فك تشفير الصور السمعية باستخدام تحليل نمط Multivoxel

1. توظيف المشاركين

1. تجنيد 20 مشاركا.
   1. يجب أن يكون المشاركون يستخدمون اليد اليمنى وليس لديهم تاريخ من الاضطرابات العصبية أو النفسية.
   2. يجب أن يكون لدى المشاركين رؤية طبيعية أو مصححة إلى طبيعية للتأكد من أنهم سيكونون قادرين على رؤية الإشارات المرئية بشكل صحيح.
   3. يجب ألا يكون لدى المشاركين معدن في أجسامهم. هذا مطلب أمان مهم بسبب المجال المغناطيسي العالي الذي ينطوي عليه التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي.
   4. يجب ألا يعاني المشاركون من رهاب الأماكن المغلقة ، لأن الرنين المغناطيسي الوظيفي يتطلب الاستلقاء في مساحة صغيرة من تجويف الماسح الضوئي.

2. إجراءات ما قبل الفحص

1. املأ الأوراق المسحية المسحية.
2. عندما يأتي المشاركون لإجراء فحص الرنين المغناطيسي الوظيفي ، اطلب منهم أولا ملء نموذج شاشة معدني للتأكد من عدم وجود مؤشرات مضادة للتصوير بالرنين المغناطيسي ، ونموذج النتائج العرضية الذي يمنح الموافقة على فحص فحصهم من قبل أخصائي الأشعة ، ونموذج موافقة يوضح بالتفصيل مخاطر وفوائد الدراسة.
3. جهز المشاركين للذهاب إلى الماسح الضوئي عن طريق إزالة جميع المعادن من أجسامهم ، بما في ذلك الأحزمة والمحافظ والهواتف ومشابك الشعر والعملات المعدنية وجميع المجوهرات.

3. تقديم التعليمات للمشارك.

1. أخبر المشاركين أنهم سيشاهدون سلسلة من العديد من مقاطع الفيديو القصيرة داخل الماسح الضوئي. ستكون مقاطع الفيديو هذه صامتة ، لكنها قد تثير صوتا في "أذن أذنهم". اطلب من المشارك التركيز على هذه الصور السمعية وتشجيعها ، لمحاولة "سماع" الصوت بأفضل ما يمكن.
2. شدد على المشارك على أهمية إبقاء رأسه ثابتا طوال فترة الفحص.

4. ضع المشارك في الماسح الضوئي.

1. امنح المشارك سدادات أذن لحماية آذانهم من ضوضاء الماسح الضوئي وهواتف الأذن لارتدائها حتى يتمكنوا من سماع المجرب أثناء الفحص ، واجعلهم يستلقيون على السرير ورؤوسهم في الملف.
2. امنح المشارك كرة الضغط في حالات الطوارئ واطلب منه الضغط عليها في حالة الطوارئ أثناء الفحص.
3. استخدم وسادات الرغوة لتأمين رأس المشاركين في الملف لتجنب الحركة الزائدة أثناء المسح ، وتذكير المشارك بأنه من المهم جدا البقاء ثابتا قدر الإمكان أثناء المسح ، حيث أن أصغر الحركات تطمس الصور.

5. جمع البيانات

1. جمع المسح التشريحي عالي الدقة.
2. ابدأ المسح الوظيفي.
   1. مزامنة بداية عرض التحفيز مع بداية الماسح الضوئي.
   2. لتحقيق أخذ العينات الزمنية المتناثرة ، اضبط وقت اكتساب حجم التصوير بالرنين المغناطيسي على 2 ثانية ، مع تأخير 9 ثوان بين عمليات الاستحواذ على الحجم.
   3. اعرض مقاطع الفيديو الصامتة عبر جهاز كمبيوتر محمول متصل بجهاز عرض. المشارك لديه مرآة فوق عينيه ، تعكس شاشة في الجزء الخلفي من تجويف الماسح الضوئي.
   4. قم بمزامنة بداية كل مقطع فيديو 5 ثوان لتبدأ 4 ثوان بعد بدء الحصول على التصوير بالرنين المغناطيسي السابق. سيضمن ذلك الحصول على حجم التصوير بالرنين المغناطيسي التالي بعد 7 ثوان من بدء مقطع الفيديو ، لالتقاط النشاط الديناميكي الدموي الذي يتوافق مع منتصف الفيلم.
   5. قدم ثلاثة مقاطع فيديو صامتة مختلفة تستحضر صورا سمعية حية: جرس يتأرجح ذهابا وإيابا ، ومنشار يقطع شجرة ، وشخص يعزف على الكمان.
   6. في كل فحص وظيفي ، قدم كل مقطع فيديو 10 مرات بترتيب عشوائي. مع كل تجربة تدوم 11 ثانية ، سيؤدي ذلك إلى مسح ضوئي بطول 330 ثانية (5.5 دقيقة).
   7. إجراء 4 عمليات مسح وظيفية.

