Name: התאמת תגובות התנהגותיות לאותות-fMRI של קליפת המוח הקדם חזיתית האנושי: בחינת תהליכים קוגניטיביים באמצעות ניתוח משימה (וידאו) | JoVE Journal
Uploaded: 2012-06-20T12:00:00.000+00:00
Duration: 10 min 33 s
Description: חקור את הקשר בין תגובות התנהגותיות לאותות fMRI בקליפת המוח הקדם-חזיתית התחתונה. שיטה זו מאפשרת ניתוח מתאם בין התנהגות לפעילות מוחית במשימות קוגניטיביות רגשיות.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

ממומן על ידי הלאומית למדע והנדסה מועצת המחקר (NSERC) כדי JFXD, הפקולטה למדעי הבריאות, אוניברסיטת יורק ומחבר אז יש דוקטורט במימון על ידי הימורים בעיה אונטריו Research Centre (OPGRC).

1. לפני הכניסה לחדר ה-MRI <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> המשתתפים למלא טופס הסכמה להסביר את כל הסיכונים הניסוי (כגון קוצב לב קלאוסטרופוביה, שתלים מתכתיים, הסיכוי של ההריון, וכו '), והיתרונות של השתתפותם. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> כל המשתתפים נדרשים למלא שאלון בטיחות MRI ו ההקרנה (היסטוריה רפואית קצרה, נהלים קודמים כירורגית וכו ') משתתפים עם התוויות נגד חייבים להיות שליליים. </li></ol> 2. המשימה סקירה כללית אימון <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הדרכה בנושא הביצועים המשימה על אנטי saccade. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> קיבעון הירוק מציין המשפט תומכי saccade. להנחות את המשתתפים להתבונן אל המטרה המופיעה בשולי המסך, בזווית הראייה של 8-10 מעלות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> קיבעון אדום מציין במשפט נגד saccade. להנחות את המשתתף להסתכל מול המראה של יעד להופיע בפריפריה של המסך, בזווית הראייה של 8-10 מעלות (למשל, על היעד הנכון, נראה הדואר משמאל). </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הדרכה בנושא ביצועי משימה שטרופ רגשית מחוץ הסורק. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> כוללים 15 ניסויים בפועל עם שילובים שונים של הבעות פנים מילים במחשב מחוץ הסורק. מטרת התרגול היא עבור המשתתפים ללמוד את המשימה ומה מצופה מהם לחיצה על הכפתור המתאים בתוך סורק MRI. להנחות את המשתתפים בדבר אשר נלחץ על דיווח ביטוי המילה מאושר /, נייטרלי ביטוי / מילה וביטוי המילה עצוב /. בנוסף, כאשר בתוך סורק, מזכירים למשתתפים אשר רגש כל כפתור מייצג. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מילים תיאוריות המעידים על ביטויים (שמח, ניטרלי, עצוב) הם מעל גבי תמונות של פרצופים בודדים. דברים אלה חופפים או תואמים הרגש המתואר על ידי פניה בתמונה (איור 1). בגין כל סריקה עם הוראה בכתב על המסך מזכירה את המשתתפים גם נציגצריך להופיע "הביטוי פנים (שמח, ניטרלי, עצוב)" או "המילה הכתובה (שמח, ניטרלי, עצוב)" על ידי לחיצה על הלחצן המתאים במהירות האפשרית. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ההוראה מוצג עבור 2 1, ואחריו צלב קיבעון, אשר המשתתפים מקובע מעמד עוד 1 שניות. צלב קיבעון מלווה את הגירויים הפנים שהוצגו על 250 אלפיות השנייה ולאחר מכן ואחריו תמונה בתגובה ל -2 שניות. תמונה בתגובה משמש לתת למשתתפים זמן לדווח על התגובות שלהם על ידי לחיצה על הכפתור המתאים. מצגת ויזואלית הבא של הצלב קיבעון מתחיל לאחר סיום של תמונה זו תגובה. כל משתתף חוזר סריקה ניסיונית באחת משתי קבוצות הדרכה (כלומר הבעת פנים או המילה הכתובה). גירויים כל נוצרו והוצגו באמצעות מצגת 12.1 ( <a href="http://www.neurobs.com" target="_blank">www.neurobs.com</a> ). </li></ol></li></ol> 3. סורק הגדרת מעקב עיניים <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ל-Begin להגדיר את הניסוי, להתחיל להקרין את הגירוי המחשב כתמונה ממוקדת על המסך ב-MRI עם מקרן דיגיטלי. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> המשתתפים מתבקשים לקום מהכיסא שלהם בחדר הבקרה וללכת לחדר של הסורק. אטמי אוזניים ו / או טלפונים ראש ניתנים ונושאים למקם אותם בתעלות האוזניים. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הנושא נמצא פרקדן עם עמדת הראש למרכז הסליל הראש. אנחנו לייצב את הגוף של המשתתפים ואת המיקום הראש עם כריות או מוסיף קצף כדי להפוך אותם נוחים ככל האפשר, אלא גם עוזרו של הגבלת תנועתם של ראש בראש מאז ההצעה במהלך סריקה גורם לאובדן של נתונים. במיוחד אם את תנועת הראש עולה על 1 מ"מ לכל כיוון. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> החלק / מקום headcoil מעל לראשו של משתתף, יש להם להטות את הראש שלהם בצורה נוחה ככל האפשר תוך מבט קדימה כדי להציג את המראה המשקפת המסך של המקרן. העיניים צריך להיות קרוב למצב הראשוני כפי עמ 'ossible 8 על מנת לשמור על הנוחות של המשתתף באמצעות הפעלת סריקה אשר יכול להימשך עד שעתיים. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שאל את המשתתפים איך המיקוד של התמונה המוקרנת היא ברגע שהם נמצאים הסורק. אם זה לא חד, להתאים מחדש את העדשה כדי לשפר את התמונה על המסך. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> Eyetracker נבדק כעת על ידי כיול על מנת להבטיח כי המצלמה IRED נמצא במקום הנכון. אם את ההשתקפות על הקרנית אינו אידיאלי או פועל כראוי, מקור IRED חייב להיות מותאם, או מראה המשקפת את מקור IRED ליד עמדת ראשו של משתתף יש מחדש למקומם / מותאם. אם ראשו של משתתף הותאם, שאל את הנושא אם ריפוד יותר / קצף או כריות יש צורך לשמור על מעמדה בראש / בגוף. במהלך סריקה צג אופקי ואנכי משתתפי שיא עמדות עיניים באמצעות גשש עין אינפרא אדום (כלומר Sensomotoric מכשירים, נידהם / בוסטון, MA) וגם לתאם אותם עם הפרדיגמה ש"ש התנהגותיen ניתוח פעילות מוחית. 5,7 </li></ol> 4. סריקה נהלים <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מניחים את הכדור חירום קשר לסחוט על הבטן של המשתתף ביד שמאל ואת תיבת הג'ויסטיק / לחצן ביד ימין. מניחים כמוסה ויטמין E בצד ימין ליד הראש. זה יהיה זמין על סריקות אנטומיים אשר יהפכו את השגיאה מסוים לא להפוך את התמונות משמאל לימין. להעלות והחלק המיטה למרכז MRI. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ודא שכל הנסיינים לעזוב את החדר MRI ולסגור את הדלת MRI. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לתקשר עם המשתתף דרך האינטרקום בחדר הבקרה ולוודא כי הם מוכנים להתחיל סריקה והם נוחים ככל האפשר. אם לא, להתאים מחדש לפי הצורך. