Name: Transfert de tâches cognitives entre le cerveau modalités dimagerie: Implications pour la conception des tâches et linterprétation des résultats dans les études IRMf (Vidéo) | JoVE Journal
Uploaded: 2014-09-22T14:00:00.000+00:00
Duration: 10 min 9 s
Description: Découvrez comment concevoir des tâches cognitives pour l'IRMf en utilisant le paradigme visuel oddball. Cette méthode permet de différencier les processus cognitifs et moteurs et d'interpréter correctement les données d'activation cérébrale.

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REMARQUE: Le protocole de l&#39;étude a été approuvée par les sujets humains locaux du Conseil d&#39;examen à l&#39;université RWTH Aachen et a été réalisée en conformité avec la Déclaration d&#39;Helsinki. 1 Groupe de Conception <ol><li> Choisissez une tâche appropriée pour enquêter sur la construction cognitive / psychologique d&#39;intérêt. Utilisez la tâche excentrique visuelle (Figure 1) pour mesurer les réponses de détection de cibles et les effets de l&#39;attention sur la détection de cible. Cela permet d&#39;observer l&#39;influence des manipulations de travail sur les données d&#39;IRMf. </li><li> Utilisez trois versions de la tâche excentrique. <ol><li> Version passive: Demandez au sujet d&#39;observer des stimuli visuels. Ne pas détecter toute réponse. </li><li> Version muette de comptage: Demandez au sujet de compter les stimuli cibles. Cette tâche exige de diriger l&#39;attention vers ces stimuli et un processus sélectif. </li><li> Répondre Version: Demandez au sujet de pousser un bouton de réponse en voyant un tastimulus rget. Cette tâche exige une attention, les processus de discrimination, et la sélection / production d&#39;une réponse à des stimuli cibles. </li></ol></li><li> Le nombre approprié d&#39;essais requis pour une réponse robuste. Le rapport signal sur bruit dans les mesures IRMf est relativement faible et nécessite un certain nombre de réponses à la moyenne afin d&#39;étudier les effets d&#39;intérêt 9. Cela dépend de la tâche et relance modalité utilisée. 200 essais sont utilisés dans cette tâche, dont 40 sont des essais de cibles suffisamment pour provoquer une réponse robuste. </li><li> Déterminer les horaires pour la séquence de stimuli. Le calendrier de stimuli est crucial dans une étude IRMf pour l&#39;examen des taux de présentation 10. Considérons la réponse hémodynamique à retard entre le début du stimulus et la réponse mesurée du cerveau (figure 2). <ol><li> Maintenir un équilibre entre délivrant des stimuli suffisants dans un laps de temps raisonnable et permettre un échantillonnage suffisant de la res hémodynamiquesponse à chaque stimulus, y compris le retour à l&#39;état initial. Télécharger, installer et exécuter le logiciel de optseq. Optseq courir à distribuer de façon optimale les essais à travers l&#39;expérience en fonction du nombre d&#39;essais, la durée de relance et les paramètres de numérisation (temps de répétition et le nombre de volumes). </li></ol></li><li> Mettre en œuvre l&#39;ordre de stimuli (préalablement déterminée) dans un programme approprié pour présenter le paradigme du sujet. <ol><li> Indiquez toutes les informations pertinentes pour le paradigme en termes de type de stimuli, le calendrier et les réponses. NOTE: Programmation détails ne sont pas présentées ici parce que chaque paradigme aura des exigences différentes que différents logiciels de volonté. </li></ol></li><li> Mettre en place le programme qui fournira le paradigme expérimental de sorte qu&#39;il va commencer avec un déclencheur à partir du scanner. Ceci permet une synchronisation des données acquises et la séquence de stimuli présentés. </li></ol> 2. installation expérimentale de l&#39;environnement <ol><li> Prepare la salle du scanner. Connectez la partie inférieure de la bobine de la tête correcte à la vitre du scanner. Placez les capots de protection propres sur la vitre du scanner et coussins. </li><li> Utiliser un dispositif d&#39;affichage pour présenter le paradigme expérimental de l&#39;objet et enregistrer les réponses à l&#39;aide d&#39;un dispositif tenu à la main. Mettez le dispositif d&#39;affichage et un dispositif tenu à la main &quot;sur&quot;. </li><li> Démarrez le logiciel que prononcera le paradigme expérimental et fournir un nom pour le fichier journal. Le fichier journal contient des informations sur le calendrier des stimuli et des réponses apportées par le sujet. Utilisez ces informations pour analyser les données. </li><li> Créer l&#39;objet dans la base de données du scanner IRM. Enregistrer les données en utilisant un numéro d&#39;identification unique. Ne pas stocker le nom de l&#39;objet avec les données afin de garantir la vie privée. </li><li> Assurez-vous que les séquences d&#39;IRM à exécuter sont mis en place et prêt. Utilisez les séquences suivantes: un alignement de scanner pour obtenir la position des sujets de la tête à l&#39;intérieur de la bobine, une séquence EPI pour le fuimagerie nctional et MPRAGE pour une analyse structurelle haute résolution. </li></ol> 