פענוח תמונות שמיעתיות עם ניתוח תבניות רב-תכליתיות

1. גיוס משתתפים

1. לגייס 20 משתתפים.
   1. המשתתפים צריכים להיות ימניים ואין להם היסטוריה של הפרעות נוירולוגיות או פסיכולוגיות.
   2. המשתתפים צריכים להיות בעלי ראייה נורמלית או מתוקנת לנורמלית כדי להבטיח שהם יוכלו לראות את הרמזים החזותיים כראוי.
   3. המשתתפים לא צריכים להיות מתכת בגוף שלהם. זוהי דרישת בטיחות חשובה בשל השדה המגנטי הגבוה המעורב fMRI.
   4. המשתתפים לא צריכים לסבול קלסטרופוביה, שכן fMRI דורש שוכב בחלל הקטן של הסורק משעמם.

2. הליכי טרום סריקה

1. מלא ניירת סריקה מראש.
2. כאשר המשתתפים מגיעים לסריקת ה- fMRI שלהם, הנחו אותם למלא תחילה טופס מסך מתכת כדי לוודא שאין להם אינדיקציות נגדיות ל- MRI, טופס ממצאים מקריים המעניק הסכמה לסריקה שלהם להיבדק על ידי רדיולוג, טופס הסכמה המפרט את הסיכונים והיתרונות של המחקר.
3. הכן את המשתתפים להיכנס לסורק על ידי הסרת כל המתכת מגופם, כולל חגורות, ארנקים, טלפונים, קליפסים לשיער, מטבעות וכל התכשיטים.

3. לספק הוראות למשתתף.

1. אמור למשתתפים שהם יראו סדרה של מספר סרטונים קצרים בתוך הסורק. הסרטונים האלה יהיו שקטים, אבל הם עשויים לעורר צליל ב"אוזן המוח" שלהם. בקש מהמשתתף להתמקד ולעודד דימויים שמיעתיים אלה, לנסות "לשמוע" את הצליל כמיטב יכולתו.
2. להדגיש בפני המשתתף את החשיבות של שמירה על הראש שלהם עדיין לאורך הסריקה.

4. שים את המשתתף בסורק.

1. תן את אטמי האוזניים של המשתתף כדי להגן על אוזניהם מפני הרעש של הסורק וטלפוני האוזן ללבוש כדי שיוכלו לשמוע את הנסיין במהלך הסריקה, ויש להם לשכב על המיטה עם הראש שלהם ב סליל.
2. תן למשתתף את כדור סחיטה חירום והנחה אותם לסחוט אותו במקרה חירום במהלך הסריקה.
3. השתמש רפידות קצף כדי לאבטח את הראש של המשתתפים ב סליל כדי למנוע תנועה עודפת במהלך הסריקה, ולהזכיר למשתתף כי חשוב מאוד להישאר בשקט ככל האפשר במהלך הסריקה, כמו אפילו התנועות הקטנות ביותר לטשטש את התמונות.

5. איסוף נתונים

1. לאסוף סריקה אנטומית ברזולוציה גבוהה.
2. התחל בסריקה פונקציונלית.
   1. סנכרן את תחילת מצגת הגירוי עם תחילת הסורק.
   2. כדי להשיג את הדגימה הטמפורלית הדלילה, הגדר את זמן הרכישה של נפח MRI ל- 2 שניות, עם עיכוב של 9 שניות בין רכישות נפח.
   3. הצג את הסרטונים השקטים באמצעות מחשב נישא המחובר למקרן. למשתתף יש מראה מעל עיניהם, המשקפת מסך בחלק האחורי של הסורק.
   4. סנכרן את ההתחלה של כל סרטון וידאו של 5 שניות כדי להתחיל ב- 4 שניות לאחר תחילת רכישת MRI הקודמת. פעולה זו תבטיח כי נפח MRI הבא נרכש 7 s לאחר תחילת קליפ הווידאו, כדי ללכוד את הפעילות המודינמית המתאימה לאמצע הסרט.
   5. הצג שלושה סרטונים שקטים שונים המעוררים דימויים שמיעתיים מלאי חיים: פעמון המתנדנד קדימה ואחורה, מסור חשמלי חותך דרך עץ, ואדם מנגן בכינור.
   6. בכל סריקה פונקציונלית, הצג כל סרטון 10 פעמים, בסדר אקראי. כאשר כל ניסוי נמשך 11 s, התוצאה תהיה סריקה 330 s (5.5 דקות) ארוך.
   7. בצע 4 סריקות פונקציונליות.