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הזכר משתתף כי רעשים הסורק יהיה חזק וזה נורמלי. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> סריקה 1 אוספת כמה תמונות מוח מעט יחד באזור sagittal להיות מסוגלים למקם / לקבוע במדויק אוientation של פרוסות עבור נתונים אנטומיים ותפקודיים מלא. המשתתפים מספרים סריקה זה ייקח כמה דקות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאחר הנסיינים להציג את תוצאות הסריקה Localizer, אנו רושמים שורה של פרוסות אנטומיים שמכסים את המוח כולו. במקרים שלנו שאנחנו בדרך כלל סריקה פרוסות אלכסוניים צירית המקיפים את המוח כולו (170 עד 256 פרוסות). ספר המשתתף כי סריקה זה ייקח בערך 6 עד 10 דקות בהתאם למספר הקבוע של פרוסות. במקרים מסוימים סריקה אנטומי ניתן לעשות זאת לאחר סריקות תפקודיות. יש כמה יתרונות של האחרון, בדרך כלל בניסויים ארוכים נושאים יחוו עייפות. לכן, סריקה אנטומית צריך תשומת לב על ידי הנבדקים כדי שהם יוכלו לעצום את עיניהם. זה יכול להיות שימושי כדי לעשות את סריקות בסוף הפגישה הדמיה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאחר סריקות אנטומיים הושלמו משתתף יש לזכור את הוראות ספציפיות של סריקה הקרובה באמצעות תקשורת דרך המיקרופון/ מערכת רמקולים. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בדוגמה זו, עיצוב פסאודו אירוע הקשור 2 משמש לזיהוי של אזורים במוח המופעלים על ידי משימה שטרופ רגשית אבל כל תפיסה חושית, או גירוי פנימי 9 מנוע 10 עשוי להיות מופנה לשימוש בעת הצורך. אחרי אלה נסרקים אז נוכל להורות נושא הפרדיגמה נגד saccade ייסרקו הבא. בהתאם לפרמטרים שנבחרו הדמיה הסריקה תהיה קרובה 6 דקות. אנו מוצאים כי סורק יותר זה לגרום נושאים להירדם. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הפגישה הדמיה סך לוקח כ 60 עד 120 מתוך דקות, בהתאם סריקות הכל הדרושים לניתוח. </li></ol> 5. fMRI ניתוח <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לנתח את הנתונים באמצעות BrainVoyager QX תוכנה (או כל חבילת ניתוח כגון AFNI או SPM). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בגין ידי superimposing תפקודית נתונים סטטיסטיים על גבי מפות מוח תמונות אנטומיות. מבחינה תפקודית להגדיר את אזורי המוח של עניין (ROהאם) באמצעות מודל ליניארי כללי (GLM), עם מנבאים נפרדים (כלומר חופף ו נראים לא מתאימים, הדרכה פנים והדרכה מילה, אנטי saccade, Pro-saccade) עבור כל אחד מהתנאים במשימה במהלך שני סוגים של סריקות 2. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לבחון את עוצמת האות בכל האזורים הקדמיות מופעלים דרך ניגודים GLM (כלומר, כל נראים לא מתאימים מול כל חופף לייצר מפת אזורי), לחשב את האות BOLD סטנדרטית על פני כל המשתתפים והשווה את הביטוי נראים לא מתאימים מילה / פנים עם המילה חופף / פונה ביטויים עבור שני התנאים 2. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לתאם את זמני התגובה שנאספו על הניסויים ששימשו GLMs, ואחר כך לקשר בין הפעילות המוחית על פני כל אדם עם זמני התגובה שלהם עבור ניסויים ספציפיים 2 באיור 4. </li></ol> 6. נציג תוצאות לאחר ניתוח אנו מראים אזורים במוח המתואמים עם דוארשטרופ motional ואנטי saccade משימות שנרשמו במהלך הסריקה. התוצאות של הפרדיגמה שטרופ רגשית הראו אפקט האינטראקציה בין שלושת הגורמים ביטוי, הדרכה, אזור במוח אך לא היה ההשפעה העיקרית של הביטוי אין כל השפעה העיקרי של ההוראה 2. מצאנו כי כאשר הבעת פניו היתה נראים לא מתאימים למילה רגשית גבי, זה incongruency המופק הדיווח על המילה הכתובה הראה גבוה יותר עוצמת האות ב BOLD הממשלה העתידית שמאל 2 (איור 2). עוצמת אות גדול יותר על ביטויים נראים לא מתאימים לעומת הביטויים חופף היה משמעותי מבחינה סטטיסטית, עם שמחה חופף מראה את ההבדל הגדול 2. והחשוב מכל RTS בשלושת התנאים נראים לא מתאימים שנבדקו (עצוב, שמח ונייטרלי) ניבא האות BOLD יותר בתוך הממשלה העתידית שמאל לעומת כל התנאים חופף (איור 3). לשם כך אנהתמוגה לנו במיוחד בדק את זמני התגובה וערכו ניתוח רגרסיה כדי לבדוק אם RT עבור התנאים נראים לא מתאימים ו חופף היו חזוי של פעילות איתות BOLD בתוך אזור זה במוח (איור 3). מצאנו כי RT מהווה 81% מן השונות בפעילות הממשלה העתידית שמאל כאשר דיווח על ביטויים של מילה טובה, ניטרלי, ועצוב בעת התנאים נראים לא מתאימים ו חופף 2. גבוה RT הוא חזוי של הממשלה העתידית ההפעלה גדול יותר שמאלה, עם המצב העגום נראים לא מתאימים המניבים הגדול ביותר RT / אות יחס עוצמת לעומת כל התנאים ביטוי אחר. ניתחנו את האנטי saccade פרדיגמות בשיטות דומות לעיל כדי להיות מסוגלים להשוות את שתי רשתות של פעילות. בדוגמה זו, מצאנו כי לא היה כל אות מוגברת הממשלה העתידית שמאל אנטי saccade לעומת המשימה תומכי saccade. לפרטים נוספים, אנו מפנים את הקוראים פורד et al. (2007). <img alt="איור 1" src='"/' files> באיור 1. דוגמה למשפט נראים לא מתאימים (פנים עם הבעה של אושר גבי במילה SAD). הניסוי יתחיל עם נקודה קיבוע (1 2), ממשיך על ידי גירוי פנים (250 ms) ואת התמונה רעולי פנים (2 שניות) המחייב תגובה הכפתור של המשתתף. <img alt="איור 2" src="/files/ftp_upload/3237/3237fig2.jpg" data-altupdatedat="1787634011000" data-alt="איור 2"> איור 2. כרכים כל קיבוע שימשו כבסיס. ברים שגיאה מסמנים את סטיית התקן של הממוצע (SEM). ביטויים נראים לא מתאימים (שמח, ניטרלי, עצוב) הראה גדול יותר באופן משמעותי שינוי אות BOLD לעומת ביטויים חופף 2. התמונה מראה הבלעה עזב gyrus חזיתית נחות (ממשלה עתידית) אשר מותאמת באופן פונקציונלי באמצעות הניגוד לתאר בסעיף 5.2 של שטרופ רגשית נראים לא מתאימים לעומת המצב חופף במהלך לטפל סט פקודות Word. <img alt='"איור' src='"/' files> איור 3. במהלך ההוראה "השתתף ל-Word", נראים לא מתאימים, לעומת זאת בקנה הראו קשר חיובי בין RTS ועוצמת האות BOLD. גרף זה הוא ממוצע של RTS את כל 10 הנושאים של אות BOLD במהלך כל אחד מששת התנאים. ברים שגיאה מסמנים את סטיית התקן של הממוצע (SEM) 2. <img alt="איור 4" src="/files/ftp_upload/3237/3237fig4.jpg" data-altupdatedat="1787634011000" data-alt="איור 4"> איור 4. שתי חזרות של ביטוי זה הוצגו בפני הנבדקים. השורה העליונה היא המחשה סכמטית של רצף המשפט מבלוק 1 של הניסויים. החלק התחתון הוא תיאור של פונקציה דו גמא בתגובה hemodynamic (HRF) משמש כדי לגלות אזורים במוח המעורבים הביטויים פנים רגשיות.