3 Sous réserve Arrivée et entrée au scanner <ol><li> Examiner l&#39;objet de contre-indications avec l&#39;IRM avant l&#39;expérience (par exemple, lors de la procédure de recrutement). <ol><li> Fournir des instructions de sécurité MR avant la numérisation. Effectuer le dépistage des sujets (par du personnel qualifié). Assurer la sécurité des sujets. Assurez-vous qu&#39;ils n&#39;ont pas de métal dans leur corps, ne pas avoir des dispositifs tels que les stimulateurs cardiaques et ne répond pas à tous les autres critères d&#39;exclusion. </li></ol></li><li> À l&#39;arrivée de sujets vérifier le questionnaire de dépistage et de confirmer leur compatibilité avant de poursuivre. </li><li> Expliquer la procédure expérimentale pour le sujet et offrir la possibilité de poser des questions. Demandez au sujet de signer les formulaires de consentement et la protection des données. </li><li> Si l&#39;expérience implique des tâches complexes nécessitant une formation, il est recommandé que le sujet effectue une pratique de fonctionner avant going dans le scanner. </li><li> Assurez-vous que le sujet est sans métal, sans pièces de monnaie, ceinture, montre et bijoux. Une fois confirmé, que le sujet dans la chambre d&#39;exposition. </li><li> Demandez au sujet de s&#39;asseoir sur le lit du scanner de porter des bouchons d&#39;oreilles. Les bouchons d&#39;oreille utilisées ici offrent une protection contre le bruit du scanner lors de la numérisation et permettent également à l&#39;enquêteur de communiquer directement avec le sujet de la salle de contrôle. Dans certains établissements écouteurs sont utilisés pour la communication avec le sujet. </li><li> Demandez au sujet de s&#39;allonger sur la vitre du scanner. Offrez l&#39;objet d&#39;un coussin d&#39;aller sous les genoux pour réduire les maux de dos. Le confort de l&#39;objet est important pour leur bien-être et la qualité des données. Mouvement résultant de l&#39;inconfort aura un impact négatif sur les données d&#39;imagerie et la distraction causée par l&#39;inconfort va influencer la performance de la tâche. </li><li> Placez la partie supérieure de la bobine de la tête sur la tête du sujet et de brancher les connecteurs. Placez le sujet217; s la tête de manière appropriée dans la bobine de la tête. Alignez le petit marqueur sur la bobine de la tête le long des sourcils des sujets. S&#39;assurer que le sujet est couché droite et confortable. La surface de la batterie ne doit pas toucher le visage (par exemple, en appuyant sur ​​le nez). </li><li> Fixer la tête du sujet avec coussinets pour réduire au minimum les mouvements de tête pendant le balayage. Mouvements de tête ont un impact négatif sur la qualité des données. </li><li> Placez un miroir au-dessus de la bobine de la tête pour le sujet pour voir le paradigme expérimental affichée sur l&#39;écran derrière. Assurer le sujet peut voir tout l&#39;écran. Déplacer le miroir monté selon la position de l&#39;objet. Sujets avec des lunettes doivent porter des lunettes compatibles MR. La plupart des installations de recherche IRM ont des lentilles ou des lunettes compatibles. Dans ce cas, les objectifs à monture compatibles IRM sur le cadre qui tient le miroir. Détermination du titre de la lentille avant que le sujet approprié entre dans la chambre d&#39;exposition. </li><li> Distribuez l&#39;objet d&#39;un bouton d&#39;appel d&#39;urgence to arrêter la numérisation si nécessaire. Assurez-vous que le sujet sait où le bouton est et qu&#39;ils peuvent facilement atteindre. </li><li> Déplacer l&#39;objet à l&#39;entrée de l&#39;alésage du scanner. Demandez au sujet de fermer les yeux pendant cette procédure. Aligner la lumière avec les petites marques sur la bobine de la tête pour établir la position correcte. </li><li> Déplacez le sujet dans l&#39;alésage du scanner jusqu&#39;à ce que l&#39;écran affiche «0 mm». Cela signifie que la tête de l&#39;objet est à l&#39;isocentre du scanneur. </li><li> Distribuez le sujet le dispositif de réponse. </li></ol> 4 Procédure expérimentale <ol><li> Vérifiez si le sujet peut entendre l&#39;expérimentateur via l&#39;interphone et que le sujet est à l&#39;aise et prêt à commencer. </li><li> Effectuer une analyse d&#39;alignement de piste pour obtenir la position de la tête de l&#39;objet dans le scanner. Utiliser ce pour positionner le champ de vision de toutes les mesures restantes afin de déterminer les parties du cerveau à mesurer. </li><li> Première pperformance des services d&#39;une analyse structurelle haute résolution. Ouvrez le MPRAGE séquence / programme et positionner le champ de vision. Assurez-vous la tête de l&#39;ensemble du sujet se trouve dans le champ de vision. Paramètres MP-RAGE: TR / TE = 2250 / 3,03 ms, angle de bascule = 9 °, 176 tranches sagittales, FOV 256 x 256 mm, 64 x 64 matrice, la taille de voxel de 1 x 1 x 1 mm). </li><li> Que le sujet sait que l&#39;analyse va commencer et ensuite commencer la mesure. </li><li> Effectuer une analyse de l&#39;IRM fonctionnelle. <ol><li> Ouvrez la séquence EPI sur l&#39;ordinateur de scanner et