6. ניתוח נתונים

1. הגדר אזור עניין (ROI).
   1. השתמשו בסריקה האנטומית ברזולוציה גבוהה של כל משתתף כדי לאתר את הווקסלים המתאימים לקליפת המוח השמיעתית המוקדמת (איור 1). זה מתאים לפני השטח של האונה הטמפורלית, שנקראת פלאנום זמני. השתמש בתכונות האנטומיות של המוח של כל אדם כדי ליצור מסכה ספציפית לקליפת המוח השמיעתית שלו.

איור 1: אזור של מעקב עניין. פני השטח של הפלנום זמני כבר במעקב על התמונה האנטומית ברזולוציה גבוהה של משתתף זה, והוא מוצג כאן בכחול. בירוק יש את מסכת השליטה של הקוטב הקדמי. voxels אלה ישמשו לניתוח MVPA.

2. קדם-עיבוד הנתונים.
   1. בצע תיקון תנועה כדי להפחית את ממצאי התנועה.
   2. בצע סינון זמני כדי להסיר את הסחף האות.
3. לאמן ולבדוק את אלגוריתם המסווג.
   1. חלק את הנתונים בערכות הדרכה ובדיקה. נתוני ההכשרה ישמשו להכשרת המסווג, ותנוני הבדיקות שנותרו ישמשו להערכת מה שלמד. כדי למקסם את העצמאות של נתוני הדרכה ובדיקה, השאירו נתונים מסריקה פונקציונלית אחת כסדרת הבדיקות.
   2. אמן אלגוריתם של מכונת וקטור תמיכה על נתוני האימון המסומנים מקליפת המוח השמיעתית בכל נושא. בדוק את יכולתו של המסווג לנחש נכון את זהות ערכת הבדיקות ללא תווית, ולתעד את דיוק המסווג.
   3. חזור על הליך זה 4 פעמים, והשמיט כל סריקה כנתונים לבדיקה בכל פעם. סוג זה של הליך, שבו כל מקטע של הנתונים נשאר בחוץ פעם אחת, נקרא אימות צולב.
   4. שלב דיוק מסווג בין 4 קפלי האימות הצולבים על-ידי ממוצע.
4. בדיקה סטטיסטית
   1. כדי לקבוע אם המסווג מתפקד טוב יותר מההזדמנות (33%), אנו יכולים להשוות תוצאות ברמת הקבוצה במקרה. כדי לעשות זאת, לאסוף את הדיוק עבור כל נושא, ולבדוק כי ההתפלגות שונה מקרית באמצעות מבחן דרגה חתומה וילקוסון לא פרמטרי.
   2. אנחנו יכולים גם לשאול אם המסווג הוא ביצועים טובים יותר מאשר סיכוי עבור כל אדם. כדי לקבוע את ההסתברות לרמת דיוק נתונה בנתונים מקריים, צור התפלגות Null על-ידי אימון ובדיקה של אלגוריתם ה- MVPA בנתונים שהתוויות שלהם דשדשו באופן אקראי. שינוי התמתויות 10,000 פעמים כדי ליצור התפלגות Null של ערכי דיוק ולאחר מכן השווה את ערך הדיוק בפועל להפצה זו.
   3. כדי להדגים את הספציפיות של המידע בתוך קליפת המוח השמיעתית, אנו יכולים לאמן ולבדוק את המסווג על voxels ממיקום אחר במוח. כאן, נשתמש במסכה של הקוטב הקדמי, שנלקחה מאטלס טרף מעוות כדי להתאים למוח האינדיבידואלי של כל נבדק.