सुदृढीकरण, Eyetracking, और शारीरिक निगरानी के साथ कार्यात्मक इमेजिंग

Summary

इस प्रस्तुति में fMRI का उपयोग करने के लिए तंत्रिका सर्किट कि निर्णय लेने आबाद अध्ययन को दर्शाता है. सरल अवधारणात्मक कार्य appetitive और aversive reinforcements के साथ संयुक्त जांच करने के लिए कैसे परिणामों निर्णय प्रक्रिया को प्रभावित.

Abstract

हम कार्यात्मक ब्रेन इमेजिंग (fMRI) का उपयोग करने के लिए तंत्रिका सर्किट है कि निर्णय लेने आबाद अध्ययन. यह समझने के लिए कैसे परिणामों निर्णय प्रक्रिया को प्रभावित करने के लिए, सरल अवधारणात्मक कार्यों appetitive और aversive सुदृढीकरण के साथ संयुक्त कर रहे हैं. हालांकि, जैसे रस और airpuffs reinforcers उपयोग fMRI के लिए चुनौतियों का बना सकते हैं. Reinforcer सिर आंदोलन, जो fMRI संकेत में कलाकृतियों बनाता वितरण पैदा कर सकता है. सुदृढीकरण भी दिल की दर और श्वसन में परिवर्तन है कि स्वायत्त रास्ते द्वारा मध्यस्थता कर रहे हैं करने के लिए नेतृत्व कर सकते हैं. दिल की दर और श्वसन में परिवर्तन सीधे मस्तिष्क में fMRI संकेत (बोल्ड) को प्रभावित कर सकते हैं और संकेत परिवर्तन है कि तंत्रिका गतिविधि के कारण कर रहे हैं के साथ चकित हो सकता है. इस प्रस्तुति में, हम एक नियंत्रित तरीके में reinforcers प्रशासन के लिए तरीकों का प्रदर्शन, सिर को स्थिर करने के लिए, और नाड़ी और श्वसन के लिए मापने.

Protocol

उपकरण सेटअप

चल रहा है और fMRI प्रयोग में पहला कदम स्थापित है और उपकरणों की जाँच. इन चरणों को किसी भी क्रम में किया जा सकता है.

सिग्नल कंडीशनिंग - स्कैनर एक विद्युत और चुंबकीय परिरक्षित कमरे में स्थित है. सभी बिजली के नियंत्रण कक्ष से स्कैनर कमरे में जा संकेतों एक फिल्टर पैनल के माध्यम से पारित करने के लिए किसी भी आवृत्तियों कि एमआर छवि में एक artifact बना सकता है निकालने के.

Airpuff - airpuff डिवाइस तय दबाव और अवधि का एक नियंत्रित कश बचाता है. जब आँख की ओर निर्देशित, इस aversive लेकिन गैर दर्दनाक है. संपीड़ित हवा है, जो एक हवा टैंक हो सकता है, लेकिन हम घर हवा इस्तेमाल कर सकते हैं का एक स्रोत के लिए दबाव नियामक (डब्ल्यूपीआई वायवीय PicoPump). दबाव 30 साई के लिए निकाला जाता है. समय के लिए एक 50 मिसे कश देने के लिए निकाला जाता है. solenoid वाल्व एक कंप्यूटर संकेत द्वारा नियंत्रित किया जाता है. दबाव नियामक के उत्पादन में एक 1/6th इंच प्लास्टिक ट्यूब (Tygon) के माध्यम से विषय दिया है. यह महत्वपूर्ण है कि ट्यूब हो सकता है या नहीं भी लंबे समय वहाँ solenoid खोलने और समय है कि संपीड़ित हवा को ट्यूब के अंत में आता है के बीच एक देरी हो जाएगा. इस कारण से, दबाव नियामक स्कैनर कमरे के अंदर बैठता है और नियंत्रण संकेतों को एक फिल्टर करने के लिए सुनिश्चित करें कि वहाँ कोई इमेजिंग कलाकृतियों पैनल के माध्यम से तंग आ चुके हैं.