<ol><li>Stroop, J. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Studies+of+interference+in+serial+verbal+reactions%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Experimental+Psychology%22%5BJournal%5D)">Studies of interference in serial verbal reactions.</a> Journal of Experimental Psychology. 18, 643-662 (1935).</li>
<li>Ovaysikia, S., Tahir, K. A., Chan, J. L., DeSouza, J. F. X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Word+wins+over+face%3A+emotional+Stroop+effect+activates+the+frontal+cortical+network%5BTitle%5D)+AND+%22Front+Hum.+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Word wins over face: emotional Stroop effect activates the frontal cortical network.</a> Front Hum. Neurosci. 4, 234(2011).</li>
<li>Hallett, P. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Primary+and+secondary+saccades+to+goals+defined+by+instructions%5BTitle%5D)+AND+%22Vision+Res%22%5BJournal%5D)">Primary and secondary saccades to goals defined by instructions.</a> Vision Res. 18, 1279-1296 (1978).</li>
<li>Connolly, J. D., Goodale, M. A., DeSouza, J. F. X., Menon, R. S., Vilis, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+comparison+of+frontoparietal+fMRI+activation+during+anti-saccades+and+anti-pointing%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Neurophysiol%22%5BJournal%5D)">A comparison of frontoparietal fMRI activation during anti-saccades and anti-pointing.</a> J. Neurophysiol. 84, 1645-1655 (2000).</li>
<li>DeSouza, J. F. X., Menon, R. S., Everling, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Preparatory+set+associated+with+pro-saccades+and+anti-saccades+in+humans+investigated+with+event-related+FMRI%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Neurophysiol%22%5BJournal%5D)">Preparatory set associated with pro-saccades and anti-saccades in humans investigated with event-related FMRI.</a> J. Neurophysiol. 89, 1016-1023 (2003).</li>
<li>Everling, S., DeSouza, J. F. X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Rule-dependent+activity+for+prosaccades+and+antisaccades+in+the+primate+prefrontal+cortex%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Cogn.+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Rule-dependent activity for prosaccades and antisaccades in the primate prefrontal cortex.</a> J. Cogn. Neurosci. 17, 1483-1496 (2005).</li>
<li>Ford, K. A., Goltz, H. C., Brown, M. R. G., Everling, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Neural+processes+associated+with+antisaccade+task+performance+investigated+with+event-related+fMRI%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Neurophysiol%22%5BJournal%5D)">Neural processes associated with antisaccade task performance investigated with event-related fMRI.</a> J. Neurophysiol. 94, 429-440 (2005).</li>
<li>DeSouza, J. F. X., Nicolle, D. A., Vilis, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Task-dependent+changes+in+the+shape+and+thickness+of+Listing%27s+plane%5BTitle%5D)+AND+%22Vision+Res%22%5BJournal%5D)">Task-dependent changes in the shape and thickness of Listing's plane.</a> Vision Res. 37, 2271-2282 (1997).</li>
<li>Hadjikhani, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mechanisms+of+migraine+aura+revealed+by+functional+MRI+in+human+visual+cortex%5BTitle%5D)+AND+%22Proc.+Natl.+Acad.+Sci.+U.S.A%22%5BJournal%5D)">Mechanisms of migraine aura revealed by functional MRI in human visual cortex.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 98, 4687-4692 (2001).</li>
<li>DeSouza, J. F. X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Eye+position+signal+modulates+a+human+parietal+pointing+region+during+memory-guided+movements%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Eye position signal modulates a human parietal pointing region during memory-guided movements.</a> J. Neurosci. 20, 5835-5840 (2000).</li>
</ol>

