Funktionelle Bildgebung mit Verstärkung, Eyetracking und Physiologische Überwachung

Summary

Diese Präsentation zeigt die Verwendung von fMRT neuronale Schaltkreise, dass der Entscheidungsprozess zugrunde liegen, zu studieren. Einfache Wahrnehmungs-Aufgaben sind mit appetitive und aversive Verstärkungen kombiniert werden, um zu untersuchen, wie die Ergebnisse Entscheidungsprozesse beeinflussen.

Abstract

Wir verwenden funktionelle Bildgebung (fMRI), um neuronale Schaltkreise, dass der Entscheidungsprozess zugrunde liegen, zu studieren. Um zu verstehen, wie die Ergebnisse Entscheidungsprozesse beeinflussen, sind einfache Wahrnehmungsleistungen mit appetitive und aversive Verstärkung kombiniert. Allerdings kann die Verwendung von Verstärkern wie Saft und airpuffs erstellen Herausforderungen für die fMRI. Reinforcer Lieferung kann dazu führen, Kopfbewegung, die Artefakte erzeugt in der fMRI-Signal. Verstärkung können auch zu Veränderungen in der Herzfrequenz und Atmung, die durch vegetative Bahnen vermittelt werden führen. Änderungen der Herzfrequenz und Atmung kann direkt Einfluss auf die fMRI (BOLD-Signal) in das Gehirn und kann mit Signal Veränderungen, die durch neuronale Aktivität verwechselt werden. In dieser Präsentation zeigen wir Methoden für die Verwaltung von Verstärkern in einer kontrollierten Art und Weise, für die Stabilisierung des Kopfes und zur Messung von Puls und Atmung.

Protocol

Aufstellbedingungen

Der erste Schritt in Lauf-und fMRI Experiment ist die Einrichtung und Überprüfung der Ausrüstung. Diese Schritte können in beliebiger Reihenfolge durchgeführt werden.

Signalkonditionierung - Der Scanner ist in einem elektrisch und magnetisch abgeschirmten Raum. Alle elektrischen Signale, die von der Leitwarte aus, um den Scanner Raum durch einen Filter-Panel an keine Frequenzen, die ein Artefakt im MR-Bild erzeugen könnten, zu entfernen.

Airpuff - Die airpuff Gerät liefert eine kontrollierte puff fester Druck und Dauer. Wenn auf das Auge gerichtet ist, ist diese aversive aber nicht traumatisch. Der Druckregler (WPI Pneumatische PicoPump) zu einer Quelle von Druckluft, die einen Lufttank werden konnten, aber wir benutzen Stallluft. Der Druck wird auf 30 psi eingestellt. Das Timing ist eingestellt, um eine 50 msec puff liefern. Das Magnetventil wird durch einen Computer gesteuert. Der Ausgang des Druckreglers ist das Thema durch einen 1:6-Zoll Kunststoffschlauch (Tygon) geliefert. Es ist wichtig, dass das Rohr nicht zu lang sein, sonst gibt es eine Verzögerung zwischen dem Magnetventil Öffnung und der Zeit, dass die Druckluft am Ende der Röhre ankommt. Aus diesem Grund sitzt der Druckregler im Inneren des Scanners Raum und die Steuersignale werden über einen Filter-Panel, um sicherzustellen, dass es keine Bildartefakte zugeführt.

Juice - Der Saft Dispenser steuert die Größe und Anzahl der Saft Tropfen geliefert bis zur Mündung durch ein Kunststoffrohr. Die Saft-Dispenser besteht aus einem Reservoir, einem Computer-gesteuerten Magnetventil und eine lange Röhre, Saft liefert, um das Thema. Alle elektronischen Komponenten befinden sich außerhalb des Scanners Zimmer und deswegen keine Artefakte in der MR-Signal. Die Saft-Dispenser (Crist Instruments) ist doppelt, indem Reservoir und Öffnen des Magnetventils gespült. Dann ist es die mit dem Betreff bevorzugte Getränk gefüllt. Das System ist vor dem Scannen, indem Sie ein Programm, das den Computer veranlasst, ein Strom von Prüfimpulse, dass die Ergebnisse in einigen Tropfen Saft auf das Thema der Auslieferung erzeugen getestet. Das Thema wird überprüft, ob der Saft fließt.

Biss bar - Head Bewegung erzeugt mehrere Artefakte in der fMRI Bild. In diesem Experiment erhalten Themen airpuffs die reflexive Bewegungen verursachen kann, und Saft, Schlucken erfordert. Zur Minimierung der Kopfbewegung, ist ein bitebar verwendet werden, um den Kopf zu stabilisieren. Die bitebar ist mit dem HF-Kopfspule angebracht. Jedes Thema hat eine passgenaue Mundstück aus thermoplastischem Material.

