Name: 레이스 모델 부등식을 사용하여 행동 다감각 통합 효과를 정량화 (동영상) | JoVE Journal
Uploaded: 2019-05-10T14:45:00.000+00:00
Duration: 8 min 13 s
Description: 배우세요 레이스 모델 부등식을 활용한 다감각 통합 효과 정량화 방법을 신경과학 연구에 적용하세요. 이 기법은 인지 및 운동 결과와의 연관성을 분석하여 임상 연구에 활용됩니다.

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현재 의학회는 국립보건원(K01AG049813~JRM)의 노화에 관한 국립연구소에서 지원하고 있습니다. 보충 기금은 의학의 알버트 아인슈타인 대학의 Resnick 노인학 센터에 의해 제공되었다. 이 프로젝트에 대한 탁월한 지원을 위한 모든 자원 봉사자와 연구 직원에게 특별한 감사를 드립니다.

모든 참가자는 실험 절차에 서면 통보 동의를 제공, 의학의 알버트 아인슈타인 대학의 기관 검토 위원회에 의해 승인된.
1. 참가자 모집, 포용 기준 및 동의
<ol><li>독립적으로 abulate 수 있고 중요한 감각 손실이 없는 영어를 구사하는 개인의 상대적으로 큰 집단을 모집하십시오; 실험 평가를 방해 하는 활성 신경 학 또는 정신 장애; 이동성에 영향을 미치는 현재/미래의 의료 절차.</li>
	<li>각 참가자가 시각, 청각 및 체감각 시력을 공식적으로 테스트하여 연구 적합성을 확인하는 감각 검진 시험을 성공적으로 완료할 수 있는지 확인합니다.<ol>
<li>Snellen 눈 차트를 사용하여 양측 시력이 20/100보다 좋거나 같도록 합니다.</li>
		<li>톤 발광 이음새를 사용하여 참가자가 25dB 30에서 2,000 Hz 톤을들을 수 있도록 합니다.</li>
		<li>참가자가 임상 신경병의 진단을 유지하는지 여부와 실험적인 체감각 자극을 느끼는 능력을 방해하는지 여부를 결정합니다21,28,29.</li>
		<li>참가자가 이러한 최소 감각 요구 사항을 충족할 수 없는 경우 연구에 포함시키지 마십시오.</li>
	</ol>
</li>
	<li>AD8 치매 검진 면접 컷오프 점수 ≥2 31,32와같은 신뢰할 수 있는 선별 기기에서 컷 스코어를 구현하여 치매노인을 제외; 및 메모리 장애 화면 MIS; 컷오프 점수 < 533.</li>
	<li>참여할 의사가 있는 경우 참가자들이 실험 절차(현지 기관 검토 위원회의 승인)에 대한 서면 동의를 제공하도록 합니다.</li>
</ol>2. 실험 적인 디자인
<ol><li>자극 프리젠 테이션 소프트웨어를 사용하여 시각적 (V) 단독, 체감각 (S) 단독 및 동시 시각 체감각 (VS)의 세 가지 실험 조건으로 간단한 반응 시간 실험을 프로그래밍하십시오. 가능한 한 빨리, 조건에 관계없이 각 감각 자극에 응답하는 참가자를 알립니다. VS 간단한 RT 작업의 예는 보충 파일을 참조하십시오(보충파일1).<ol>
<li>세 개의 컨트롤 박스(30.48mm × 20.32mm × 12.70mm)와 자극기용 플라스틱 하우징이 있는 자극 발생기를 사용합니다. 좌우 제어 박스에는 육안 자극을 위해 조명되는 양측 청색 발광 다이오드(LED; 직경 15.88cm)가 포함되어 있으며, 0.8G 진동 진폭으로 육감각 자극을 위해 진동하는 양측 모터(LED와 15.88cm 직경)가 포함되어 있습니다. 휴대 전화 진동)22,23,28.</li>
		<li>자극 발생기가 단방향 감각(시각적 또는 체감각만)뿐만 아니라 다감각(동시 시각 및 체감각) 자극을 모두 제공하도록 합니다. 2.1.1에 설명된 왼쪽 및 오른쪽 컨트롤 박스에서 중앙 더미 제어 상자 등거리(28cm)를 배치합니다. 고정 점 역할을 할 시각적 대상 스티커(직경 0.4cm의 중앙 원)를 부착합니다.</li>
		<li>각 자극기를 직접 제어할 수 있는 병렬 포트를 통해 자극 발생기를 실험 용 컴퓨터에 연결합니다.</li>
		<li>트랜지스터-트랜지스터-로직(TTL, 5V) 펄스를 병렬 포트를 통해 직접 트리거 자극 발생기로 전송하는 자극 프리젠테이션 소프트웨어를 프로그래밍합니다. 자극 프리젠 테이션 시간을 지속 시간 100ms로 설정합니다.</li>