אין לנו מה למסור.

זיהוי אזורי המוח מסתמך על יצירת ניגוד מדויק בין משימות סרוקים (כלומר שטרופ או כך, הרגש נראים לא מתאימים לעומת חופף ואת הבעת הפנים, או נגד saccade לעומת תומכי saccade) כדי לייצר מפה של הפעלת קשור למשימה. אלו מפות תפקודית יכול להיות מעודן יותר, כאשר התנהגות נאסף בתוך סורק להסיר ניסויים שבהם הנושא שנעשו שגיאות. שגיאות אלה ניתן להסיר אם יש מספר מספיק של טעויות מאשר מפות תפקודית יכול להתבצע אלה 3,4,5,6. והכי חשוב, כאשר בוחנים את זמני התגובה עבור משימות משימות שטרופ נראים לא ...

A correction was made to <a href="http://http://www.jove.com/video/3237">Correlating Behavioral Responses to fMRI Signals from Human Prefrontal Cortex: Examining Cognitive Processes Using Task Analysis</a>. Joseph DeSouza and Laura Pynn middle initials were omitted at publication.
These have been corrected to:
Joseph F.X. DeSouza Laura K. Pynn

A correction was made to <a href="http://http://www.jove.com/video/3237">Correlating Behavioral Responses to fMRI Signals from Human Prefrontal Cortex: Examining Cognitive Processes Using Task Analysis</a>. Some of the authors middle initials were omitted.