d&#39;aligner le champ de vision afin de couvrir l&#39;ensemble du cerveau. Paramètres du PEV: 33 tranches, épaisseur de coupe de 3 mm, champ de vision de 200 x 200 mm, 64 x 64 matrice, temps de répétition de 2000 ms, temps d&#39;écho 30 ms, angle de bascule 79 °. </li><li> Exécuter une mesure de test en un seul volume. Assurez-vous que l&#39;ensemble (ou autant que possible) de cerveau de l&#39;objet est contenu dans le champ de vision. REMARQUE: Les sujets ont différentes formes et tailles de têtes (et le cerveau). Ainsi, de manière optimale positionner le domaine de lavoir pour chaque sujet. </li><li> Copiez la séquence IRMf sorte que le champ positionné de vue reste le même pour la mesure suivante. Entrez le nombre de volumes requis pour la mesure, 304 dans ce cas. </li><li> Assurez-vous que le logiciel présente le paradigme est en attente d&#39;un déclenchement du scanner. Le paradigme ne démarre pas sans un élément déclencheur du scanner de sorte qu&#39;il peut être chargé et d&#39;attendre. </li><li> Informer la personne que l&#39;expérience est sur le point de commencer. Lancer la mesure. </li><li> Vérifiez que le logiciel présente le paradigme commence au moment opportun (c&#39;est à dire qu&#39;il est déclenché par le scanner). </li><li> Effectuer trois versions de la tâche excentrique. Passif, le comte et de répondre. </li><li> Parlez-en à l&#39;objet entre les cycles de rassurer. Assurer leur confort. Demandez si le sujet le permet de poursuivre l&#39;étude. Demandez au sujet de la tâche à venir. </li><li> D&#39;abord exécuter le c passiveRéglage usine pour assurer une véritable vision passive sans savoir que les stimuli cibles sont en effet des stimuli cibles. Contrebalancer l&#39;ordre du comte et de répondre aux différentes matières conditions pour éviter les effets d&#39;ordre. </li></ol></li></ol> 5 Fin de l&#39;expérience <ol><li> Informer la personne que l&#39;expérience est terminée entrer dans la salle du scanner. </li><li> Faites glisser l&#39;objet de scanner. </li><li> Retirer la bobine de la tête et des coussins. </li><li> Demandez au sujet de s&#39;asseoir lentement. Une fois qu&#39;ils sont à l&#39;aise, le sujet peut se lever et quitter la salle du scanner. </li><li> Administrer un questionnaire / paperasse qui doit être achevé après l&#39;expérience </li><li> Compte rendu de l&#39;objet: fournir à la personne avec une explication sur les buts et objectifs de l&#39;étude si ce n&#39;était pas tout à fait possible avant l&#39;expérience et offrir la possibilité de poser des questions </li></ol> Analyse 6. données <ol><li> Utilisez un logiciel qui est approprié pour analyzing données IRMf. Effectuer une première analyse des données de niveau pour chaque sujet et chaque condition séparément. REMARQUE: Utilisez la bibliothèque de logiciels FMRIB (FSL) pour l&#39;analyse des données IRMf. </li><li> Appliquer des mesures de pré-traitement standard pour préparer les données pour une analyse ultérieure. REMARQUE: Appliquer les étapes suivantes: correction de mouvement, correction de la tranche de synchronisation, coregistration des données structurelles et fonctionnelles, lissage spatial, filtrage temporel passe-haut, la normalisation de l&#39;individu dans l&#39;espace norme (par exemple, INM). Trouver un résumé de ces étapes dans l&#39;IRMf manuels Huettel et al, (2008) 9 et Jezzard et al, (2001) 11. Des informations spécifiques sur la façon d&#39;effectuer les étapes de prétraitement est disponible sur le site Web et dans la documentation à l&#39;appui pour chaque logiciel individuel. </li><li> Pour l&#39;analyse statistique, précise les périodes d&#39;apparition et la durée de tous les événements. Celles-ci sont appelées variables explicatives (SVE), ou les variables explicatives. </li><li> Mettre en place des contrastes de déterminerqui les VE sont comparés. Pour identifier l&#39;activation BOLD spécifique à la détection des stimuli cibles mis en place le contraste suivant: stimuli cible&gt; non-cibles. REMARQUE: utiliser éventuellement d&#39;autres contrastes: des stimuli cibles contre référence; stimuli non-cibles contre référence; stimuli cibles&gt; stimuli non-cibles; stimuli non-cibles&gt; stimuli cibles </li><li> Effectuez la première analyse statistique de niveau pour chaque sujet et chaque condition séparément. Le résultat de l&#39;analyse montre les régions du cerveau actives pour chacun des contraste respective. </li><li> Comparer les trois conditions à l&#39;aide d&#39;un second niveau, ou niveau du groupe, les analyses. Utilisez le résultat de la première analyse de niveau que l&#39;entrée pour l&#39;analyse au niveau du groupe. NOTE: Dans le document original 7 les différences entre les conditions sur la cible&gt; contraste fréquent en utilisant une conception de la différence de deux Groupe triplé impliquant les contrastes suivants: répondre&gt; passive, compter&gt; passive, répondre&gt; count.Ces contrastes révèlent l&#39;activité cérébrale associée à la variation dans les processus cognitifs dans les trois modalités de réponse. </li></ol>