रस - रस निकालने की मशीन के आकार और रस की संख्या बूँदें एक प्लास्टिक की ट्यूब से मुँह दिया नियंत्रित करता है. रस निकालने की मशीन एक जलाशय, कंप्यूटर नियंत्रित एक solenoid वाल्व, और एक लंबी ट्यूब है कि इस विषय में रस उद्धार के होते हैं. सभी इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों स्कैनर कमरे के बाहर हैं और इसलिए एमआर संकेत में कोई कलाकृतियों का परिचय. रस निकालने की मशीन (क्रिस्ट उपकरण) दो बार जलाशय को भरने और solenoid वाल्व खोलने से rinsed है. तो फिर यह विषय पसंदीदा पेय के साथ भरा है. प्रणाली एक प्रोग्राम है कि कंप्यूटर का कारण बनता है कि रस की कई बूँदें में परिणाम विषय के लिए दिया जा रहा है परीक्षण दालों की एक धारा उत्पन्न चलाकर पहले स्कैनिंग करने के लिए परीक्षण किया है. विषय पुष्टि है कि रस बह रहा है.

काटो बार - हेड आंदोलन fMRI छवि में कई कलाकृतियों बनाता है. इस प्रयोग में, विषयों airpuffs जो reflexive आंदोलनों पैदा कर सकता है, और रस जो निगलने की आवश्यकता प्राप्त करते हैं. सिर आंदोलन को कम करने के लिए, एक bitebar के लिए सिर को स्थिर करने के लिए प्रयोग किया जाता है. bitebar आरएफ सिर का तार करने के लिए जुड़ा हुआ है. प्रत्येक विषय के एक कस्टम - सज्जित मुखपत्र थर्माप्लास्टिक सामग्री से बना है.

FMRI उपायों रक्त oxygenation (बोल्ड) - पल्स oximeter. मस्तिष्क में रक्त के oxygenation neuronal गतिविधि द्वारा प्रभावित किया जा सकता है, लेकिन यह भी दिल की धड़कन द्वारा प्रभावित किया जा सकता है. हृदय चक्र से संबंधित oxygenation में परिवर्तन को मापने के लिए, हम एक नाड़ी oximeter का उपयोग करने के लिए एक अवरक्त सेंसर का उपयोग कर उंगलियों में रक्त oxygenation को मापने. पल्स oximeter एमआर संगत है और इसके उत्पादन में संकेत नियंत्रण कक्ष के लिए एक फिल्टर पैनल जहां यह डिजीटल है और कंप्यूटर पर संग्रहीत के माध्यम से तंग आ गया है.

श्वसन गैस की निगरानी - रक्त oxygenation भी श्वसन द्वारा प्रभावित किया जा सकता है. हम एक सांस गैस मॉनीटर है कि अवधि समाप्त हो सीओ 2 का स्तर उपायों के साथ श्वसन उपाय. RGM एमआर संगत है और इसके उत्पादन में संकेत नियंत्रण कक्ष के लिए एक फिल्टर पैनल जहां यह डिजीटल है और कंप्यूटर पर संग्रहीत के माध्यम से खिलाया है.

दृश्य उत्तेजना वापस प्रक्षेपण एक पैनल स्कैनर के एक छोर पर स्थित है विषय सिर स्थान के लिए करीब बोर. विषय वापस प्रोजेक्शन स्क्रीन के लिए देखो के माध्यम से एक दर्पण सिर कुंडली के शीर्ष पर घुड़सवार. छवियाँ स्कैनर कमरे के बाहर स्थित एक एलसीडी प्रोजेक्टर के द्वारा वापस प्रक्षेपण स्क्रीन पर पेश कर रहे हैं. प्रोजेक्टर से प्रकाश बीम स्कैनर कमरे के अंदर एक आरएफ परिरक्षित नली के माध्यम से निर्देशित है.

