הדמיה תפקודית עם חיזוק, Eyetracking, ניטור פיזיולוגית
November 13th, 2008
מצגת זו ממחישה את השימוש של ה-fMRI לבחון המעגלים העצביים העומדים בבסיס קבלת ההחלטות. משימות תפיסתיות פשוטות בשילוב עם תגבורת תיאבון ו מרתיעה כדי לחקור כיצד להשפיע על תהליכים ותוצאות ההחלטה.
מדריך זה מציג שיטה לחקר מנגנון החיזוק באמצעות דימות מוחי תפקודי או FMRI. בפרוטוקול זה, הנבדקים עוברים הדמיה תפקודית תוך כדי ביצוע משימת קבלת החלטות חזותית, המחוזקת על ידי גירויים שמיצים מתגמלים, נשיפה אווירית או טון שמיעתי ניטרלי באמצעות משקפי מגן תואמים לסורק. הנבדקים צריכים להחליט אם מערך של נקודות נע מהר או אם הוא נע לאט.
תנועות עיניים ותגובות פיזיולוגיות כמו נשימה וקצב לב מנוטרים גם כן. היי, אני להקת ג'ק גרין מהמעבדה של וינס פררה וג'וי הירש במחלקה למדעי המוח באוניברסיטת קולומביה, ואני פרנקו פאסט. גם מהמעבדה כאן באוניברסיטת קולומביה.
היום נראה לך נוהל להדמיה תפקודית עם חיזוק התנהגותי, ניטור פיזיולוגי ומעקב אחר עיניים. אנו משתמשים בהליך זה במעבדה שלנו כדי לחקור קבלת החלטות עם חיזוק חיובי ושלילי. אז בואו נתחיל.
השלבים הראשונים בהפעלת ניסוי FMR כוללים הגדרה ובדיקה של הציוד. צעדים אלה יכולים להיעשות בכל סדר במהלך הניסויים שלנו, הנבדקים מתוגמלים על ביצוע תגובות התנהגותיות נכונות. הגירוי המתגמל הוא המשקה האהוב על הנבדק המסופק על ידי מתקן מיצים השולט בכמות הנוזל המועבר לפיו של הנבדק.
מתקן המיצים מורכב ממאגר, שסתום סולנואיד הנשלט על ידי מחשב וצינור ארוך המספק מיץ לנבדק. כל הרכיבים האלקטרוניים של מתקן זה נשמרים מחוץ לחדר הסורק, כך שהם אינם מכניסים חפצים באות ה-MR. מתקן המיצים נשטף וממלא במשקה המועדף על הנבדק.
לפני הסריקה נבדקת המערכת כדי לוודא שהמיץ זורם. הנבדקים נענשים על תגובות שגויות על ידי נשיפה של 50 אלפיות השנייה של אוויר לעין. ווסת לחץ מספק נשיפה אוויר מבוקרת, שהנבדק ידרג כמרתיעה אך לא טראומטית.
ווסת הלחץ מוגדר בתחילה ל-30 PSI ומחובר למקור אוויר דחוס, שיכול להיות מיכל אוויר או אוויר ביתי. שסתום הסולנואיד נשלט על ידי אות מחשב. האוויר מועבר לנבדק דרך חתיכה של צינור טיגון אחד בגודל 16 אינץ', שנשמר קצר יותר מ-8 מטרים.
על מנת למנוע עיכוב בין רגע פתיחת השסתום לזמן שבו האוויר הדחוס מגיע לנושא, מכאן שמווסת הלחץ יושב בתוך חדר הסורק מכיוון שכל תנועה כגון תגובה לנשיפות האוויר או תנועת הראש במהלך הבליעה עלולה להכניס חפצים לתמונת ה-FMRI. מוט נשיכה משמש כדי למזער את תנועת הראש. מוט הנשיכה מחובר לסליל ראש ה-RF ויש לו פיה מותאמת אישית העשויה מחומר תרמופלסטי, צינורות לאספקת מיצים וניטור גזי נשימה משולבים בפיה.