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</ol>

Les auteurs n’ont rien à divulguer.

Nous montrons que la manipulation de la tâche exige dans les résultats de la tâche excentriques visuels dans différents schémas d&#39;activation BOLD dans le comptage et répondre conditions. Les rôles fonctionnels de certaines des régions impliquées dans chaque condition aurait été inappropriée affectés avaient données des trois versions de la tâche pas été disponibles pour la comparaison. Cette ambiguïté dans l&#39;interprétation des données n&#39;aurait pas nécessairement été le cas dans le domaine d...

Comme les méthodes des neurosciences cognitives se développent, les tâches expérimentales établies sont utilisés avec nouvelles modalités d&#39;imagerie cérébrale. Il s&#39;agit d&#39;une progression logique puisque la plupart des concepts neuropsychologiques (par exemple, la mémoire distinct sous-composants) ont été étudiés dans le domaine du comportement et des tâches expérimentales appropriées pour sonder fonctions spécifiques ont été développés et testés. Comme la nouvelle technologie émerge preuves pour les fondements neuronaux de ces observations comportementales est recherché avec les nouvelles méthodes d&#39;imagerie cérébrale. Bien qu&#39;il puisse être tentant de tirer simplement sur des tâches comportementales bien étudiés pour les études d&#39;imagerie, plusieurs mises en garde importantes doivent être prises en compte. Cruciale, mais souvent négligée, compte est l&#39;utilisation de la technique d&#39;imagerie la plus appropriée pour explorer davantage la preuve de comportement. En termes de neuroscience cognitive et la psychologie, il existe de nombreuses méthodes d&#39;imagerie cérébrale disponibles pour améliorer notre compréhension de l&#39;activ neuroneslité qui sous-tend les concepts d&#39;intérêt; par exemple l&#39;électroencéphalographie (EEG), la magnétoencéphalographie (MEG), la stimulation magnétique transcrânienne (TMS), l&#39;imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf) et la tomographie par émission de positons (TEP). Toutes ces méthodes ont leurs avantages, les inconvénients et les applications appropriées. Voici le transfert d&#39;un paradigme avec une longue histoire d&#39;expériences comportementales et électroencéphalographiques à une expérience IRMf est considéré. EEG a été utilisé pendant des décennies pour étudier les réponses des neurones associés aux processus perceptifs et cognitifs. En tant que tel, de nombreux paradigmes ont été développés pour être utilisés avec cette méthode et ont évolué au fil du temps. L&#39;IRM fonctionnelle est une technique qui a émergé plus récemment en neurosciences cognitives, ce qui a conduit à certains paradigmes développés dans la recherche EEG utilisées dans l&#39;IRMf. Pour construire sur la base de connaissances à partir d&#39;expériences EEG avec les nouvelles techniques est une étape logique mais néanmoins quelques points importants peuvent être négligés dans le transfert. L&#39;techniques unere très différente et les tâches doivent être conçus en conséquence. Cela suppose une connaissance de la façon dont la méthode fonctionne et, en particulier, la façon dont les modulations possibles du paradigme utilisé influenceront les mesures prises. Pour plus d&#39;informations sur la conception des expériences IRMf le lecteur intéressé est dirigé vers le lien suivant <a href="http://imaging.mrc-cbu.cam.ac.uk/imaging/DesignEfficiency">http://imaging.mrc-cbu.cam.ac.uk/imaging/DesignEfficiency</a> . conception des tâches sera considérée dans le contexte de transfert d&#39;un paradigme développé pour la recherche EEG à l&#39;environnement IRMf. Les objectifs de cette étude sont les suivants: i) de décrire brièvement l&#39;IRMf et lorsque son utilisation est appropriée dans les neurosciences cognitives; ii) pour illustrer la façon dont la conception de la tâche peut influencer les résultats d&#39;une expérience d&#39;IRMf, en particulier lorsque cette tâche est emprunté à une autre modalité d&#39;imagerie; et iii) d&#39;expliquer les aspects pratiques de la réalisation d&#39;une expérience IRMf. L&#39;IRM fonctionnelle est maintenant largement disponible technique et en tant que telle est une méthode couramment utilisée en neurosciences cognitives. Afin de prendre une décision quant à savoir si la technique est appropriée pour une expérience notamment les avantages et les inconvénients de l&#39;IRMf doivent être considérés par rapport aux autres techniques disponibles. Un inconvénient de la méthode est qu&#39;elle n&#39;est pas une mesure directe de l&#39;activité neuronale, il s&#39;agit plutôt d&#39;une corrélation de l&#39;activité neuronale en ce que la réponse métabolique (besoin en oxygène) convoluée avec la réponse hémodynamique. Ainsi, la résolution temporelle est faible par rapport à l&#39;électrophysiologie, par exemple, où le signal électrique mesuré est plus proche de l&#39;activité neurale sous-jacente plutôt que d&#39;une réponse métabolique. EEG présente une résolution temporelle de l&#39;ordre de quelques millisecondes par rapport à une résolution de l&#39;ordre de quelques secondes à IRMf. Cependant, le principal avantage de l&#39;IRMf est que la résolution spatiale de la technique est excellente. En outre, il est non invasive et donc sujets n&#39;ont pas à ingérer des substances telles que la coopérationagents ntrast ou être exposés à des rayonnements comme ce serait le cas en tomographie par émission de positons (TEP). Par conséquent, l&#39;IRMf est une technique appropriée pour les expériences de l&#39;enquête que les régions du cerveau sont