Erratum: Correlating Behavioral Responses to fMRI Signals from Human Prefrontal Cortex: Examining Cognitive Processes Using Task Analysis

<table border="1" style=";text-align:right;direction:rtl"><tbody><tr><td> שם ציוד </td><td> חברה </td></tr><tr><td> 3-Tesla מכונת MRI </td><td> סימנס Magnetom טריו (Erlangen, גרמניה) </td></tr><tr><td> iViewX עקיבת העין </td><td> SensoMotoric מכשירים, Inc </td></tr><tr><td> BrainVoyager QX תוכנה </td><td> חדשנות המוח, מאסטריכט, הולנד </td></tr><tr><td> ארבעה כפתור ג&#39;ויסטיק </td><td> עיצובים הנוכחי, Inc, פילדלפיה, פנסילבניה, ארה&quot;ב </td></tr></tbody></table> טבלה 1. ריאגנטים ספציפיים וציוד.

התאמת תגובות התנהגותיות לאותות-fmri של קליפת המוח הקדם חזיתית האנושי: בחינת תהליכים קוגניטיביים באמצעות ניתוח משימה

Correlating Behavioral Responses to fMRI Signals from Human Prefrontal Cortex: Examining Cognitive Processes Using Task Analysis

מטרת נייר שיטות זה היא לתאר כיצד ליישם את טכניקת הדמייה לבחון תהליכים במוח משלימים העוסקים ידי שתי משימות דומות. התנהגות המשתתפים בעת ביצוע מטלה בתוך סורק fMRI אז יכול להיות מתואמים לפעילות מוחית באמצעות הדם בחמצן ברמת תלוי האות. אנו מודדים את התנהגות יוכלו למיין ניסויים הנכונים, שם הנושא ביצע את המשימה בצורה נכונה ולאחר מכן תוכל לבחון את המוח מאותת קשור לתקן את הביצועים. לעומת זאת, אם הנבדקים לא לבצע את המשימה כראוי, ניסויים אלה נכללו בניתוח אחד עם הניסויים הנכונים היינו מציגים את הניסויים שהיו לא רק על ביצועים נכונים. לכן, במקרים רבים שגיאות אלה עשויות לשמש את עצמם ואז לקשר בין הפעילות המוחית להם. אנו מתארים שני תפקידים משלימים המשמשים במעבדה שלנו לבחון את המוח במהלך דיכוי של עם תגובות אוטומטיות: שטרופ 1 ואנטי saccade משימות.הפרדיגמה שטרופ רגשית מנחה את המשתתפים גם לדווח &quot;המילה &#39;גבי רגשית על פני רגשיים או את הפנים של ביטויים&#39; של 1,2 פני גירויים. כאשר מילה הבעת פנים מתייחסים רגשות שונים, הסכסוך בין מה יש לומר ומה הוא לקריאה אוטומטית מתרחשת. המשתתף צריך לפתור את הסכסוך בין שני תהליכים בעת ובעונה אחת המתחרות של קריאת המילה הבעת פנים. הדחף שלנו כדי לקרוא את המילה מוביל חזק &quot;בתגובה לגירוי (SR)&quot; עמותות ולכן עיכוב של אלה חזק SR קשה המשתתפים נוטים לעשות טעויות. להתגבר על הסכסוך ולכוון את תשומת הלב מן הפנים או את המילה דורש בנושא לעכב תהליכים מלמטה למעלה אשר בדרך כלל מפנה את תשומת הלב לגירוי בולט יותר. באופן דומה, נגד saccade משימה 3,4,5,6, שם קיו הוראה משמש להפנות את תשומת הלב רק למיקום הגירוי היקפי אבל אז איתנועת הדואר עשוי למצב את המראה ההפוכה. שוב אנו מודדים את התנהגות על ידי רישום תנועות העיניים של המשתתפים אשר מאפשר מיון של תגובות התנהגותיות לתוך הניסויים הנכונים וטעייה 7 אשר לאחר מכן יכול להיות מתואמים לפעילות המוח. הדמייה עכשיו מאפשר לחוקרים למדוד התנהגויות שונות של ניסויים הנכונות וטעייה המעידים על תהליכים קוגניטיביים שונים, לאתר את רשתות עצביות שונות המעורבים.

מטרת המחקר שלנו היא לקשר בין התנהגות לפעילות המוח. אמצעים התנהגותיים מדויקות וטכניקות הדמיה מאפשר לנו להבהיר את המוח והתנהגות יחסים.

התאמת תגובות התנהגותיות לאותות-fMRI של קליפת המוח הקדם חזיתית האנושי: בחינת תהליכים קוגניטיביים באמצעות ניתוח משימה

מטרתו של מאמר שיטות זה היא לתאר כיצד ליישם טכניקת דימות מוחי לבחינת תהליכים מוחיים משלימים המופעלים על ידי שני...

