מדידת הבדלי חומר אפור עם מורפומטריה מבוססת ווקסל: המוח המוזיקלי

1. לגייס 40 מוזיקאים ו-40 לא מוזיקאים.

1. מוזיקאים צריכים לפחות 10 שנים של הכשרה מוזיקלית רשמית. אימון עם כל כלי נגינה מקובל. מוזיקאים צריכים גם לתרגל באופן פעיל את הכלי שלהם לפחות שעה אחת / יום.
2. נושאי בקרה צריכים להיות מעט הכשרה רשמית בנגן כלי נגינה.
3. כל המשתתפים צריכים להיות ימניים.
4. לכל המשתתפים לא צריכה להיות היסטוריה של הפרעות נוירולוגיות, פסיכיאטריות או לבביות.
5. לכל המשתתפים לא צריכה להיות מתכת בגופם שהם לא יכולים להסיר כדי להבטיח שהם בטוחים ל- MRI.

2. הליכי טרום סריקה

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

3. 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.

4. איסוף נתונים

1. לאסוף סריקה אנטומית ברזולוציה גבוהה של המוח כולו. סריקה זו צריכה להיות רצף משוקלל T1 כגון מיגנטיזציה מוכן הדרגתי הדרגתי הד (MP-RAGE) עם voxels איזוטרופי 1 מ"מ.

5. ניתוח נתונים

1. הסר את הגולגולת מכל סריקת מוח אנטומית באמצעות תוכנה אוטומטית. בדוק את הפשטת הגולגולת לאיכות.
2. צור תבנית חומר אפור ספציפית למחקר באמצעות תהליך איטרטיבי של רישום ליניארי ולא ליניארי(איור 1).
   1. השתמש בתוכנה אוטומטית כדי לפלח את המוח של כל נבדק לחומר לבן, לחומר האפור ול- CSF בהתבסס על העוצמה בכל voxel.
   2. בצע טרנספורמציה ליניארית עם 12 דרגות של חופש לרשום את המוח של כל נבדק לחלל אטלס סטנדרטי, כגון אטלס MNI152.
   3. עיוות תמונת החומר האפור של כל נושא לתוך החלל הזה, וממוצע כולם יחד.
   4. שיקוף תמונה זו משמאל לימין ולאחר מכן ממוצע תמונות המראה יחד כדי להפיק את המוח תבנית החומר האפור.
   5. רשום מחדש את המוח של כל נבדק לתבנית זו באמצעות המרה לא ליניארית.
   6. ממוצע כל המוחות החדשים שהשתנו יחד.
   7. הפוך תמונת מראה של תבנית חדשה זו, וממוצע שתי תמונות המראה יחד כדי להפיק תבנית חומר אפור סופית עבור מחקר זה.

איור 1: יצירת תבנית חומר אפור ספציפית למחקר. באמצעות טרנספורמציות לינאריות ולא ליניאריות איטרטיביות, כל מוח רשום למרחב משותף וממוצע יחד כדי ליצור מוח תבנית חומר אפור ספציפי למחקר.

3. רשום את תמונת החומר האפור של כל נושא בתבנית ובקדם-עיבודים.
   1. השתמש בטרנספורמציה לא ליניארית כדי לרשום את המוח של כל נבדק לתבנית הספציפית למחקר.
   2. כדי לפצות על הסכום שכל מבנה מוח נמתח כדי להתאים למרחב התבנית, הכפל במידה מסוימת של כמות העיוות שנעשה. אמצעי זה נקרא היעקוביני של שדה העל-חלל. שלב זה הוא להסביר את העובדה כי מבנים עשויים להיראות יותר חומר אפור פשוט כי הם נמתחו יותר על ידי תהליך הרישום הלא ליניארי.
   3. חלק את הנתונים באמצעות ליבה גאוסית עם חצי רוחב מלא מקסימום (FWHM) של 10 מ"מ.
   4. מוחות מיושרים וחלקים אלה ישמשו כנתונים הסופיים לניתוח מבוסס ווקסל.
4. השתמש במודל הליניארי הכללי כדי לנתח את ההבדל בין הקבוצות בכל voxel.
   1. מודל כל קבוצת מוחות עם רגרסיביות נפרדת, וחשב ניגודיות המשווה בין שתי הקבוצות, ויוצר מפות סטטיסטיות המכומות את הסבירות להבדלים בכל voxel.
   2. סף את המפות הסטטיסטיות כדי לזהות אשכולות משמעותיים סטטיסטית.
      1. השתמש בטכניקת תיקון השוואות מרובות כגון שיעור גילוי כוזב (FDR) כדי לשלוט בעובדה שביצעו אלפי בדיקות סטטיסטיות בו-זמניות. עם FDR, ערך q של 0.01 יעריך את שיעור החיוביות השגויות מעל הסף ל- 1%.