impliquées dans la perception, la cognition et le comportement. Dans ce document, le paradigme excentrique visuel est considéré comme un exemple pour le transfert d&#39;un EEG-tâche bien établie à l&#39;IRMf (voir la figure 1 pour plus de détails). Il convient de noter que les questions discutées pourraient également influer sur les résultats et l&#39;interprétation des données lorsque d&#39;autres paradigmes sont utilisés et doivent être techniquement considérées dans la conception de toutes les expériences IRMf. Le paradigme excentrique est fréquemment utilisée en psychologie et en neurosciences cognitives pour évaluer l&#39;attention et de cibler les performances de détection. Le paradigme a été développé dans la recherche EEG, spécifiquement liés à un événement potentiels (ERP), pour étudier la composante dite P300 1. Le P300 représente la détection de la cible et est provoquée lors de la reconnaissance d&#39;un stimulus cible rare 1. Le P300 est utilisé dans les études sur un certain nombre de domaines cognitifs et cliniques 2 par exemple, les patients atteints de schizophrénie et leurs parents 3, 4 gros fumeurs et le vieillissement de la population 5. Étant donné que le paradigme excentrique (et le P300 induite par le paradigme) est robuste et est également modulée par différents états pathologiques, son transfert à travers différentes modalités d&#39;imagerie était inévitable. L&#39;activation généralisée vu dans le cerveau lors d&#39;une mesure IRMf excentrique est connu pour être le résultat de plusieurs fonctions cognitives, comme le montrent les nombreuses études IRMf sondage d&#39;autres concepts cognitifs. Ce caractère généralisé du modèle d&#39;activation, il est difficile de déterminer quelles régions du cerveau sont plus (ou moins) actif en raison des manipulations de tâches spécifiques ou des différences entre les groupes que l&#39;expérimentateur qui l&#39;intéresse. Plus précisément, il n&#39;est pas certain que les différences observées dans les activation sont liés à la détection de cibles lui-même, pour les processus d&#39;attention liés, ou si elles sont liées à d&#39;autres exigences de la tâche telles que les processus en cours de mémoire de travail ou les processus liés à la production d&#39;une réponse motrice. Le processus de la fonction attribuer à l&#39;activité mesurée est plus facile dans le domaine EEG où la composante cognitive de l&#39;intérêt (détection de la cible) est mesurée en réponse cérébrale clairement à la tâche excentrique (P300). Néanmoins, les neuroscientifiques ont tendance à interpréter leurs résultats en faveur de leur propre hypothèse et l&#39;expérience, plutôt que de mettre dans l&#39;effort pour écarter d&#39;autres explications. La plupart des expériences, cependant, ne seront pas en mesure de résoudre ces questions importantes en soi - le temps de cycle est coûteux - ce qui explique pourquoi nous plaidons pour une planification minutieuse et des essais pilotes de paradigmes. Outre cette difficulté à établir un lien direct entre les régions du cerveau et des composantes cognitives, la nature du paradigme excentrique aussiprésente d&#39;autres questions méthodologiques possibles lors de son transbordement d&#39;IRMf. Par exemple, la détection d&#39;un stimulus cible est généralement indiqué en appuyant sur un bouton de réponse. Cela permet à l&#39;expérimentateur d&#39;enregistrer la précision et la rapidité des réponses, mais cette réponse peut également avoir une incidence sur la réponse IRMf BOLD à des stimuli cibles. L&#39;action du moteur nécessaire pour les impacts bouton de presse sur l&#39;activation IRMf stimulus verrouillage étant donné qu&#39;il se trouve à quelques centaines de millisecondes après la présentation du stimulus cible. Cela peut également influer sur l&#39;interprétation de cette activation, par exemple les régions du cerveau impliquées dans la préparation de la réponse du moteur pourraient à tort supposé être impliqué dans la détection du stimulus cible, et vice versa. Cela a conduit à des modifications méthodologiques lequel des mesures indirectes de détection de cible, pas en s&#39;appuyant sur les réponses motrices, sont prises. Par exemple, compter stimuli cibles a été proposé 6 comme un moyen de s&#39;assurer que les sujets maintiennent attentisur la tâche; le nombre d&#39;essais raté peut indiquer comment inattentif un sujet était. Indiquant le nombre de stimuli comptés à la fin de la tâche signifie également que l&#39;expérimentateur peut vérifier si le sujet a effectué la tâche correctement. Une troisième solution consiste à utiliser une conception de la tâche entièrement passive où le sujet est donné aucune instruction sur la façon de répondre et la nouveauté d&#39;un stimulus cible est supposée provoquer en soi une réponse de détection comme cible. En dépit de ces versions de la tâche en utilisant le même type de stimuli et de la conception de base, le modèle d&#39;activation résultant de chaque variation de la tâche sera différente parce que les exigences cognitives et motrices des tâches sont différentes 7,8. Par exemple, il y aura de travail des processus de mémoire impliqués dans le comptage des stimuli cibles par exemple, en maintenant le nombre actuel de stimuli cibles à l&#39;esprit, qui ne seront pas nécessaires pendant le visionnement passif. Voici ces 3 versions de la tâche excentrique, passifs, compter, une répondre sont utilisés pour montrer comment la conception et la mise en œuvre de la tâche minutieuse peut tenir compte de ces changements dans les exigences de la tâche et permettre une interprétation appropriée des résultats.

