$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
דמיון שמיעתי הוא תהליך המוליד את החוויה של שמיעת צלילים, גם כאשר אין גירויים שמיעתיים חיצוניים.
לדוגמה, חשבו על שמיעת צליל של צלצול טלפון סלולרי. בעוד שמידע בתוך הזיכרון עומד בבסיס האירוע הדמיוני הזה, הראיות מצביעות על כך שמוחו של אדם משתמש באותם מנגנוני דמיון כמו אלה המעורבים בתפיסה בפועל.
רק כשמדמיינים את הצלצול, אזורים בקליפת המוח השמיעתית מופעלים. עם זאת, למרות שזה נכון לגבי גירויים אקוסטיים, כיצד צלילים מקודדים כדי לאפשר עיבוד מפורט של צלילים מובחנים - כמו הבחנה בין צלצול פעמון דלת לשיר המתנגן ברדיו - היא שאלה חשובה.
בהתבסס על עבודות קודמות של מאייר ועמיתיו, סרטון זה מדגים כיצד לשלב הדמיית תהודה מגנטית תפקודית עם מצגות של סרטונים שקטים שונים כדי לחקור כיצד המוח מגיב לדימויים שמיעתיים.
נתאר גם כיצד להשתמש בשיטה הנקראת ניתוח דפוסים מרובי ווקסל? MVPA בקיצור?כדי לחזות מה הנבדקים דמיינו על ידי ניתוח דפוסי הפעלה שהתקבלו במהלך מפגשי fMRI.
בניסוי הזה, המשתתפים שוכבים בסורק fMRI ומראים להם סדרה של סרטונים שקטים. כל אחד מהם - בין אם זה תרנגול קורא, מסור חשמלי שחותך עץ או אדם המנגן בפסנתר - מעורר דימויים שמיעתיים ייחודיים ומלאי חיים, והם מתבקשים לדמיין את הצלילים במהלך כל מצגת.
הליך רכישת ההדמיה מסתמך על דגימה טמפורלית דלילה, לפיה נפח fMRI בודד נרכש 4 עד 5 שניות לאחר הצגת כל גירוי. תזמון כזה לוכד את שיא התגובה ההמודינמית ומפחית את הסבירות שהאותות יוסוו על ידי רעש הסורק.
כל צליל מדומיין צפוי לעורר דפוסים עדינים אך ייחודיים של פעילות עצבית, במיוחד בקליפת המוח השמיעתית. כאן, דפוס הוא מילת המפתח: הדרך הקלאסית לנתח נתונים אלה משתמשת בגישה חד-משתנית, שבה הווקסלים הבודדים - המייצגים רמה מסוימת של הפעלה - מכווצים לממוצע יחיד.
לאחר מכן משווים ערכים אלה בין צלילים וייתכן שלא יגרמו להבדלים משמעותיים ברמות ההפעלה.
במקום זאת, באמצעות ניתוח רב-משתני, פרושים ווקסלים מרובים לכל צליל וניתן להשוות את רמות ההפעלה באופן קולקטיבי, על פני כל הווקסלים - מה שתורם לדפוס כללי ייחודי לכל צליל מדומיין.
עם גישה זו של ניתוח דפוסי ריבוי ווקסל, או MVPA, אם הדפוסים אכן רגישים לתוכן ספציפי, אז ייתכן שניתן להשתמש בהם כדי לחזות את הגירוי המקורי. נכון? MVPA מכונה לעתים קרובות טכניקת קריאת מחשבות!
כדי להשיג היבט חיזוי זה, יש לבצע עיבוד אינטנסיבי יותר לאחר איסוף המשתתפים? נתונים, המחולקים לערכות הדרכה ובדיקה.
נתונים מתויגים ממערך ההדרכה נתונים תחילה לחישובי למידת מכונה, במיוחד אלגוריתם מכונה וקטורית תומכת. תהליך זה משמש לסיווג מדויק של נתונים על ידי זיהוי תכונות בדפוסים העצביים שעשויים להבחין בין שלושת סוגי הצלילים זה מזה.
