在脑成像模态间转移认知任务：对fMRI研究中任务设计与结果解释的启示

以下实验的总体目标是展示任务设计如何影响 FMRI 研究结果的解释，尤其是在借鉴其他成像模态范式时。首先，需为感兴趣的认知或心理构念选择适当的任务，在本例中即为视觉失匹配范式。第二步是使用相同的刺激材料设计三种不同的视觉失匹配任务版本，从而导致志愿者在 FMRI 扫描期间调整其行为。

接下来，对fMRI数据进行分析，以定量评估不同任务版本之间大脑激活的差异。研究结果表明，通过适当的设计实验和数据分析，可以区分认知过程和运动过程。该方法有助于回答认知神经科学领域的一些关键问题，例如识别人类感知、认知和行为背后的神经基础。

我们最初产生这一方法的想法，是由于在将我们自己的研究结果与现有文献进行比较时，发现由于不同研究之间在任务设计和实验流程上存在细微差异，导致结果解释变得困难。首先，在设置任务之前，应选择适当的任务来探究感兴趣的认知或心理构念。接着，确定获得可靠脑反应所需的适当试验次数，以及刺激序列的时间安排，并务必考虑刺激开始与测量到的脑反应之间的血流动力学响应延迟。

下载并安装 ceq 软件，然后运行该软件，根据试验次数、刺激类型、持续时间及扫描参数，通过优化试验在实验过程中的分布来确定刺激呈现顺序。接下来，在适合向受试者呈现实验范式的程序中实施先前确定的刺激顺序。明确范式相关的所有信息，包括刺激类型、时间参数和受试者反应要求。

该范式为视觉oddball任务，可用于测量目标检测反应以及注意力对目标检测的影响。在被动版本中，可准备三种不同形式的oddball任务。在静默计数版本中，受试者仅观察视觉刺激，而不做出任何反应。

应指导受试者在心中默数目标刺激。该任务需要将注意力指向这些刺激，并进行辨别过程。最后，在需要做出反应的版本中，受试者应在看到目标刺激时按下反应按钮。

该任务需要集中注意力、进行辨别处理，并对目标刺激做出选择或产生反应。开始准备功能性磁共振成像实验，首先需布置扫描室。

将头部线圈的底部连接至扫描仪床体。随后在扫描仪、床体和垫子上放置清洁的保护罩。接下来，打开显示设备，用于向扫描仪内的受试者呈现实验范式，并通过手持按钮装置记录其反应。

然后打开用于运行实验范式的软件，并为日志文件输入一个名称。同时，在MR扫描仪数据库中注册受试者，并确保将要执行的MR序列已设置并准备就绪。在研究招募过程中，应对所有潜在受试者进行MRI禁忌症筛查。

然后，在受试者到达后，由经过培训的人员进行彻底的磁共振成像安全筛查。确保受试者身上无任何金属物品，并已取下腰带、手表、珠宝等饰物，以及硬币等口袋中的物品。待受试者准备就绪后，请其坐在扫描仪检查床上，并佩戴耳塞以保护听力。

然后让受试者舒适地平躺在扫描仪床面上，头部置于成像线圈内。使用小型垫枕固定受试者的头部，以最大限度减少扫描过程中的不必要头部移动。随后将头部线圈的上半部分盖在受试者头部上方，并插入连接器。

将一面镜子放置在头部线圈上方，使受试者能够看到位于其身后屏幕上的实验范式，同时提供紧急呼叫按钮以便在需要时停止扫描，以及响应装置。最后，在采集图像前将受试者移入扫描仪的孔洞中。首先确认受试者能否通过对讲系统听到实验人员的声音，并确保其体位舒适、已准备好开始扫描。随后进行定位扫描，以获取受试者头部在扫描仪中的位置。

接下来，进行高分辨率结构扫描，例如 MP rage 扫描。然后进行功能 MRI 扫描，完成视觉oddball任务的三个扫描序列。在各序列之间与受试者交流，提供任务指导和安慰，并确认其状态舒适且已准备好继续参与研究。

当所有结构和功能成像完成后，告知受试者实验已结束。然后进入扫描室，协助受试者离开扫描仪。选择一个适合分析所获取的fMRI数据的软件包。

首先应用标准预处理步骤，以准备用于进一步分析的数据。这些步骤可能包括运动校正、切片时间校正、图像配准、空间平滑、高通滤波时间滤波以及空间标准化。接下来进行统计分析时，首先需明确实验范式中所有事件的发生起始时间及持续时间。

这些也被称为解释变量或回归变量。然后设置对比以确定将比较哪些解释变量。例如，为了识别与目标刺激检测相关的特异性激活信号，可设置一个对比，指定目标刺激的激活程度大于非目标刺激。

对每位受试者及每种条件分别进行第一水平的统计分析。然后在获取多位受试者的数据后，采用第二水平或组水平分析对三种条件进行比较。该刺激与分析方法在与视觉oddball任务相关的脑区中诱发了明显的激活信号。

目标刺激与非目标刺激的对比显示，被动条件下无激活，但在计数条件和应答条件下均显示出激活，如图所示。计数条件相对于被动条件的显著激活可见于此处，而应答条件相对于被动条件的激活可见于此处。所有数据均表示目标刺激相对于频繁刺激的差异。

在两种条件下，补充运动区（SMA）均可见较低水平的对比激活，而中额回（MFG）的激活仅在“响应”条件下出现。观看本视频后，您应能够充分理解如何设计和实施功能性磁共振成像（fMRI）研究，并理解实验设计如何影响对结果的解释。请务必注意，进行fMRI研究可能存在极高风险，执行该方法时必须采取预防措施，例如对受试者进行彻底筛查。

此外，这些操作应始终由经过培训的人员进行。I.