脳波実験での使用履歴を持つパラダイムをfMRI実験に移すことが検討されます。視覚的な奇妙なタスクでタスクの要求を操作すると、BOLDの活性化の異なるパターンがもたらされたことが実証されており、fMRI実験でタスクデザインがいかに重要であるかを示しています。
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脳波実験での使用履歴を持つパラダイムをfMRI実験に移すことが検討されます。視覚的な奇妙なタスクでタスクの要求を操作すると、BOLDの活性化の異なるパターンがもたらされたことが実証されており、fMRI実験でタスクデザインがいかに重要であるかを示しています。
認知神経科学の方法が発展するにつれて、確立された実験課題が新たな脳イメージングモダリティと共に使用されます。ここでは、行動および脳波記録(EEG)実験の長い歴史を持つパラダイム(視覚的奇抜な課題)を機能的磁気共鳴画像法(fMRI)実験に移すことを検討します。この論文の目的は、fMRIについて簡単に説明し、認知神経科学でその使用が適切な場合について説明することです。タスクデザインがfMRI実験の結果にどのように影響するか、特にそのタスクが別のイメージングモダリティから借用されている場合に、その方法を説明します。fMRI実験の実践的な側面を説明します。視覚的な奇妙なタスクでタスクの要求を操作すると、血中酸素濃度依存性 (BOLD) の活性化のパターンが異なることが実証されています。fMRI BOLD測定の性質上、多くの脳領域が特定のタスクで活動していることがわかっています。これらの活性化領域の機能を決定することは、タスクの設計と分析に大きく依存します。多くのfMRIタスクは複雑な性質を持っているため、データを解釈する際には、タスクの詳細とその要件を慎重に検討する必要があります。データは、これが認知要素だけでなく運動反応に依存するタスクで特に重要であり、可能な場合は隠れた反応と顕在的な反応を考慮する必要があることを示しています。さらに、脳波パラダイムをfMRI実験に移すには慎重な検討が必要であり、同じパラダイムがイメージングモダリティ間で同等にうまく機能するとは考えられないことがデータから明らかになりました。したがって、fMRI研究のデザインでは、関心のある効果を確立するために行動的にパイロットテストを行い、次にfMRI環境でパイロットテストを行い、関心のある効果の適切なデザイン、実装、および分析を確保することをお勧めします。
認知神経科学の方法を開発したように、確立された実験のタスクは、新興の脳の画像診断法で使用されます。 ( 例えば 、別個のメモリ·サブコンポーネント)は、行動ドメインおよび特定の機能をプロービングするための適切な実験タスクで研究されてきた大部分の神経心理学的概念が開発され、テストされたので、これは論理的な進行です。新技術は、これらの行動観察の神経基盤の証拠を明らかになるように新しい脳イメージング法と求められている。それは単にイメージング研究のためによく研究された行動タスクに描画したくてもよいが、いくつかの重要な注意事項を考慮しなければならない。一つは、重要な、しばしば無視も、考慮は、さらに行動の証拠を探索するために最も適切な画像化技術を使用することである。認知神経科学と心理学の面では、神経ACTIVの理解を強化するために利用可能な多くの脳イメージングの方法があります興味の概念を根底にITY。例えば、脳波(EEG)、脳磁図(MEG)、経頭蓋磁気刺激(TMS)、機能的磁気共鳴画像法(fMRI)及び陽電子放出断層撮影法(PET)である。これらの方法はすべて、それぞれの利点、欠点および適切な用途を有する。ここでのfMRI実験に行動および脳波実験の長い歴史を持つパラダイムを転送することが考えられる。脳波は、知覚や認知過程に関連した神経応答を調査するために何十年も使用されてきた。このように、多くのパラダイムは、この方法で使用するために開発されており、時間をかけて発展してきた。機能的MRIは、認知神経科学におけるより最近出現した技術であり、これはfMRIのに使用されるEEG研究で開発されたいくつかのパラダイムをもたらした。新しい技術を用いて脳波実験から知識ベースの上に構築するには、論理的なステップであるが、それにもかかわらず、いくつかの重要な点は、伝達では無視してもよい。技術aを非常に異なるとタスク再応じて設計される必要がある。これは、メソッドの動作と、特に、どのように使用されるパラダイムの潜在的な変調が講じた措置に影響を与える方法の知識が必要になります。 fMRIの実験計画の詳細について興味のある読者は、次のリンクを対象とするhttp://imaging.mrc-cbu.cam.ac.uk/imaging/DesignEfficiency 。タスク設計は、fMRIの環境にEEG研究のために開発パラダイムを転送する文脈で考慮される。この論文の目的は以下のとおりです。ⅰ)簡潔のfMRIを記述し、その使用は、認知神経科学のが適切な場合する。 ⅱ)タスクのデザインは、そのタスクを他の画像モダリティから借りている場合は特に、fMRIの実験の結果に影響を与えることができる方法を説明するため;及びiii)のfMRI実験を実施する実用的な側面を説明する。