	</ol>
</li>
	<li>자극 프리젠테이션 소프트웨어에서, 이 간단한 반응 시간 실험을 위해 총 135개의 자극 프리젠테이션에 대해 45개의 시험(무작위로 제시된 각 자극 조건의 15개의 시험)으로 구성된 최소 3개의 실험 블록을 프로그래밍한다.</li>
	<li>예상 효과를 방지하기 위해 1과 3 s 사이의 상호 자극 간격을 무작위로 변경합니다. 대안적으로, 자극 파라미터가 위와 동일하지만 TTL 펄스가 전송되지 않는 캐치 시험을 삽입하여 시각적 또는 체감각 자극이 발생하지 않으므로 반응이 예상되지 않습니다.</li>
	<li>참가자가 주어진 자극 조건에 최대 2,000 ms를 반응할 수 있도록 하십시오. 2,000ms 응답 기간 내에 응답이 감지되지 않으면 자극 프리젠테이션 소프트웨어가 자동으로 다음 시험으로 진행되도록 합니다. 참고: 이 응답 창 컷오프는 임의적이지만 총 실험 시간을 최소한으로 유지하는 데 필요합니다. 더 긴 RT는 무한대로 설정됩니다.</li>
	<li>자극 프리젠 테이션 소프트웨어에서 20-s 브레이크를 프로그래밍하여 세 가지 실험 블록을 분리하여 잠재적 인 피로를 줄이고 농도를 증가시다. 20-s 브레이크가 끝난 직후에 각 후속 블록이 시작되는지 확인합니다.</li>
	<li>시각적 디스플레이(실험 용 컴퓨터 모니터)에 표시되도록 작성된 지침을 프로그래밍합니다. 정확한 지침은 보충 자료에 제공됩니다. 시작 준비가 되면 응답자 패드를 오른발로 밀어 실험을 시작하도록 참가자에게 요청합니다. 자극 파라미터가 프로그래밍되면 자극 프리젠 테이션 소프트웨어는 각 참가자에서 실행될 스크립트를 만듭니다.</li>
	<li>실험 스크립트를 실행하기 위해 참가자 ID와 세션 번호를 제공합니다. 실험이 완료되면 각 참가자에 대해 고유한 행동 데이터 로그가 생성됩니다(샘플 Eprime 2.0 출력 파일에 대한 보충 파일 2 참조).</li>
</ol>3. 장치 및 작업
<ol><li>참가자들이 똑바로 앉고 왼쪽과 오른쪽 컨트롤 박스에 손을 편안하게 놓게 한다.<ol>
<li>제어 상자의 뒷면에 장착된 진동 모터 위에 검지 손가락을 전략적으로 배치하고, 컨트롤 박스 전면에 엄지손가락을 비추어 LED 아래에 빛을 차단하지 않도록 합니다(그림 1참조).</li>
		<li>참가자들에게 연속 적인 백색 잡음이 편안한 수준(일반적으로 65-75dBs)에서 재생되는 헤드폰을 제공하여 체감각 자극을 들리지 않도록 합니다.</li>
	</ol>
</li>
	<li>참가자들에게 가능한 한 빨리 모든 자극에 반응하도록 지시한다.<ol>
<li>손가락이 체감각 자극을 받아들이기 때문에 참가자들에게 오른발 아래에 있는 발 페달을 반응 패드로 사용하도록 요청합니다(그림 1참조).</li>
	</ol>
</li>
	<li>자극 조건에 따라 성능 정확도를 계산합니다.<ol>
<li>참가자들에게 가능한 한 빨리 각 실험 자극(조건당 45개)에 반응하도록 지시한다.</li>
		<li>조건당 정확하게 검출된 자극 의 수를 45(조건당 총 시험 횟수)로 나누어 시각적, 체감각 및 VS 조건에 대한 성능 정확도 측정값을 각각 얻습니다.</li>
	</ol>
</li>
</ol>4. 레이스 모델 불평등 데이터 준비(개별 수준)
<ol><li>개인의 행동 성능이 유효한지 여부를 확인합니다.<ol>
<li>간단한 반응 시간 작업에 대한 참가자의 성능 정확도가 감소함에 따라 하나의 자극 조건에서 70 % 정확하거나 더 큰 정확도를 달성 할 수없는 참가자를 제외하십시오.</li>
		<li>참가자가 설정된 응답 기간 내에 자극에 반응하지 못하고 분석25,28에서시험을 제외하는 대신 해당 RT를 무한대로 설정하는 경우 임상시험을 부정확(생략)하는 것을 고려한다. 참고: 이전 연구에서는 그룹 평균(n=289) 자극 검출이 모든 조건에서 96%였으며, 인구의 90% 이상이 모든 조건에 대해 90% 이상의 검출률을 보였습니다28.</li>
