ربط الاستجابات السلوكية لإشارات الرنين المغناطيسي الوظيفي من قشرة الفص الجبهي الإنسان: دراسة العمليات المعرفية عن طريق تحليل المهمة

الهدف العام من التجربة التالية هو دراسة إشارات التصوير بالرنين المغناطيسي (MRI) المتعلقة بالاستجابات الانتباهية للمثيرات البصرية. ويتحقق ذلك من خلال إجراء مسح للمشاركين أثناء تركيزهم على مثيرات اختبار ستروب العاطفي. وفي الوقت ذاته، يتم تسجيل استجابات الضغط على الأزرار تجاه هذه المثيرات، والتي تمثل مقياس السلوك الذي سيتم ربطه بالإشارات في الدماغ.

بالإضافة إلى ذلك، يتم تسجيل حركات عين الشخص الخاضع للتجربة بواسطة جهاز تتبع العين داخل الماسح الضوئي من أجل الحصول على مقياس للاختيار الانتباهي. وتُظهر النتائج التي تم الحصول عليها تنشيطاً في التلفيف الجبهي السفلي بناءً على تحليل الارتباطات بين السلوك وإشارة FMRI خلال مهمة الاستجابة للمؤثر. وتتمثل الميزة الرئيسية لهذه التقنية مقارنة بالتقنيات الأخرى، مثل التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني، في إمكانية إجراء المسح للأشخاص لمدة تصل إلى ساعتين.

يساعدنا هذا النظام على فهم المزيد عن تثبيط القشرة الجبهية. ويرتبط خلل هذا النظام بمختلف الأمراض العصبية، مثل اضطراب نقص الانتباه مع فرط النشاط (ADHD) ومتلازمة توريت. وقبل البدء في هذه التجربة، يجب على المشاركين المحتملين استكمال نموذج الموافقة على الدراسة بالإضافة إلى استبيان الفحص القياسي للتصوير بالرنين المغناطيسي (MRI) للمشاركين.

يجب استبعاد أي موانع لإجراء التصوير بالرنين المغناطيسي (MRI). وبمجرد اكتمال المعاملات الورقية، يتم تزويد المفحوص بجلسة تدريبية على مهمة antis. وفي هذه المهمة، يشير التثبيت الأخضر إلى تجربة pro secod.

وجّه المشارك للنظر إلى الهدف الذي يظهر في محيط الشاشة بزاوية بصرية تتراوح بين 8 إلى 10 درجات. تشير نقطة التثبيت الحمراء إلى تجربة COD عكسية؛ وجّه المشارك للنظر في المرآة في الاتجاه المعاكس للهدف الذي يظهر في محيط الشاشة مرة أخرى بزاوية بصرية تتراوح بين 8 إلى 10 درجات. على سبيل المثال، إذا ظهر الهدف على اليمين، يجب على الشخص النظر إلى اليسار.

بعد ذلك، قم بتقديم التدريب على مهمة ستروب العاطفية. هذا نموذج زائف مرتبط بالحدث، حيث يتم تراكب كلمات وصفية تشير إلى التعبيرات فوق صور لوجوه فردية. وتكون الكلمات إما متوافقة أو غير متوافقة مع العاطفة التي يظهرها الوجه.

في الصورة، قم بتوجيه المشاركين بشأن الأزرار التي يجب الضغط عليها للإبلاغ عن تعبير أو كلمة سعيدة، أو تعبير أو كلمة محايدة، أو تعبير أو كلمة حزينة. يجب أن تبدأ المهمة بشاشة تعليمات مكتوبة لمدة ثانية واحدة تذكر المشاركين بضرورة الإبلاغ عن تعبير الوجه أو الكلمة المكتوبة عن طريق الضغط على الزر المقابل بأسرع ما يمكن. ويلي ذلك ظهور صليب تثبيت لمدة ثانية واحدة، ثم محفزات الوجه لمدة 250 milliseconds، ثم صورة الاستجابة لمدة ثانيتين.

تُستخدم صورة الاستجابة لمنح المشاركين وقتاً لتسجيل استجاباتهم. ويبدأ العرض المرئي التالي لعلامة التثبيت بعد انتهاء صورة الاستجابة. قم بتضمين 15 تجربة تدريبية بمجموعات مختلفة من تعبيرات كلمات الوجه.