機能的MRIは現在、広く利用可能な?と思ったらですのiQueとして、認知神経科学で使用される一般的な方法である。技術は、fMRIの利点と欠点は、他の利用可能な技術に関連して考慮されなければならない特定の実験のために適切であるかどうかの決定を行うためである。この方法の欠点は、代謝反応(酸素要求)は血行動態応答で畳み込まという点で、むしろそれは神経活動の相関であり、それは神経活動の直接的な尺度ではないということである。したがって、その時間分解能は、測定された電気信号は、基礎となる神経活動ではなく、代謝反応に近い、例えば、例えば、電気生理学と比較して劣る。脳波は、fMRIの中で秒程度の解像度と比較して、ミリ秒のオーダーの時間分解能を持っています。しかし、fMRIの主な利点は、技術の空間分解能が優れていることがある。また、非侵襲的であるため、被験者は、共のような物質を摂取する必要はありませんntrast剤または陽電子放出断層撮影(PET)における場合のように放射線にさらされる。したがって、fMRIの脳領域が知覚、認知および行動に関与している調査する実験に適した技術である。
本論文では、視覚的変わり者パラダイムは、fMRIの(詳細については図1を参照)に十分に確立された脳波タスクを転送するための例に挙げている。これは、問題が他のパラダイムを使用した場合も結果およびデータの解釈に影響を与える可能性が議論され、技術的に全てのfMRI実験の設計において考慮されるべきであることに留意すべきである。オドボールパラダイムは、頻繁に注意を評価し、検出性能を標的とする心理、認知神経科学で使用されている。パラダイムは具体的には、脳波の研究で開発された事象関連電位(ERP)、いわゆるP300成分1を調査するため。 P300は、標的検出を表し、の認識に誘発されるまれなターゲットは1を刺激。 P300は、統合失調症とその親族3、ヘビースモーカー4高齢化5での認知と臨床ドメイン2 例 、患者数全体での研究に使用されている。変わり者パラダイム(およびパラダイムによって誘発されるP300)は堅牢であり、また、異なる疾患状態によって変調されることを考えると、異なる撮像モダリティ間での移動は避けられなかった。
他の認知概念をプロービング多数のfMRIの研究によって示されているよう型破りのfMRI測定時の脳で見られる広範な活性化は、複数の認知機能の結果であることが知られている。活性化パターンのこの広範な性質は、それが困難な脳領域は実験者が興味あることに起因特定のタスク操作やグループの差異にアクティブ以上(または以下)であるかを決定することができます。具体的には、ACTIにおいて観察された差異どう定かではないvationは注目関連プロセスを、検出自体を標的とするように関連しているのか、それともそれらは、モータの応答の生成に関連する進行中の作業メモリプロセスまたはプロセスなどの他のタスクの要求に関連している。測定された活性に関数を割り当てる処理は、関心(ターゲット検出)の認知的成分はオドボール課題(P300)への明確な脳応答して測定された脳波ドメインに容易になります。それにもかかわらず、神経科学者ではなく別の説明を除外するための努力を入れても、自分の仮説と実験を支持してその結果を解釈する傾向がある。ほとんどの実験は、しかし、本質的にこれらの重要な質問を解決することはできません - スキャン時間は高価である - 私たちはパラダイムの徹底した計画とパイロットテストのために主張している理由である。
脳領域と認知の構成要素間の直接リンク、また変わり者パラダイムの本質を確立する上で、この困難に加えてfMRIのに転送されたときに、他の可能な方法論的な問題を提示します。例えば、標的刺激の検出は、通常、応答ボタンを押すことによって示される。これは、実験者が応答の精度と速度を記録するが、この応答はまた、刺激を標的とするためにfMRIのBOLD応答に影響を与える可能性があることができる。刺激 - ロックされたfMRIの活性化にボタン押下の影響のために必要なモータ動作は、それだけで数百ミリ秒のターゲット刺激の提示後に起こること与えられた。運動反応の準備に関与例の脳領域が誤って標的刺激を検出し、その逆も同様に関与していると仮定されるかもしれないために、これはまた、その活性化の解釈に影響を与えることができる。これは、モータの応答に依存しない目標検出の間接的な対策が、取られることにより、方法論的な変更をもたらした。例えば、標的刺激をカウントすることを確認被験者がattentiを維持するようにする方法として6が提案されているタスク上の上。試行回数は、被験者がいかに不注意示すことができます逃した。タスクの終了時にカウントされた刺激の数を報告することも実験者は被験者が正しくタスクを実行したかどうかを確認することができることを意味する。第三の選択肢は、被験者が本質的に目標検出のような応答を誘発するために想定される応答する方法には、命令および標的刺激の新規性を与えられていない、完全に受動的なタスクの設計を使用することである。タスクの認知およびモーター需要が7,8異なるため刺激および基本設計の同じタイプを使用してタスクのこれらのバージョンにもかかわらず、タスクの各変動による活性化パターンが異なります。例えば、受動的視聴時に必要とされることはありません念頭に置いてターゲット刺激の現在の数を保持して、 例えば 、標的刺激を数えるに関わる記憶過程を、作業があるでしょう。パッシブオドボール課題の以下は、これらの3つのバージョン、、カウント、ND 応答は、タスクの要求でこれらの変化を考慮し、結果の適切な解釈を可能にする方法を慎重にタスクの設計と実装を示すために使用されている。