המטרה הכללית של הניסוי הבא היא לחקור את אותות ה-MRI הקשורים לתגובות קשביות לגירויים חזותיים. זאת מושג על ידי סריקה של נבדקים בזמן שהם מקדישים קשב לגירויי סטרופ רגשיים. במקביל, נרשמות תגובות לחיצה על כפתור למשך הגירויים, המהוות את המדד ההתנהגותי שישואל בהתאם לאותות במוח.בנוסף, תנועות העיניים של הנבדק מוקלטות באמצעות עוקב עיניים בתוך הסורק, במטרה לקבל מדד של בחירה קשבית. התוצאות המתקבלות מראות הפעלה של הפיתול המצחי התחתון (inferior frontal gyrus), על בסיס ניתוח של המתאמים בין ההתנהגות לבין אות ה-FMRI במהלך משימת התגובה לגירוי. היתרון העיקרי של טכניקה זו על פני טכניקות אחרות, כגון טומוגרפיה בנפקת פוזיטרונים, הוא שניתן לסרוק נבדקים למשך עד שעתיים.מערכת זו מסייעת לנו להבין מעט יותר על עיכוב (אינהיביציה) של קליפת המוח הפרונטלית. תפקוד לקוי של מערכת זו קשור לנפתולוגיות שונות, כגון ADHD ותסמונת טורט. לפני תחילת ניסוי זה, על המשתתפים הפוטנציאליים למלא טופס הסכמה למחקר וכן שאלון סינון סטנדרטי לבדיקת MRI.יש לשלול התוויות נגד לבדיקת MRI. לאחר השלמת הניירת, העבירו לנבדק הדרכה על משימת ה-antis. בשלב זה, נקודת קיבוע ירוקה מעידה על ניסוי pro secod.הנחה את המשתתף להביט במטרה המופיעה בפריפריה של המסך בזווית ראייה של 8 עד 10 מעלות. נקודת קיבוע אדומה מצביעה על ניסוי antis COD; הנחה את המשתתף להביט במראה מול המטרה המופיעה שוב בפריפריה של המסך בזווית ראייה של 8 עד 10 מעלות. לדוגמה, אם מופיעה מטרה מימין, על הנבדק להביט שמאלה.בשלב הבא, העניקו הדרכה למטלת הסטרופ הרגשי (emotional stroop task). זהו פאראדיגמה פסאודה-אירועית שבה מילים תיאוריות המציינות את ההבעות מופיעות על גבי תמונות של פנים בודדות. המילים הן תואמות (congruent) או לא תואמות (incongruent) עם הרגש המשתקף מהפנים.בתמונה, הנחה את המשתתפים באילו כפתורים יש ללחוץ כדי לדווח על הבעה או מילה שמחה, הבעה או מילה ניטרלית, או הבעה או מילה עצובה. המשימה צריכה להתחיל במסך הוראות כתוב למשך שנייה אחת, המזכיר למשתתפים לדווח על הבעת הפנים או על המילה הכתובה על ידי לחיצה על הכפתור המתאים במהירות המקסימלית. לאחר מכן יופיע צלב קיבוע למשך שנייה אחת, ואז גירויי פנים למשך 250 מילישניות, ובסיום תמונת תגובה למשך שתי שניות.תמונת התגובה משמשת כדי להעניק למשתתפים זמן לדווח על תגובותיהם. ההצגה החזותית הבאה של צלב הקיבוע מתחילה לאחר סיום תמונת התגובה. כללו 15 ניסיונות תרגול עם שילובים שונים של ביטויי מילים של פנים.כדי להתחיל בהכנה לסריקה, ראשית הפעילו מקרן דיגיטלי להצגת גירוי המחשב כתמונה ממוקדת על מסך בתוך חלל ה-MRI. לאחר מכן, הכניסו את המשתתף לחדר הסורק וספקו לו אטמי אוזניים ואוזניות לצורך הגנה על השמיעה.יש להשכיב את הנבדק על הגב ולמקום את הראש במרכז הסליל. יש לייצב את תנוחת גוף הראש והנבדק באמצעות כריות או רפידות ספוג כדי להבטיח נוחות תוך הגבלת תנועת הראש. כעת, יש להניח את סליל הראש.לאחר מכן, הנח את הנבדק להטות את ראשו בנוחות תוך כדי מבט ישר קדימה אל המראה המשקיפה את התמונה המוקרנת; העיניים צריכות להיות קרובות ככל האפשר למנח הראשוני (primary position) כדי לשמור על נוחות המשתתף במהלך סשן הסריקה, שעלול להימשך עד שעתיים. שאל את המשתתף אם התמונה המוקרנת נמצאת בפוקוס. אם התמונה אינה חדה, כוון מחדש את העדשה כדי לשפר את בהירות התמונה.לאחר מכן, בצעו כיול של עוקב העיניים כדי להבטיח שמצלמת האינפרה-אדום נמצאת במיקום הנכון. אם ההשתקפות על הקרנית אינה אידיאלית, יש להתאים את מקור האינפרה-אדום או לדייק מחדש את מיקום המראה המשקפת את מקור האינפרה-אדום סמוך לראשו של המשתתף. כמו כן, שאלו את הנבדק אם דרוש ריפוד ספוג נוסף או כריות כדי לשמור על תנוחה זו.לאחר השלמת הגדרת הציוד, הניחו כדור לחיצה למקרה חירום בידו הימנית של המשתתף ואת תיבת התגובות בידו השמאלית. כמו כן, הניחו קפסולת ויטמין E בצד ימין של האוזניות, מכיוון שהיא תהיה גלויה בסריקות אנטומיות ותסייע לוודא שהתמונות אינן הפוכות מימין לשמאל. לבסוף, הרימו והגלישו את המיטה אל מרכז ה-MRI.