לאחר שהמסווג למד תכונות לזיהוי מדויק של הסוגים, מוצגים לו נתונים לא מסומנים ממערך הבדיקות, ולאחר מכן משווים את הניחושים שלו לתוויות הגירויים הנכונות.
במקרה זה, ביצועי הסיווג משמשים כמשתנה התלוי - שנרשם כדיוק של המסווג - אשר מושווה גם לווקסלים המעוררים במיקום אחר במוח, כגון הקוטב הקדמי.
המסווג צפוי לחזות את הזיהוי של דימויים שמיעתיים, ולחשוף את החשיבות של MVPA בזיהוי פעילות ספציפית לתוכן בתוך קליפת המוח השמיעתית.
בהתאם לחששות ניסיוניים ובטיחותיים, ודא שכל המשתתפים ימניים, בעלי ראייה תקינה או מתוקנת לנורמלית, ללא היסטוריה של הפרעות נוירולוגיות או קלסטרופוביה, ואין להם מתכת כלשהי בגופם. כמו כן, ודא שהם ממלאים את טפסי ההסכמה הדרושים.
לפני שתמשיך, הסביר שהם יראו כמה סרטונים שקטים קצרים בסורק שעשויים לעורר צליל במוחם. בקשו מהם להתמקד בצלילים המדומים, "לשמוע" אותם כמיטב יכולתם, ולהישאר דוממים למשך כל המשימה.
כעת, הכינו את המשתתף להיכנס לסורק. כדי לראות את השלבים האלה בפירוט, אנא עיין בסרטון fMRI אחר שהופק באוסף זה.
לאחר ההכנה, יישר את המשתתף ושלח אותו לתוך הקדח. בחדר הסמוך, אסוף תחילה סריקה אנטומית ברזולוציה גבוהה. לאחר מכן, סנכרן את תחילת מצגת הווידאו השקטה עם תחילת הסריקה הפונקציונלית.
כדי להשיג דגימה זמנית דלילה, הגדר את זמן הרכישה של נפח MRI ל-2 שניות, עם עיכוב של 9 שניות בין לבין.
חשוב לציין, תאם את ההתחלה של כל סרטון וידאו של 5 שניות כך שיתחיל 4 שניות לאחר תחילת רכישת ה-MRI הקודמת כדי ללכוד את הפעילות ההמודינמית המתאימה לאמצע הסרט.
הצג כל סרטון 10 פעמים, בסדר אקראי, וצור סשן סריקה אחד שנמשך 5.5 דקות. חזור על רצף רכישה פונקציונלי זה שלוש פעמים נוספות.
לאחר ביצוע ארבע הסריקות התפקודיות, הוציאו את המשתתף מהסורק ותחקרו אותו לסיום המחקר.
כדי להגדיר אזורי עניין, השתמש בסריקות אנטומיות ברזולוציה גבוהה של כל משתתף ועקב אחר ווקסלים על פני האונה הטמפורלית התואמים לקליפת המוח השמיעתית המוקדמת, הידועה גם בשם ה-planum temporale. בנוסף, צור מסכה המכילה ווקסלים באונה הקדמית, שתשמש כאזור הבקרה.
לאחר מכן, עבד מראש את הנתונים על ידי ביצוע תיקון תנועה כדי להפחית את חפצי התנועה וסינון זמני כדי להסיר סחיפות אותות.
לאחר מכן, חלק את הנתונים לשתי קבוצות: הדרכה ובדיקה. במערך נתונים אחד, אמן מסווג - אלגוריתם מכונה וקטורית תומכת - תוך הקפדה על הפרדה בין נתונים משני אזורי המוח עבור כל נבדק.
בקבוצה השנייה, הערך מה המסווג למד - יכולתו לנחש נכון את זהות הנתונים הלא מסומנים - ורשום את דיוק האלגוריתם על פני ריצות. בצע הליך זה בסך הכל ארבע פעמים, תוך השארת סריקה פונקציונלית אחת כנתוני בדיקה בכל פעם, תהליך הנקרא אימות צולב.