<table><tbody><tr><td>Scanner IRM Magnetom Tim Trio 3 T</td><td>Siemens Medical Solutions, Erlangen, Allemagne&nbsp ;</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Version de présentation 14.8</td><td>Système neurocomportemental, Albany, CA, USA</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Appareil Lumitouch</td><td>Photon Control Inc, Burnaby, BC, Canada</td><td></td><td>Cet appareil n’est plus produit par le fabricant. D’autres dispositifs d’intervention compatibles avec l’IRM sont disponibles.</td></tr><tr><td>Écran TFT</td><td>Apple, Cupertino, CA, États-Unis</td><td>Écran cinéma de 30 pouces</td><td>L’écran a été modifié sur mesure en interne pour être compatible avec la MR. Cependant, un certain nombre d’écrans compatibles MR sont disponibles sur le marché.</td></tr><tr><td>Optseq</td><td></td><td>surfer.nmr.mgh.harvard.edu/optseq</td><td>programme pour déterminer le moment optimal du stimulus pour les conceptions liées aux événements rapides</td></tr><tr><td>FMRIB software library (FSL)</td><td>FMRIB, Oxford</td><td>http://fsl.fmrib.ox.ac.uk/fsl/fslwiki/ D’autres</td> <td>outils logiciels sont disponibles pour l’analyse des données d’IRMf, par exemple SPM, AFNI et Brain Voyager.</td></tr></tbody></table>

transfert de tâches cognitives entre le cerveau modalités d&#39;imagerie: implications pour la conception des tâches et l&#39;interprétation des résultats dans les études irmf

Transferring Cognitive Tasks Between Brain Imaging Modalities: Implications for Task Design and Results Interpretation in fMRI Studies

Au fur et à mesure que les méthodes de neurosciences cognitives se développent, des tâches expérimentales établies sont utilisées avec des modalités d’imagerie cérébrale émergentes. Ici, le transfert d’un paradigme (la tâche visuelle bizarre) avec une longue histoire d’expériences comportementales et d’électroencéphalographie (EEG) à une expérience d’imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf) est envisagé. Les objectifs de cet article sont de décrire brièvement l’IRMf et quand son utilisation est appropriée en neurosciences cognitives ; illustrer comment la conception d’une tâche peut influencer les résultats d’une expérience d’IRMf, en particulier lorsque cette tâche est empruntée à une autre modalité d’imagerie ; expliquer les aspects pratiques de la réalisation d’une expérience d’IRMf. Il est démontré que la manipulation des exigences de la tâche dans la tâche visuelle bizarre entraîne différents modèles d’activation dépendante du niveau d’oxygène dans le sang (BOLD). La nature de la mesure BOLD de l’IRMf signifie que de nombreuses régions du cerveau sont actives dans une tâche particulière. La détermination des fonctions de ces zones d’activation dépend en grande partie de la conception et de l’analyse des tâches. La nature complexe de nombreuses tâches d’IRMf signifie que les détails de la tâche et ses exigences doivent être soigneusement pris en compte lors de l’interprétation des données. Les données montrent que cela est particulièrement important dans les tâches reposant sur une réponse motrice ainsi que sur des éléments cognitifs et que des réponses cachées et manifestes doivent être envisagées dans la mesure du possible. De plus, les données montrent que le transfert d’un paradigme EEG à une expérience d’IRMf nécessite un examen attentif et on ne peut pas supposer que le même paradigme fonctionnera aussi bien dans toutes les modalités d’imagerie. Il est donc recommandé que la conception d’une étude IRMf soit testée sur le plan comportemental afin d’établir les effets d’intérêt, puis testée dans l’environnement de l’IRMf afin d’assurer une conception, une mise en œuvre et une analyse appropriées des effets d’intérêt.