הנבדק צריך פשוט לשמור על מגע טוב בין השיניים העליונות שלו לבין הפיה. חשוב לומר להם לא לנשוך חזק את הפיה. זה יגרום לשרירי הלסת שלהם להתעייף את פעימות הלב המנוטרות במהלך הניסוי על מנת להסיר מאוחר יותר כל חפצים במהלך ניתוח הנתונים שעלולים לנבוע מחמצון מוגבר בדם במוח, ולא עקב פעילות עצבית.
כדי למדוד שינויים בחמצון הקשורים למחזור הלב, אנו משתמשים באוקסימטר דופק כדי למדוד את חמצון שור הדם בקצות האצבעות באמצעות חיישן אינפרא אדום. אוקסימטר הדופק תואם MR ואות הפלט שלו מוזן דרך לוח סינון לחדר הבקרה שם הוא עובר דיגיטציה ומאוחסן במחשב. אנו מודדים גם נשימה באמצעות מוניטור גז נשימה או RGM המודד רמות פחמן דו חמצני שפג תוקפן.
מכיוון שהנשימה משפיעה על חמצון הדם, ה-RGM תואם MR ואותות הפלט שלו נשלחים לחדר הבקרה שם הם עוברים דיגיטציה ומאוחסנים במחשב. גירוי חזותי מסופק על ידי זוג משקפי מגן תואמים לסורק, המגרים את שתי העיניים באופן עצמאי. המשקפיים כוללים מצלמת אינפרא אדום זעירה למדידת תנועות עיניים על מנת לדעת לאן הנושא מסתכל, אנו עוקבים אחר תנועות העיניים באמצעות איקונוגרפיה של וידאו O אינפרא אדום.
תנועות העין משפיעות על מיקום הגירויים החזותיים על הרשתית, מה שמשפיע על התגובות החזותיות במוח. תנועות עיניים יכולות לשמש גם את הנבדק כדי להצביע על תגובות שמיעה של VA. בשיטה זו משתמשים במצלמת אינפרא אדום למעקב אחר תנועות האישון.
פולט האינפרא אדום והמצלמה מובנים בזוג משקפי מגן שתוכננו במיוחד. אלה אותם משקפי מגן המספקים גירוי חזותי. הנתונים מהמשקפיים מעובדים על ידי מחשב ייעודי הממיר תמונות של העין לאותות אנלוגיים למיקום עיניים אופקי ואנכי.
הסורק ממוקם בחדר מוגן חשמלית ומגנטית. כל האותות החשמליים העוברים מחדר הבקרה לחדר הסורק עוברים דרך לוח סינון, מסירים את כל התדרים שעלולים ליצור חפץ בתמונת ה-MR. לפני הסריקה, כל נבדק חייב לעבור תהליך בטיחות והסכמה.
המחקר מוסבר, כל הסיכונים נדונים והנבדק נותן את הסכמתו. תהליך זה נועד להגן על הנבדקים מפני כפייה ולהגן על פרטיותם ובריאותם. הנושא מוקרן לאיתור מתכת בכל מקום בתוך הגוף או מחוצה לו.
לפני הניסוי, הנבדקים צמאים על ידי הגבלה מרצון של צריכת הנוזלים שלהם למשך שש שעות. בדרך זו, מיץ שמתקבל במהלך הניסוי הופך למתגמל ביותר. כאשר הוא מוכן לסריקה, על הנבדק לשים אטמי אוזניים כדי להגן על האוזניים מפני רעש הסורק.
הנבדק חייב גם לשים אוזניות תואמות MR כדי לתקשר עם החוקרים ולשמוע הוראות. במהלך סשן הסריקה, אנו משתמשים בתמונות מבניות משוקללות T one שנותנות הגדרה ברורה של המורפולוגיה של המוח של הנבדק. הסובייקט שוכב באופן פסיבי ונשאר דומם ככל האפשר.
במהלך שלב זה, שנמשך כ-10 דקות, אנו משתמשים בשני רצפים תפקודיים משוקללים של T כדי להראות שינויים בחמצון הדם הקשורים לפעילות עצבית. בשלב זה הנבדק מבצע משימת קבלת החלטות תפיסתית עם גירויים חזותיים. הנבדק צופה בדפוס של נקודות נעות ומבצע שיפוט תפיסתי לגבי הכיוון או מהירות התנועה שלהן.