		<li>RT 데이터의 분포를 편향시킬 수 있기 때문에 매우 느린 RT를 삭제하는 데이터 트리밍 프로시저를 사용하지 마십시오. 25 명확하게 이상값인 RT가 무한대로 설정되어 있는지 확인합니다. 데이터 트리밍 절차 및 느린 RT(보조 파일 3)를 포함하여 CDF의 변경 내용을 설명하는 추가파일을참조하십시오.</li>
	</ol></li>
	<li>RT 데이터를 구성합니다.<ol>
<li>RT 데이터를 실험 조건에 따라 오름차순으로 정렬합니다. 정렬된 RT 데이터의 별도의 열에 시각적, 체감각 및 VS 조건을 배치합니다. 각 행이 하나의 평가판을 나타내고 각 셀이 실제 RT(또는 생략되거나 느린 평가판의 경우 무한대)를 나타내는지 확인합니다.</li>
	</ol></li>
	<li>RT 데이터를 bin합니다.<ol>
<li>가장 빠른 RT(주황색 타원 중 가장 느린 RT)와 가장 느린 RT(조건-빨간색 타원)를 식별합니다. 모든 테스트 조건에서 개인의 RT 범위(503ms, 파란색 타원)를 계산하기 위해 가장 빠른 RT(예: 740ms – 237ms)에서 가장 느린 RT를 뺍니다. 표 1은 개인의 RT 범위를 계산하는 방법을 보여 주며 다양한 색상 오간을 묘사합니다.</li>
		<li>0%(이 예에서 가장 빠른 RT = 237)에서 100%(또는 이 예에서 가장 느린 RT = 740)까지의 Bin RT 데이터는 가장 빠른 RT를 취하고 4.3.1에서 확인된 RT 범위의 5%를 점진적으로 추가하여 5% 단위로 증가합니다(표 2 참조). ). 이렇게 하면 21시간 저장소가 생성됩니다. 참고: 표 2에서 - 1%ile은 설명목적으로만 워크시트에 포함됩니다.</li>
	</ol></li>
	<li>실험 조건에 대한 누적 분포 빈도(CDF)를 계산합니다.<ol>
<li>스프레드시트 소프트웨어를 사용하여 array1이 실험 조건 중 하나에 대한 실제 RT와 동일한 "FREQUENCY" 함수를 사용하고 array2는 4.3 단계에서 계산된 21개의 양자화된 RTs 빈과 조건당 총 시험 횟수(45)로 나눈 값입니다. 그림 2a에 나와 있습니다.
</li>
		<li>다른 두 개의 실험 조건(도 2b-2c)에 대해 이 함수를 반복하여 각각의 21개의 양자화된 시간 빈 내에서 발생하는 RT의 주파수(또는 확률(P))를 3개의 실험 조건 각각에 대해 채운다.</li>
		<li>다음으로, 3개의 실험 조건 각각에 대해 양자화된 빈(0%, 0+5%, 0+5+10%, 0+5+10%, 0+5+15%) 등에서 누적 분포 빈도(CDF)를 합산하여 만듭니다. 예를 들어, 소마 조건(열 AE)에 대한 누적 확률 열에서 95%ile 범위(cell AE22)에 대한 누적 확률은 Z3:Z23 셀의 확률 값의 합계입니다(그림 3참조).</li>
	</ol></li>
	<li>실제 및 예측된 CDF.<ol>
<li>다중 감각 조건의 CDF가 실제 CDF를 나타내는지 확인합니다(그림 4 열 AF 및 플롯된 보라색 추적 참조). 예측된 CDF(열 AG)를 계산하려면 21개의 양자화된 시간 저장소 각각에 대해 두 개의 단방향 CDF(상한가 1로 설정됨)를 합산합니다(그림 5참조). 0 번째 백분위수(bin 1)에서 시작하여 100번째 백분위수(bin 21)까지 계속합니다.</li>
	</ol></li>
	<li>레이스 모델 부등식(RMI) 테스트를 수행합니다.<ol>
<li>차이 값을 얻기 위해 21개의 양자화된 시간 저장소 각각에 대해 실제 CDF에서 예측된 CDF(4.5.2로 계산)를 뺍니다(열 AH; 도 6참조).</li>
		<li>이러한 21개 값을 선 그래프로 플롯하는 데, 여기서 x축은 양자화된 시간 빈(열 AC)을 각각 나타내고 y축은 실제 CDF와 예측된 CDF(열 AH) 간의 확률 차이를 나타냅니다. 그림 7 (검은 색 흔적)을 참조하십시오.</li>
		<li>단감각 자극의 통합을 나타내고 RMI의 위반을 반영하는 모든 대기 시간(즉, 분수)에서 양수 값을 확인하고(그림 7에서 0.00 ~ 0.10의 차이 웨이브의 녹색 강조 부분 참조).</li>
	</ol></li>
</ol>5. 다감각 효과의 정량화 (그룹 수준).