Pulsoximeter - FMRI Maßnahmen Blutoxygenierung (BOLD). Blutoxygenierung im Gehirn kann durch neuronale Aktivität beeinflusst werden, aber es kann auch durch den Herzschlag beeinflusst werden. Zur Messung Veränderungen in Sauerstoffversorgung im Zusammenhang mit dem Herzzyklus, verwenden wir ein Pulsoximeter zur Blutoxygenierung in der Fingerkuppe mit Hilfe eines Infrarot-Sensors zu messen. Das Pulsoximeter ist MR-kompatibel und sein Ausgangssignal wird durch einen Filter-Panel zur Leitwarte, wo sie digitalisiert und gespeichert auf dem Computer gespeist.

Atemgas-Monitor - Blood Oxygenation kann auch durch die Atmung beeinträchtigt werden. Wir messen die Atmung mit einem Atemgas-Monitor, die abgelaufen CO2-Werte misst. Die RGM ist MR-kompatibel und sein Ausgangssignal wird durch einen Filter-Panel zur Leitwarte, wo sie digitalisiert und gespeichert auf dem Computer gespeist.

Visuelle Stimulation - Eine Rückprojektion Panel ist an einem Ende des Scanners Bohrung nahe an das Motiv Kopf Standort. Themen Blick auf die Rückseite Leinwand durch einen Spiegel montiert auf der Oberseite des Kopfes Spule. Die Bilder werden auf die Rückseite Leinwand durch einen LCD-Projektor außerhalb des Scanners Raum befinden projiziert. Der Lichtstrahl des Projektors befindet sich in der Scanner-Raum durch eine HF-geschirmten Schlauch geleitet.

Eye Tracking - Es ist wichtig zu wissen, wo das Thema ist aus mehreren Gründen suchen. Augenbewegungen auf die Position der visuellen Reize auf der Netzhaut, die visuellen Reaktionen wirkt im Gehirn. Augenbewegungen kann auch als ein Mittel der mit dem Thema zeigen eine Verhaltensreaktion verwendet werden. Wir verwenden eine Methode namens "Infrarot-Video-EOG", um die Augen zu verfolgen. In diesem Verfahren wird eine Infrarot-Kamera benutzt, um die Schüler zu verfolgen. Der Infrarot-Sender und Kamera sind in ein Paar speziell Schutzbrille gebaut. Dies sind die gleichen Brillen, visuelle Stimulation sorgen. Die Daten aus der Brille wird von einem dedizierten Rechner, die Bilder des Auges wandelt in analoge Signale für horizontale und vertikale Augenposition verarbeitet.

Betreff Vorbereitung

Dokumentation und Consent & ndash; Vor dem Scannen müssen jedes Fach füllen mehrere Formen in Bezug auf Sicherheit und Zustimmung.

Experimental-Plan Sheet - Der Plan Blatt gibt die experimentelle Protokoll und die Pulssequenzen und in welcher Reihenfolge sie ausgeführt werden.

Körperliche Vorbereitung - Wenn das Motiv nun gescannt werden soll, eines der ersten Dinge, die sie tun, ist in Ohr-Stecker für ihr Gehör von den lauten und Hochfrequenz-Scanner Lärm zu schützen. Sie haben auch auf MR-kompatible Kopfhörer aufsetzen, um sowohl die Kommunikation mit den Themen in den Scanner und den Anweisungen und Feedback während des Scan-Sitzung zu liefern.

Das Thema stellt in ihr Sprachrohr, die 1 / 16 ^th Zoll-Linien für Saft Lieferung und Atemgas Überwachung beinhaltet.

Das Thema zieht sich und stellen Sie den MR-kompatible Brille für die visuelle Stimulation und Augenbewegungen Überwachung eingesetzt.

Das Thema liegt auf der Scanner-Bett und die HF-Spule ist über dem Kopf positioniert. Das Mundstück (bitebar) ist der HF-Spule an Kopfbewegung zu verhindern.

Die airpuff Schlauch (6.1 inch Tygon) liegt in der Nähe ein Auge positioniert mit flexiblen Schläuchen (loc-line).

Das Pulsoximeter Finger-Clip ist mit einem Finger befestigt und mit Klebeband.

Scanverfahren

Pulse-Sequenzen:

Structural: Wir verwenden T1-gewichteten Bildern (strukturelle Bilder), die eine klare Definition der Morphologie der Themen "Gehirn geben. Das Thema liegt passiv und bleibt so ruhig wie möglich in dieser Phase, die etwa 10 Minuten dauert.

Funktional: Wir verwenden T2-gewichteten EPI-Sequenzen (funktionelle Bilder), um Änderungen in Blutoxygenierung, die mit neuronalen Aktivität korreliert sind zu zeigen. Es ist in dieser Phase, dass das Thema, um den Saft, airpuff, und auditiven Reizen ausgesetzt ist.

Connectivity: Wir verwendeten Diffusions-gewichteten Bildern (DWI), strukturelle Verbindungen zwischen Hirnregionen zu bestimmen. Das Thema liegt einfach in dieser Phase unbeweglich.