La méthode de stimulation et d'analyse a suscité activation BOLD dans les régions du cerveau associées à une tâche visuelle excentrique. La cible&gt; contraste non-cible n'a révélé aucune activation de l'état passif, mais fait apparaître activation à la fois le nombre et répondre (Figure 3). Les données présentées dans la figure 3 est une comparaison qualitative du comte et répondent conditions et montre comment les modèles d'activation seraient regarder si chaque version de la tâche a ...

Le transfert d’un paradigme avec un historique d’utilisation dans les expériences EEG vers une expérience d’IRMf est envisagé. Il est démontré que la manipulation des exigences de la tâche dans la tâche visuelle bizarre a entraîné différents modèles d’activation de BOLD et a illustré comment la conception de la tâche est cruciale dans les expériences d’IRMf.

Transfert de tâches cognitives entre le cerveau modalités d&#39;imagerie: Implications pour la conception des tâches et l&#39;interprétation des résultats dans les études IRMf

As cognitive neuroscience methods develop, established experimental tasks are used with emerging brain imaging modalities. Here transferring a paradigm ...

L’objectif général de l’expérience suivante est de montrer comment la conception de tâches peut influencer l’interprétation des résultats dans les études FMRI, en particulier en prenant des paradigmes d’autres modalités d’imagerie. Ceci est réalisé en choisissant d’abord une tâche appropriée pour la construction cognitive ou psychologique d’intérêt, dans ce cas, le paradigme visuel bizarre. La deuxième étape consiste à concevoir trois versions différentes de la tâche visuelle bizarre en utilisant les mêmes stimuli, ce qui amènera le volontaire à modifier son comportement pendant l’IRMF.Ensuite, les données de l’IRMF sont analysées afin d’évaluer quantitativement les différences d’activation cérébrale entre les versions de la tâche. Les résultats obtenus montrent comment les processus cognitifs et moteurs peuvent être différenciés sur la base d’un plan expérimental approprié et d’une analyse des données. Cette méthode peut aider à répondre à des questions clés dans le domaine des neurosciences cognitives, telles que l’identification des substrats neuronaux sous-jacents de la perception humaine, de la cognition et du comportement.Nous avons eu l’idée de cette méthode pour la première fois lorsque nous nous sommes rendu compte que l’interprétation de nos propres résultats par rapport à la littérature existante s’avérait difficile en raison de différences subtiles dans la conception des tâches et les procédures expérimentales entre les études. Pour commencer, choisissez une tâche appropriée pour étudier la construction cognitive ou psychologique d’intérêt avant de mettre en place la tâche. Tout d’abord, déterminez le nombre approprié d’essais requis pour une réponse cérébrale robuste ainsi que le timing de la séquence des stimuli, et assurez-vous de prendre en compte le délai de réponse hémodynamique entre le début du stimulus et la réponse cérébrale mesurée.Téléchargez et installez le logiciel ceq, puis rune pour déterminer l’ordre des stimulus en répartissant de manière optimale les essais dans l’expérience en fonction du nombre d’essais, du stimulus, de la durée et des paramètres de balayage. Ensuite, mettez en œuvre l’ordre des stimuli précédemment déterminé dans un programme approprié pour présenter le paradigme au sujet. Précisez toutes les informations pertinentes au paradigme en termes de type de stimuli, de moment et de réponses.Le paradigme est la tâche visuelle bizarre, qui peut être utilisée pour mesurer les réponses de détection de cible et les effets de l’attention sur la détection de cible. Il existe trois versions de la tâche bizarre qui peuvent être préparées dans la version passive. Le sujet n’observe que les stimuli visuels et ne répond pas dans la version à compter silencieux.Le sujet doit être invité à compter les stimuli cibles dans sa tête. Cette tâche nécessite de diriger l’attention vers ces stimuli et un processus discriminant. Enfin, dans la version de réponse, le sujet doit appuyer sur un bouton de réponse lorsqu’il voit un stimulus cible.Cette tâche nécessite de l’attention, des processus de discrimination et la sélection ou la production d’une réponse à des stimuli ciblés. Commencez à vous préparer pour l’expérience FMRI. En préparant d’abord la salle des scanners.Connectez la partie inférieure de la bobine de tête au lit du scanner. Placez ensuite des housses de protection propres sur le scanner, le lit et les coussins. Ensuite, allumez le dispositif d’affichage qui présentera le paradigme expérimental au sujet à l’intérieur du scanner, et enregistrez les réponses à l’aide d’un dispositif d’appui sur un bouton.Ouvrez ensuite le logiciel qui fournira le paradigme expérimental