नेत्र ट्रैकिंग - यह पता है, जहां इस विषय के कई कारणों के लिए लग रही है महत्वपूर्ण है. नेत्र आंदोलनों रेटिना है, जो मस्तिष्क में दृश्य प्रतिक्रियाओं को प्रभावित करता है पर दृश्य stimuli की स्थिति को प्रभावित करते हैं. नेत्र आंदोलनों भी विषय एक व्यवहार प्रतिक्रिया से संकेत मिलता है के एक साधन के के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है. हम एक विधि बुलाया "अवरक्त वीडियो oculography" आँखों ट्रैक का उपयोग करें. इस विधि में, एक अवरक्त कैमरा शिष्य को ट्रैक करने के लिए प्रयोग किया जाता है. अवरक्त emitter और कैमरा चश्मे की एक जोड़ी विशेष रूप से डिजाइन में बनाया जाता है. ये एक ही चश्मे है कि दृश्य उत्तेजना प्रदान कर रहे हैं. चश्मे से डेटा है कि क्षैतिज और ऊर्ध्वाधर आंख की स्थिति के लिए अनुरूप संकेतों में आंख की छवियों को धर्मान्तरित एक समर्पित कंप्यूटर द्वारा संसाधित है.

विषय तैयारी

प्रलेखन और सहमति ndash, स्कैनिंग से पहले, प्रत्येक विषय के बाहर सुरक्षा और सहमति के बारे में कई प्रपत्रों को भरने चाहिए.

प्रायोगिक योजना शीट - योजना पत्रक प्रयोगात्मक प्रोटोकॉल और नाड़ी दृश्यों और जिस क्रम में वे चलाए जा रहे हैं निर्दिष्ट करता है.

शारीरिक तैयारी - जब इस विषय के लिए स्कैन किया जा करने के लिए तैयार है, पहली बातें वे करते हैं एक कान में डाल दिया है करने के लिए जोर से और उच्च आवृत्ति स्कैनर शोर से उनकी सुनवाई की रक्षा प्लग. उन्होंने यह भी एमआर संगत headphones पर दोनों संवाद करने के लिए और स्कैनर में विषयों के साथ डाल करने के लिए स्कैनिंग सत्र के दौरान निर्देशों और प्रतिक्रिया देने.

विषय अपने मुखपत्र, जो रस वितरण और श्वसन गैस निगरानी के लिए 1 / ¹⁶ वें इंच लाइनों में डालता है .

विषय पर डालता है और एमआर संगत दृश्य उत्तेजना और आँख आंदोलन की निगरानी के लिए इस्तेमाल किया चश्मे को समायोजित.

विषय स्कैनर बिस्तर पर झूठ और आरएफ तार उनके सिर पर तैनात है. मुखपत्र (bitebar) आरएफ का तार से जुड़ा हुआ है के लिए सिर आंदोलन को रोकने के के लिए.

airpuff टयूबिंग (1 / 6 इंच tygon) एक आंख के पास तैनात है लचीला टयूबिंग (नियंत्रण रेखा लाइन) का उपयोग.

पल्स oximeter उंगली क्लिप एक उंगली से जुड़ा हुआ है और टेप के साथ सुरक्षित.

प्रक्रिया स्कैनिंग

पल्स अनुक्रम:

स्ट्रक्चरल: हम T1 भारित (संरचनात्मक छवियाँ) छवियों है कि 'विषयों मस्तिष्क की आकारिकी की एक स्पष्ट परिभाषा देने का उपयोग करें . विषय निष्क्रिय झूठ और इस चरण है, जो के बारे में 10 मिनट तक रहता है के दौरान के रूप में संभव के रूप में में अभी भी बनी हुई है.

कार्यात्मक: हम टी 2 भारित महामारी दृश्यों (कार्यात्मक छवियाँ) का उपयोग करने के लिए रक्त oxygenation में परिवर्तन है कि तंत्रिका गतिविधि के साथ सहसंबद्ध होते हैं दिखाने . इस चरण के दौरान यह है कि इस विषय का रस, airpuff, और श्रवण उत्तेजनाओं से अवगत कराया है.

कनेक्टिविटी: हम प्रसार भारित छवियों (DWI) का इस्तेमाल करने के लिए मस्तिष्क क्षेत्रों के बीच संरचनात्मक कनेक्टिविटी निर्धारित है. विषय बस इस चरण के दौरान स्तब्ध निहित है.