延びる認知特性の連続を想定した。形質を共感し、体系化に共分散データが交互に逆に、依存して独立した、性別に依存する(他の独立した、依存性1)の構造を示唆している。 144通常の大学生(65、男性、79女性)の合計は、目で読書マインド、埋め込まれた図と、ベントンの顔認識テストでは、自閉症スペクトラム指数、研究の桁の長さの比、フィールドの対策を完了し、一部はまた、完了した運動コヒーレンス閾値(64)のテストとNO-GO /行かない運動阻害(128)。共感と体系化の特徴は、女性に独立しましたが、男性に大きく依存する。男性では、研究分野で必要とされる体系化スキルのレベルは、直接に社会的なインタラクティブとmindreading赤字に関連していた、男性の社会的障害が長引くGO / NO-行くの応答時間と相関し、男性は共感の問題を解決するための戦略を体系化またはグローバルに適用する傾向が処理:迅速な知覚disembeddingは、顔の感情の高まり感度を予測した。女性では、フィールドに体系化のレベルは、男性の典型的な数字の比率と詳細向きで自閉症superioritiesにではなく、自閉症の社会やコミュニケーションの障害に関連していた、と知覚disembeddingは社会インタラクティブなスキルに関連していたけど顔の感情および視覚運動知覚の独立した。

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