עם הכניסה לחדר הבקרה, השתמש באינטרקום כדי לוודא שהמשתתף מוכן להתחיל את סשן הסריקה ושהוא מרגיש בנוח. כמו כן, הזכר למשתתף שרעשי הסורק יהיו חזקים. התחל בביצוע סריקת localizer.לאחר מכן, הגדירו סדרה של חתכים אנטומיים המכסים את המוח כולו. בדרך כלל יש להשתמש בחתכים אקסיאליים אלכסוניים. עדכנו את המשתתף לגבי משך הזמן המשוער של הסריקה האנטומית.תהליך זה עשוי להיארך בין שש ל-10 דקות, תלוי במספר הפרוסות שנקבעו. לחלופין, ניתן לבצע את הסריקה האנטומית לאחר הסריקות הפונקציונליות. עם השלמת הסריקות האנטומיות, הגדירו רצף פונקציונלי והזכירו למשתתף את הוראות המשימה עבור פרדיגמת הסטרופ (stroop paradigm).לאחר מכן, הפעילו את הסורק ואת הפרדיגמה באופן סינכרוני תוך הקלטה של כל לחיצות הכפתורים. ודאו שאתם מנטרים ומתעדים את תנועות העיניים האופקיות והאנכיות של הנבדק באמצעות מעקב עיניים באינפרא-אדום, כדי שניתן יהיה להקריץ נתונים אלו עם הפרדיגמה ההתנהגותית. לאחר מכן, הנחו את הנבדק כי פרדיגמת ה-anti Scho תבוצע במהלך הסריקה הבאה.לאחר מכן, התחילו את הסריקה עם הפרדיגמה המסונכרנת. בהתאם לפרמטרי ההדמיה שנבחרו, משך הסריקה יהיה קרוב לשש דקות. הימנעו מסריקות ארוכות יותר כיוון שהנבדקים עלולים להירדם.מפגש הדמיה מלא זה עשוי להימשך בין 60 ל-120 דקות, בהתאם לזמן הנדרש להכנה, להתאמות ספציפיות לנבדק ולמספר הסריקות הפונקציונליות הדרושות לניתוח. את הנתונים שהתקבלו מניסוי זה ניתן לנתח באמצעות כל חבילת ניתוח FMRI, כגון brain voyage או qx. מודגם כאן.A acne או SPM הן תוכנות נוספות הנפוצות לניתוח fMRI. מפות סטטיסטיות הנגזרות מהנתונים התפקודיים צריכות להיות מושלכות על גבי תמונות אנטומיות של המוח. כדי לעשות זאת, השתמשו תחילה במודל הליניארי הכללי או ב-GLM כדי להגדיר באופן תפקודי את אזורי העניין במוח, באמצעות מנבאים נפרדים עבור כל אחד מתנאי המטלה.במהלך שני סוגי הסריקות, השתמשו במנבאים הבאים: הוראת פנים תואמת ובלתי תואמת והוראת מילים, antis, secod, ו-pros secod. לאחר מכן, בחנו את עוצמת האות בכל האזורים הפרונטליים שהופעלו מתוך ניגודי ה-GLM. לאחר מכן, חשבו את אות ה-bold הסטנדרטיזציה בקרב כל המשתתפים והשוו בין ביטוי פנים של מילה בלתי תואמת לבין פנים של מילה תואמת.הביטויים עבור שני התנאים מתבססים לבסוף על מתאם עם זמני התגובה שנאספו בניסיונות ששימשו לכך. לאחר מכן, ה-GMs מבצעים מתאם בין הפעילות המוחית של כל נבדק לבין זמני התגובה שלו עבור אותם ניסיונות ספציפיים. התמונה המוצגת כאן מראה את הפיתול המצחי המקורי השמאלי (left inferior frontal gyrus) או ה-IFG, אשר מוקם תפקודית באמצעות הניגוד בין תנאי ה-emotional stroop הבלתי תואם לבין התנאי התואם.במהלך מערך ההוראות של תשומת לב למילה. כאן ניתן לראות כי כאשר הבעת הפנים הייתה לא תואמת למילה הרגשית שהוצמדה אליה, אי-התאימות שנוצרה מדיווח על המילה הכתובה הביאה לעוצמת אות BOLD גבוהה יותר. ב-IFG השמאלי, הבעות לא תואמות הראו שינוי משמעותית גבוה יותר באות ה-BOLD בהשוואה להבעות תואמות.במהלך ההוראה "שים לב למילה", ניגודיות בין תמריצים לא תואמים לתואמים הראתה מתאם חיובי בין זמני התגובה לבין עוצמת אות ה-BOLD. גרף זה מייצג ממוצע של זמני תגובה ואות BOLD של 10 נבדקים במהלך כל אחד מששת התנאים. כאן, השורה העליונה היא איור סכימטי של רצף ניסיונות מתוך בלוק אחד של ניסיונות.החלק התחתון הוא תיאור של שתי פונקציות התגובה ההמודינמית מסוג גמא ששימשה לזיהוי אזורי מוח המעורבים בהבעות פנים רגשיות. בעת ביצוע הליך זה, חשוב לזכור לבדוק את הנבדק בין הסריקות ולהזכירו להישאר ללא תנועה ככל האפשר כדי להפחית ארטיפקטים של תנועה בעקבות הליך זה. ניתן להשתמש בטכניקות אחרות, כגון magnetoencephalography, כדי לבחון את השפעות העיתוי בתוך ה-inferior frontal gyrus.