et entrez un nom pour le fichier journal. Enregistrez également le sujet dans la base de données du scanner MR et assurez-vous que les séquences MR à exécuter sont configurées et prêtes. Dépister tous les sujets potentiels pour les contre-indications à l’IRM lors de la procédure de recrutement de l’étude.Ensuite, à l’arrivée du sujet, effectuez un dépistage de sécurité IRM approfondi avec du personnel qualifié. Assurez-vous que le sujet n’est pas métallique et que les objets tels qu’une montre-ceinture ou des bijoux ont été retirés, ainsi que tous les objets de poche tels que les pièces de monnaie. Une fois que le sujet est prêt, demandez-lui de s’asseoir sur le lit du scanner et de placer des bouchons d’oreille pour se protéger de l’ouïe.Ensuite, demandez-leur de s’allonger confortablement sur le lit du scanner, la tête dans la bobine d’imagerie. Utilisez de petits coussins pour sécuriser la tête du sujet afin de minimiser les mouvements indésirables de la tête pendant le balayage. Placez ensuite la partie supérieure de la bobine de tête sur la tête du sujet et branchez les connecteurs.Placez un miroir sur le dessus de la bobine de tête qui permettra au sujet de voir le paradigme expérimental affiché sur l’écran derrière la main du sujet, un bouton d’appel d’urgence pour arrêter le balayage si nécessaire, ainsi que le dispositif de réponse. Enfin, déplacez le sujet dans l’alésage du scanner avant d’acquérir des images. Assurez-vous d’abord que le sujet peut entendre l’expérimentateur via l’interphone et qu’il est à l’aise et prêt à commencer le balayage. Effectuez ensuite un balayage d’alignement de piste pour obtenir la position de la tête du sujet dans le scanner.Ensuite, effectuez un balayage structurel à haute résolution tel qu’un rage MP. Effectuez ensuite les examens IRM fonctionnels avec les trois passages de la tâche visuelle bizarre. Parlez du sujet entre les courses pour lui donner des instructions et le rassurer et pour vous assurer qu’il est à l’aise et prêt à poursuivre l’étude.Lorsque toute l’imagerie structurelle et fonctionnelle est terminée, informez le sujet que l’expérience est terminée. Entrez ensuite dans la salle du scanner et aidez le sujet à sortir du scanner. Choisissez un progiciel adapté à l’analyse des données FMRI acquises.Commencez par appliquer les étapes de prétraitement standard pour préparer les données en vue d’une analyse plus approfondie. Les étapes peuvent inclure la correction de mouvement, le minutage de tranche, le co-enregistrement d’image, le lissage spatial, le filtrage temporel passe-haut et la normalisation spatiale. Ensuite, pour l’analyse statistique, spécifiez d’abord les heures et les durées d’apparition de tous les événements qui se sont produits dans le paradigme.Celles-ci sont également appelées variables explicatives ou régresseurs. Ensuite, configurez des contrastes pour déterminer les variables explicatives qui seront comparées. Par exemple, pour identifier l’activation audacieuse spécifique à la détection de stimuli cibles, mettez en place un contraste pour spécifier que les stimuli cibles sont supérieurs aux stimuli non cibles.Effectuez l’analyse statistique de premier niveau pour chaque sujet et chaque condition séparément. Ensuite, une fois que les données ont été acquises pour plusieurs sujets, comparez les trois conditions à l’aide d’une analyse de deuxième niveau ou au niveau du groupe. La méthode de stimulation et d’analyse a suscité une activation audacieuse dans les régions du cerveau associées à la tâche visuelle bizarre.La cible supérieure au contraste non cible n’a révélé aucune activation pour la condition passive, mais a révélé une activation à la fois dans la condition de comptage et la condition de réponse, comme on le voit ici. L’activation en gras de la condition de comptage par rapport à la condition passive peut être vue ici, tandis que la condition de réponse par rapport à la condition passive peut être vue ici. Toutes les données représentent la cible supérieure à fréquent.L’activation du contraste de niveau inférieur peut être observée dans la zone motrice supplémentaire SMA commune aux deux conditions, tandis que l’activation MFG du gyrus frontal moyen est observée pour la condition de réponse uniquement. Après avoir regardé cette vidéo, vous devriez avoir une bonne compréhension de la façon de concevoir et de mettre en œuvre des études FMRI et comprendre comment la conception peut avoir un impact sur l’interprétation de vos résultats. N’oubliez pas que travailler avec l’IRMf peut être extrêmement dangereux et que des précautions telles que le dépistage minutieux des volontaires doivent toujours être prises lors de l’exécution de cette méthode.De plus, ces procédures doivent toujours être effectuées par du personnel formé.I.

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