הנבדק מציין את תגובתם על ידי לחיצה על כפתורים. תגובות אלה מחוזקות על ידי מיץ של פחזניות נכונות ואוויר. אם שגויים, גירויים שמיעתיים משמשים כמחזקים משניים.
תנועות העיניים מנוטרות באופן רציף במהלך שלב זה. כל ריצה ניסיונית נמשכת 11 דקות ויש ארבע ריצות בסשן סריקה. אנו משתמשים בתמונות משוקללות דיפוזיה, DWI כדי לקבוע קישוריות מבנית בין אזורי מוח.
במהלך שלב זה. הנבדק שוכב ללא תנועה במשך כ-12 דקות. זה עתה הראינו לכם ניסוי הדמיה פונקציונלי עם חיזוק התנהגותי, ניטור פיזיולוגי ומעקב אחר תנועות עיניים.
הדגמנו כיצד להשתמש בהליך זה כדי לחקור קבלת החלטות עם חיזוק מרתיע וקטנטני. אז זהו. תודה על הצפייה ובהצלחה בניסויים שלך.
View the full transcript and gain access to thousands of scientific videos
סקירה
מצגת זו מדגימה את השימוש ב-fMRI כדי לחקור מעגלים עצביים שבסיסם ביכולת קבלת ההחלטות. נבדקים מבצעים משימת קבלת החלטות חזותית תוך כדי עבירות על דימות פונקציונלי, מה שמאפשר לחוקרים לחקור כיצד תוצאות משפיעות על תהליכי קבלת ההחלטות.
מרכיבי מחקר מרכזיים
תחום המדע
- מדעי המוח
- הדמיה פונקציונלית
- קבלת החלטות
רקע
- MRI פונקציונלי (fMRI) היא טכניקה המשמשת למדידה ומיפוי פעילות מוחית.
- הבנת המעגלים העצביים המעורבים בקבלת החלטות היא חיונית לתובנות בתהליכים קוגניטיביים.
- מנגנוני חיזוק יכולים להשפיע על תוצאות ההחלטות.
- שילוב משימות תפיסתיות עם סוגים שונים של חיזוק מספק גישה מקיפה לחקר המעגלים הללו.
מטרת המחקר
- לחקור כיצד חיזוקים חיוביים ושליליים משפיעים על תהליכי קבלת ההחלטות.
- לחקור את המנגנונים העצביים העומדים בבסיס חיזוק במשימות קבלת החלטות.
- לנטר תגובות פיזיולוגיות במהלך קבלת ההחלטות כדי לקבל תובנות על התהליכים הקוגניטיביים המעורבים.
שיטות ששימשו
- הנבדקים עוברים fMRI תוך כדי ביצוע משימת קבלת החלטות חזותית.
- החיזוקים כוללים מיץ תגמול, נשיפות אוויר מגרירויות או צלילים שמיעתיים ניטרליים.
- תנועות עיניים ותגובות פיזיולוגיות כמו נשימה ודופק ניטרים.
- משמשים משקפיים תואמי סורק להצגת גירויים לנבדקים.
תוצאות עיקריות
- המחקר מספק תובנות כיצד חיזוקים שונים משפיעים על קבלת ההחלטות.
- תגובות פיזיולוגיות מתואמות עם תהליכי קבלת ההחלטות.
- נתוני fMRI מגלים את המעגלים העצביים המופעלים במהלך המשימות.
- התוצאות תורמות להבנת מנגנוני החיזוק במשימות קוגניטיביות.
מסקנות
- מחקר זה משפר את הבנתנו את הבסיס העצבי של קבלת ההחלטות.
- הממצאים עשויים לספק מידע למחקרים עתידיים על תהליכים קוגניטיביים ותגובות התנהגותיות.
- המתודולוגיה ניתנת ליישום לחקירה נוספת של פונקציות קוגניטיביות אחרות.