correlating-behavioral-responses-to-fmri-signals-from-human

Research

JoVE Journal

Neuroscience

מדעי המוח

מאמר זה מדגים עיצוב ניסיוני שבו כל הגוף דמויות אנימציה המשמשים בשיתוף עם בהדמיה מגנטית תפקודית (fMRI) כדי לחקור את וקושרת עצביים של התבוננות באינטראקציות חברתיות וירטואליות.

הדמיה מוחית של חקירה וקושרת עצבית של התבוננות אינטראקציות חברתיות וירטואליות

אנו מציגים פרוטוקול המאפשר לחקור את המנגנונים העצביים המתווך את ההשפעה המזיקה של רגש על קוגניציה, תוך שימוש בסורק תהודה מגנטי תפקודי. פרוטוקול זה יכול לשמש גם עם משתתפים בריאים קליניים.

הדמיה מוחית חקירת אפקט פגיעה של רגש על קוגניציה

סרטון זה מציג שיטה של ​​בחינה הקשורות לגיל שינויים בקישוריות תפקודית של רשתות שליטה קוגניטיבית עוסקות במשימות / תהליכים ממוקדים. הטכניקה מבוססת על ניתוח רב משתנה של נתוני ה-fMRI.

שיטה לחקירת הבדלי גיל הקשורים בקישוריות התפקודית של קוגניטיבית בקרת רשתות הקשורים למיון כרטיס שינוי ממדי ביצועים

נשקלת העברת פרדיגמה עם היסטוריה של שימוש בניסויי EEG לניסוי fMRI. הוכח כי מניפולציה של דרישות המשימה במטלת הכדור המוזר הוויזואלי הביאה לדפוסים שונים של הפעלת BOLD והדגימה כיצד עיצוב המשימה חיוני בניסויי fMRI.

העברת משימות קוגניטיביות בין שיטות הדמיה מוחית: השלכות על המשימה עיצוב ותוצאות פרשנות בfMRI לימודים

ניטור פעילות מוחית מחוץ למעבדה ללא מגבלות פיזיות מציב אתגרים מתודולוגיים. בלי סיבים, מערכת לביש פונקציונלית הקרוב אינפרא אדום ספקטרוסקופיה (fNIRS) שימש למדידת פעילות המוח במהלך משימת זיכרון פוטנציאלי אקולוגית. זה הודגם כי מערכת זו יכולה לשמש כדי לעקוב אחר פעילות המוח במהלך ניסויים מבוססים שאינה מעבדה.

שימוש בבלי הסיבים, fNIRS ביש כדי לעקוב אחר פעילות המוח במשימות קוגניטיביות אמת העולם

הפרוטוקול הנוכחי מתאר כיצד לבצע הקלטות EEG ו-fNIRS במקביל וכיצד לבחון את הקשר בין נתוני EEG ו-fNIRS.

ביצוע בו אלקטרונצגרפיה והקלטות ספקטרוסקופיית כמעט אינפרא-אדום עם משימה פלנקר

מוצג כאן צינור ניתוח וידאו המתגבר על אתגרים בניטור התנהגותי בסביבות MRI, ומאפשר זיהוי תגובות התנהגותיות ללא הדרכה לרמזים חיצוניים. ניתוח זה יאפשר הבנה מקיפה יותר של שינויים במצב פנימי מעוררים ופעילות כלל-מוחית.

פרופיל תגובות התנהגות אימהיות במהלך הדמיה של כל המוח

אנו מציגים פרוטוקול לחקר המתאמים העצביים של משימת ויסות רגשי קוגניטיבי, כלומר הערכה קוגניטיבית מחדש, באמצעות הדמיית תהודה מגנטית תפקודית. פרוטוקול זה שימש בחולים עם הפרעה טורדנית-כפייתית ובקרות בריאות, אך ניתן להשתמש בו גם בדגימות קליניות אחרות.

חקר המתאמים העצביים של הערכה מחדש קוגניטיבית בהפרעה טורדנית-כפייתית באמצעות דימות תהודה מגנטית תפקודי מבוסס משימה

פיתחנו שתי שיטות ללימוד ההשפעות של רמזים חזותיים על התנהגות בהיעדר רמזים משושי כימיים. שיטה אחת כרוכה התגובות בווידיאו של סרטנים על קירות רעיוני באקווריום, והשני בוחן את ההשפעות של תשומות חזותיים הניתנים על ידי סרטנים חי מאחורי מחיצה שקופה.

הקלטה תגובות התנהגותיות כדי השתקפות של סרטן הנהרות

אנו מתארים גישה חדשה לניתוח בו זמני של תפקוד מוח ומבנה באמצעות דימות תהודה מגנטיות (MRI). אנו מעריכים את מבנה מוח עם הדמיה ברזולוציה גבוהה דיפוזיה משוקללת וtractography סיבי חומר לבן. בניגוד המבני MRI הסטנדרטי, טכניקות אלה ייאפשרו לנו קשורים באופן ישיר לקישוריות האנטומי תכונות פונקציונליות של רשתות מוח.

שיתוף ניתוח של מבנה המוח ותפקודו באמצעות fMRI ודיפוזיה משוקללת הדמיה

חקור את הקשר בין תגובות התנהגותיות לאותות fMRI בקליפת המוח הקדם-חזיתית התחתונה. שיטה זו מאפשרת ניתוח מתאם בין התנהגות לפעילות מוחית במשימות קוגניטיביות רגשיות.

התאמת תגובות התנהגותיות לאותות-fMRI של קליפת המוח הקדם חזיתית האנושי: בחינת תהליכים קוגניטיביים באמצעות ניתוח משימה

גלה סרטונים נוספים