6. تحليل البيانات

1. تحديد منطقة الاهتمام (ROI).
   1. استخدم الفحص التشريحي عالي الدقة لكل مشارك لتتبع الفوكسل التي تتوافق مع القشرة السمعية المبكرة (الشكل 1). هذا يتوافق مع سطح الفص الصدغي ، المسمى المسطح الصدغي. استخدم السمات التشريحية لدماغ كل شخص لإنشاء قناع خاص بالقشرة السمعية.

الشكل 1: تتبع منطقة الاهتمام. تم تتبع سطح المسطح الصدغي على الصورة التشريحية عالية الدقة لهذا المشارك ، وهو موضح هنا باللون الأزرق. باللون الأخضر هو قناع التحكم في القطب الأمامي. سيتم استخدام هذه الفوكسل لتحليل MVPA.

2. المعالجة المسبقة للبيانات.
   1. قم بإجراء تصحيح الحركة لتقليل القطع الأثرية للحركة.
   2. قم بإجراء التصفية الزمنية لإزالة انجرافات الإشارة.
3. تدريب واختبار خوارزمية المصنف.
   1. قسم البيانات إلى مجموعات تدريب واختبار. سيتم استخدام بيانات التدريب لتدريب المصنف ، وسيتم استخدام بيانات الاختبار المتبقية لتقييم ما تعلمه. لتحقيق أقصى قدر من استقلالية بيانات التدريب والاختبار ، اترك البيانات من مسح وظيفي واحد كمجموعة اختبار.
   2. تدريب خوارزمية آلة ناقلات الدعم على بيانات التدريب المسماة من القشرة السمعية في كل موضوع. اختبر قدرة المصنف على تخمين هوية مجموعة الاختبار غير المسماة بشكل صحيح، وسجل دقة المصنف.
   3. كرر هذا الإجراء 4 مرات ، مع ترك كل فحص كبيانات اختبار في كل مرة. يسمى هذا النوع من الإجراءات ، حيث يتم استبعاد كل قسم من البيانات مرة واحدة ، التحقق المتبادل.
   4. اجمع بين دقة المصنف عبر 4 طيات التحقق المتقاطع من خلال حساب المتوسط.
4. الاختبار الإحصائي
   1. لتحديد ما إذا كان أداء المصنف أفضل من الصدفة (33٪) ، يمكننا مقارنة النتائج على مستوى المجموعة بالصدفة. للقيام بذلك ، اجمع الدقة لكل موضوع ، واختبر أن التوزيع يختلف عن الصدفة باستخدام اختبار Wilcoxon Signed-Rank غير البارامتري.
   2. يمكننا أيضا أن نسأل عما إذا كان أداء المصنف أفضل من الفرصة لكل فرد. لتحديد احتمالية مستوى دقة معين في بيانات الصدفة ، قم بإنشاء توزيع فارغ عن طريق تدريب خوارزمية MVPA واختبارها على البيانات التي تم خلط تسمياتها بشكل عشوائي. قم بتبديل التسميات 10,000 مرة لإنشاء توزيع فارغ لقيم الدقة، ثم قارن قيمة الدقة الفعلية بهذا التوزيع.
   3. لإثبات خصوصية المعلومات داخل القشرة السمعية ، يمكننا تدريب واختبار المصنف على فوكسيل من موقع مختلف في الدماغ. هنا ، سنستخدم قناعا للقطب الأمامي ، مأخوذ من أطلس احتمالي ومشوه ليناسب الدماغ الفردي لكل شخص.