כדי להמחיש את הנתונים, גרף את דיוק המסווג הממוצע על פני ארבעת קפלי האימות הצולב עבור כל משתתף.
שרטטו את הממוצעים הללו הן עבור אזור העניין העיקרי - ה- planum temporale - והן עבור אזור הביקורת - הקוטב הקדמי - כדי להשוות את הספציפיות המוקדית של המסווג, המידה שבה אזור מסוים, כגון קליפת המוח השמיעתית, צפוי באופן סלקטיבי להיות מעורב בדמיון השמיעתי.
במקרה זה, הפעל סטטיסטיקה לא פרמטרית, מבחן Wilcoxon Signed-Rank, כדי לבחון ביצועים מול סיכוי, שהם 33%. שימו לב שדיוק המסווג הממוצע בקליפת המוח השמיעתית היה 59%, וזה שונה משמעותית מרמת המקרה.
לעומת זאת, הביצועים הממוצעים במסכת הקוטב הקדמי היו 33%, וזה לא שונה משמעותית מהמקרה.
יתר על כן, שימו לב שביצועי המסווג השתנו בין אנשים. לאחר שימוש במבחן פרמוטציה לחישוב סף סטטיסטי חדש של 42%, ראה כי ל-19 מתוך 20 נבדקים היו ערכי דיוק גדולים משמעותית מרמה זו באמצעות ווקסלים מהקוטב הקדמי, בעוד שלאף אחד מהם לא היו ביצועים גדולים יותר מהסיכוי באמצעות ווקסלים מהקוטב הקדמי.
בסך הכל, תוצאות אלה מצביעות על כך שטכניקות MVPA ניבאו במדויק אילו משלושת הצלילים המשתתפים דמיינו על סמך דפוסי פעילות עצבית. תחזיות כאלה נעשו רק בתוך קליפת המוח השמיעתית, מה שמרמז על כך שתוכן אקוסטי אינו מיוצג באופן גלובלי בכל המוח.
כעת, כשאתם מכירים כיצד ליישם ניתוח דפוסים מרובי ווקסל לחקר דימויים שמיעתיים, בואו נסתכל כיצד נוירו-פסיכולוגים משתמשים בטכניקות מרובות משתנים כדי לקדם גישה עתידנית לקריאת מחשבות - פענוח מצבים נפשיים - בתחומים אחרים.
מסווגים שימשו בנתוני fMRI שהתקבלו מקליפת המוח הרקתית הגחונית כדי לחזות את סוגי האובייקטים שהמשתתפים ראו, להבחין בין בתים ופנים, למשל.
אם ניקח את זה צעד אחד קדימה, אפשר אפילו לחזות אם האדם יקנה את הבית הזה או ימצא את האדם נעים. עד כמה שזה נשמע מצמרר, ההשלכות הנוירומרקטינג הללו אינן מופרכות!
ניתן להשתמש באותה גישה גם כדי לזהות מצבים רגשיים לאחר צפייה בסדרה - להכיר בכך שסרט מפחיד הוא אכן מפחיד - או אפילו לז'אנר הסרטים; לדוגמה, הסרט המפחיד עשוי לעסוק באמיגדלה באופן צפוי יותר מאשר בסרט מהורהר שמערב באופן אמין את קליפת המוח הקדם-מצחית.
בנוסף, ממשקי מוח-מחשב יכולים להמיר מצבים מנטליים לאותות שישפרו את התקשורת, במקרה של אנשים שעוברים ריפוי בדיבור, או תנועות, עבור אלה שסבלו מקטיעת גפיים.
זה עתה צפיתם בסרטון של JoVE על הבנת דימויים שמיעתיים באמצעות ניתוח דפוסים מרובי ווקסל. כעת אתם אמורים להבין היטב כיצד לתכנן ולבצע את ניסוי הדמיון השמיעתי בשילוב עם דימות מוחי תפקודי, ולבסוף כיצד לנתח ולפרש דפוסים מסוימים של פעילות מוחית.
תודה שצפית!