<ol><li>그룹 평균 개별 RMI 데이터(21시간 각각의 Bin에 대한 예측된 CDF와 실제 CDF 간의 차이; 모든 참가자에 걸친 단계 4.6.1-열 AH). 스프레드시트 소프트웨어를 사용하여 행 및 시간 저장소에 개인을 열로 할당합니다. 새 스프레드시트에서 계산된 21값을 개별 행(참가자당 1행)에 4.6.1로 계산하고 시간 저장소 내의 평균 값을 배치하여 하나의 그룹 평균 차이 파형을 만듭니다.</li>
	<li>그룹 평균 21값을 선 그래프로 플롯하는데, 여기서 x축은 양자화된 시간 저장소각각을 나타내고 y축은 CDF 간의 확률 차이를 나타냅니다.</li>
	<li>그룹 평균 차이 웨이브(즉, 양수 값)의 위반된 부분을 시각적으로 검사하고 문서화합니다.</li>
	<li>Gondan의 RMI 순열 테스트(R 스크립트는 무료 다운로드로 사용 가능)(26)를 실행하여 5.3단계에서 확인된 양수 값에 대한 RMI의 통계적으로 유의한 위반이 있는지 확인합니다.<ol>
<li>첫 번째 열이 관찰자(예: 참가자 ID)의 경우 "Obs"라는 이름의 한 텍스트 파일에서 데이터를 구성하고, 두 번째 열은 자극 조건(V, S 또는 VS)에 대해 "Cond"로 명명되고 세 번째 열은 실제 RT또는 무한대로 설정된 경우 "RT"로 명명됩니다.</li>
		<li>소프트웨어를 열고 테스트할 시간 저장소를 식별하고(5.3에서 식별된 양수 시간 저장소에 따라) 5.4.1에 생성된 텍스트 파일 이름을 입력합니다.</li>
		<li>스크립트를 호출하여 테스트를 실행합니다. 결과는 tmax 값, 95% 기준 및 p-값을 제공하여 전체 연구 샘플에서 레이스 모델의 중대한 위반이 존재하는지 여부를 결정하는 데 도움이 됩니다.</li>
	</ol></li>
	<li>5.3단계에서 현저하게 위반된 백분위수 저장소를 설정한 후 각 개인에 대한 영역 언더 더 커브(AUC)를 계산합니다. AUC는 다중 감각 통합 (또는 독립적 인 변수)의 크기역할을합니다. AUC를 계산하려면 그림 8a-d에 묘사된 백분위수 0.00 - 0.15에 대해 참가자 1의 데이터를 예로 사용합니다. <ol>
<li>시간 저장소 1(1st time 양수 값)의 CDF 차이 값을 시간 저장소 2(다음 양수 값)의 CDF 차이 값과 합산한 다음 두 개로 나눈 값(그림 8a참조)을 합산합니다. 5.3.1단계를 반복합니다. 양수 값을 포함하는 시간 저장소의 각 연속 쌍에 대해(그림 8b-8c참조).</li>
		<li>5.5.1 - 5.5.2 단계에서 얻은 결과를 합산합니다. 위반된 백분위수 범위 동안 CDF 차이 파의 총 AUC를 생성한다(예: 도 8d에서0.00 – 0.15). 참고: AUC는 연속 측정이며 RMI의 위반된 부분에 대해 각 개인에 대해 하나의 AUC 값이 존재합니다(그림8d 빨간색 타원 = 참가자 1의 AUC = 0.13). AUC는 나중에 중요한 임상 결과 측정을 예측하기 위해 테스트될 수 있는 'VS 통합의 크기'를 나타내는 독립적인 변수로서 사용될 수 있다(도28,29참조).</li>
	</ol></li>
	<li>5.3단계에서 위에서 확인된 현저하게 위반된 백분위수 범위 동안 위반된 백분위수 저장소(표 3에서회색으로 강조 표시된 0보다 큰 값)의 수를 기반으로 다중 감각 통합 분류 그룹을 지정합니다. 표 3(백분위수 함수 0.00 – 0.15) 살펴보기: 참가자 1은 4개의 저장소 중 2개에 대해 양수 값을 가며; 참가자 2는 4개의 저장소 중 4개에 대해 양수 값을 가수합니다. 참가자 3은 4개의 Bin 중 0에 대해 양수 값을 가수합니다.<ol>
<li>0-10번째 백분위수 동안 위반된 백분위수 저장소(0, 1, 2 또는 3개의 bin에 대해 0보다 큰 값)를 기준으로 분류 시스템을 운영합니다.</li>
		<li>
그림 9는 Mahoney 및 Verghese29에서최근에 발표된 데이터에서 조정된 하나의 잠재적분류 정의를 도시합니다.</li>
	</ol></li>
</ol>