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注:研究プロトコルは、アーヘン工科大学で地元のヒト対象審査委員会によって承認され、ヘルシンキ宣言に従って実施した。
1。作業の設計
2セットアップ実験環境
スキャナーの3科目到着とエントランス
4。実験手順
実験5。終了
6。データ解析
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刺激および分析方法は、視覚的オドボール課題に関連した脳領域におけるBOLD活性化を誘発した。目標>非標的コントラストがパッシブ状態のための活性化を明らかにしなかったが、数と応答します( 図3)の両方で活性化を明らかにしました。 図3に示されたデータは、カウントの定性的な比較で、条件に応答して、タスクの各バージョンが孤立して実行された場合活性化パターンがどのように見えるかを示しています。
興味のある主な比較は条件間のものであった。したがって、標的検出に関連しない活性化の脳領域においては、タスクの要求が変更されたときに異なる? 図4は、条件間の違いがあることを示している。カウント及び条件は上記の記述に応答間の差の定性的評価とは対照的に、この比較はshowin、脳全体データに対してt検定を使用して行われG活性化が著しく条件が異なり地域。
数とBOLD活性化の最初の研究7ショーの違いから、データとは、視覚的...
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私たちは、 数にBOLD活性化の異なるパターン視覚オドボール課題結果のタスクの要求を操作し、条件に応答することを示している。不適切に割り当てられたであろうそれぞれの条件に関与した領域のうちのいくつかの機能的役割は、比較のために利用できなかったタスクは3つのバージョンからのデータを持っていた。データ解釈のこの曖昧さは、必ずしもタスクを別の画像モダリティから実験的なパラダイムを転送する際に特別な配慮の必要性を強調し、その起源を持つ脳波P300分野におけるケースはなかったであろう。例えば、(例えば、注意および作業メモリのような)多くの認知プロセスは、P300成分の発生に寄与するが、これらはfMRIのBOLD応答に見られる広範な活性化とは対照的に、単一の電気生理学的マーカーによって表される。さらに、P300は、fと同様にモータの応答に影響されないMRIデータ。 EEGデータの時間分解能は、認知および運動応答が時間的に分離されることを可能にする。 fMRIのBOLD尺度の性質は、多くの脳領域は、特定のタスクを同時に活性であることが見出されることを意味する。活性化のこれらの領域の機能を決定することは、タスクの設計...
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著者らは開示するものは何もない。
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
|---|---|---|---|
| Magnetom Tim Trio 3 T MRIスキャナー | Siemens Medical Solutions, Erlangen, Germany | ||
| プレゼンテーションバージョン14.8 | 行動システム、カリフォルニア州アルバニー、米国 | ||
| Lumitouchデバイス | Control Inc、バーナビー、ブリティッシュコロンビア州、カナダ | デバイスは、メーカーによって製造されなくなりました。MR対応のレスポンスデバイスもご用意しています。 | |
| TFTディスプレイ | Apple, Cupertino, CA, USA | 30インチシネマディスプレイ | 画面はMR対応に社内でカスタム変更されました。ただし、MR互換の画面は数多く市場に出回っています。 |
| Optseq | surfer.nmr.mgh.harvard.edu/optseq | 迅速なイベント関連設計のための最適な刺激タイミングを決定するためのプログラム | |
| FMRIB software library (FSL) | FMRIB, Oxford | http://fsl.fmrib.ox.ac.uk/fsl/fslwiki/ | SPM、AFNI、Brain Voyagerなど、fMRIデータの解析には他のソフトウェアツールが利用可能です。 |
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