لبدء إعداد عملية المسح، قم أولاً بتشغيل جهاز عرض رقمي لعرض المحفز الحاسوبي كصورة مركزة على شاشة داخل تجويف جهاز التصوير بالرنين المغناطيسي (MRI). بعد ذلك، اصحب المشارك إلى غرفة الماسح وقم بتزويده بسدادات للأذن وسماعات رأس لتوفير الحماية السمعية.

اطلب من الشخص الخاضع للفحص الاستلقاء في وضعية الاستلقاء الظهري ووضع الرأس في مركز ملف الرأس (Head Coil). استخدم مهد الرأس (Cradle) لتثبيت وضعية جسم المشارك ورأسه باستخدام الوسائد أو الحشوات الرغوية لتوفير الراحة مع تقييد حركة الرأس. الآن، ضع ملف الرأس.

بعد ذلك، اطلب من الشخص الخاضع للاختبار إمالة رأسه بشكل مريح أثناء النظر للأمام مباشرة لرؤية المرآة التي تعكس الصورة المعروضة، ويجب أن تكون العينان في الوضع الأساسي قدر الإمكان للحفاظ على راحة المشارك طوال جلسة المسح، والتي قد تستمر لمدة تصل إلى ساعتين. اسأل المشارك عما إذا كانت الصورة المعروضة واضحة. إذا لم تكن حادة، فأعد ضبط العدسة لتحسين وضوح الصورة.

بعد ذلك، قم بمعايرة جهاز تتبع العين للتأكد من أن الكاميرا بالأشعة تحت الحمراء في الموقع الصحيح. إذا لم يكن الانعكاس على القرنية مثاليًا، يجب ضبط مصدر الأشعة تحت الحمراء أو إعادة محاذاة المرآة التي تعكس مصدر الأشعة تحت الحمراء بالقرب من موضع رأس المشارك. كما يجب سؤال الشخص الخاضع للتجربة عما إذا كان بحاجة إلى المزيد من الحشوات الرغوية أو الوسائد للحفاظ على هذا الموضع.

بمجرد اكتمال إعداد المعدات، ضع كرة الضغط الخاصة بالتواصل في حالات الطوارئ في يد المشارك اليمنى وصندوق الاستجابة في يده اليسرى. ضع أيضاً كبسولة فيتامين E على الجانب الأيمن من سماعات الرأس لأنها ستكون مرئية في المسوحات التشريحية ويمكن أن تساعد في التأكد من عدم انعكاس الصور من اليسار إلى اليمين. وأخيراً، ارفع السرير وقم بزلقه إلى مركز جهاز MRI.

بمجرد الدخول إلى غرفة التحكم، استخدم نظام الاتصال الداخلي للتأكد من استعداد المشارك لبدء جلسة المسح وشعوره بالراحة. كما يجب تذكير المشارك بأن أصوات جهاز المسح ستكون صاخبة. ابدأ بإجراء مسح تحديد الموقع (localizer scan).

ثم حدد سلسلة من المقاطع التشريحية التي تغطي الدماغ بأكمله. وعادةً ما يتم استخدام المقاطع المحورية المائلة. أخطر المشارك بالمدة التقريبية التي سيستغرقها المسح التشريحي.

يمكن أن تستغرق هذه العملية من ست إلى 10 دقائق اعتماداً على عدد المقاطع المحددة. وبدلاً من ذلك، يمكن إجراء المسح التشريحي بعد المسوحات الوظيفية. وبمجرد اكتمال المسوحات التشريحية، يتم تحديد تسلسل وظيفي وتذكير المشارك بتعليمات المهمة الخاصة بنموذج ستروب.

بعد ذلك، ابدأ بتشغيل الماسح الضوئي والنموذج التجريبي بشكل متزامن مع تسجيل جميع ضغطات الأزرار. تأكد من مراقبة وتسجيل مواضع العين الأفقية والرأسية للمشارك باستخدام جهاز تتبع العين بالأشعة تحت الحمراء حتى يمكن ربط هذه البيانات بالنموذج السلوكي. بعد ذلك، وجّه المشارك بأن نموذج anti Scho سيتم تنفيذه خلال عملية المسح التالية.

بعد ذلك، ابدأ عملية المسح باستخدام النموذج المتزامن. وبناءً على معايير التصوير المختارة، ستستغرق عملية المسح ما يقرب من ست دقائق. تجنب عمليات المسح الأطول لأن المبحوثين قد يغطون في النوم.

يمكن أن تستغرق جلسة التصوير هذه بأكملها من 60 إلى 120 دقيقة، اعتماداً على الوقت اللازم للإعداد والتعديلات الخاصة بكل موضوع وعدد المسوحات الوظيفية المطلوبة للتحليل. ويمكن تحليل البيانات التي تم الحصول عليها من هذه التجربة باستخدام أي حزمة تحليل FMRI، مثل brain voyage أو qx. كما هو موضح هنا.

تعد برامج A acne أو SPM من برامج تحليل FMRI الشائعة الاستخدام الأخرى. ويجب تركيب الخرائط الإحصائية المستمدة من البيانات الوظيفية فوق صور الدماغ التشريحية. وللقيام بذلك، استخدم أولاً النموذج الخطي العام أو GLM لتحديد مناطق الدماغ ذات الصلة وظيفياً، مع استخدام متنبئات منفصلة لكل حالة من حالات المهمة.

خلال نوعي عمليات المسح، استخدم المتنبئات التالية: تعليمات الوجه المتطابقة وغير المتطابقة وتعليمات الكلمات، وantis، وsecod، وpros secod. بعد ذلك، افحص كثافة الإشارة في جميع المناطق الجبهية المنشطة من تباينات GLM. ثم احسب إشارة BOLD المعيارية عبر جميع المشاركين وقارن تعبيرات الوجه غير المتطابقة مع الكلمات مع تعبيرات الوجه المتطابقة مع الكلمات.

ترتبط التعبيرات لكلا الحالتين في النهاية بأوقات الاستجابة التي تم جمعها في التجارب المستخدمة. بعد ذلك، تقوم النماذج العامة (GMs) بربط نشاط الدماغ لكل فرد بأوقات الاستجابة الخاصة به لتجارب محددة. وتظهر الصورة المعروضة هنا التلفيف الجبهي السفلي الأيسر أو IFG الذي تم تحديده وظيفياً باستخدام التباين بين حالة ستروب العاطفية غير المتوافقة مقابل حالة التكييف المتوافقة.

أثناء مجموعة تعليمات "الانتباه إلى الكلمة". نلاحظ هنا أنه عندما كان تعبير الوجه غير متوافق مع الكلمة العاطفية المتراكبة، أدى هذا عدم التوافق الناتج عن الإبلاغ عن الكلمة المكتوبة إلى إنتاج شدة إشارة BOLD أعلى. وفي الجانب الأيسر، أظهرت التعبيرات غير المتوافقة في الـ IFG تغيراً أكبر بكثير في إشارة BOLD مقارنة بالتعبيرات المتوافقة.

خلال تعليمات "الانتباه إلى الكلمة"، أظهر التباين بين الحالات غير المتطابقة والمتطابقة ارتباطاً إيجابياً بين أزمنة الاستجابة وكثافة إشارة BOLD. يمثل هذا الرسم البياني متوسط أزمنة الاستجابة وإشارة BOLD لعشرة أشخاص خلال كل حالة من الحالات الست. وهنا، يمثل الصف العلوي رسماً تخطيطياً لتسلسل التجارب في كتلة واحدة من التجارب.

يمثل القسم السفلي تصويراً لدالتي الاستجابة الهيموديناميكية من نوع غاما المستخدمتين في اكتشاف مناطق الدماغ المشاركة في تعبيرات الوجه العاطفية. وأثناء محاولة تنفيذ هذا الإجراء، من المهم تذكر تفقد الشخص الخاضع للفحص بين عمليات المسح وتذكيره بالبقاء ساكناً قدر الإمكان لتقليل الشوائب الناتجة عن الحركة بعد هذا الإجراء. ويمكن استخدام تقنيات أخرى مثل التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي لفحص تأثيرات التوقيت داخل التلفيف الجبهي السفلي.