<ol><li>Foxe, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Auditory-somatosensory+multisensory+processing+in+auditory+association+cortex%3A+an+fMRI+study%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neurophysiology%22%5BJournal%5D)">Auditory-somatosensory multisensory processing in auditory association cortex: an fMRI study.</a> Journal of Neurophysiology. 88 (1), 540-543 (2002).</li>
<li>Molholm, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Multisensory+auditory-visual+interactions+during+early+sensory+processing+in+humans%3A+a+high-density+electrical+mapping+study%5BTitle%5D)+AND+%22Brain+Research%3A+Cognitive+Brain+Research%22%5BJournal%5D)">Multisensory auditory-visual interactions during early sensory processing in humans: a high-density electrical mapping study.</a> Brain Research: Cognitive Brain Research. 14 (1), 115-128 (2002).</li>
<li>Murray, M. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Grabbing+your+ear%3A+rapid+auditory-somatosensory+multisensory+interactions+in+low-level+sensory+cortices+are+not+constrained+by+stimulus+alignment%5BTitle%5D)+AND+%22Cerebral+Cortex%22%5BJournal%5D)">Grabbing your ear: rapid auditory-somatosensory multisensory interactions in low-level sensory cortices are not constrained by stimulus alignment.</a> Cerebral Cortex. 15 (7), 963-974 (2005).</li>
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</ol>

보고할 이해상충이 없으며 저자는 공개할 것이 없습니다.

현재 연구의 목표는 강력한 다감각 통합 표현형의 확립 뒤에 프로세스를 자세히 설명하는 것이었습니다. 여기서, 우리는 유사한 신경 회로에 의존하는 중요한 인지 및 운동 결과를 예측하는 데 활용될 수 있는 다감각 통합 효과를 획득하는 데 필요한 필수 및 중요한 단계를 제공합니다. 우리의 전반적인 목표는 다양한 임상 인구와 연령대에 걸쳐 혁신적이고 새로운 번역 다감각 연구를 촉진하기 위한 노력의 일환으로 다감각 통합의 규모를 계산하기 위한 단계별 자습서를 제공하는 것이었습니다.
위에서 언급하고 Gondan 및 동료에 의해 설명 된 바와 같이, 개인의 RT 데이터 세트25,28을보존하는 것이 매우 중요합니다 . 즉, RT 분포에 내재된 바이어스를 감안할 때 매우 느린 RT를 생략하는 데이터 트리밍 프로시저를 피하십시오. 대신 25를 생략하고...

감각 시스템 전반에 걸친 상호 작용은 일상적인 기능에 필수적입니다. 다감각 통합 효과는 다양한 감각 조합과 다른 신경 과학 접근법을 사용하여 광범위한 인구에 걸쳐 측정되지만 [정신 물리학, 전기 생리학 및 신경 이미징을 포함하지만 이에 국한되지 않음). 방법론]1,2,3,4, 5,6,7,8,9,현재 금 본위제 다중 감각 통합을 정량화하는 것은 부족합니다. 다감각 실험이 전형적으로 행동 성분을 포함하고 있다는 점을 감안할 때, 반응 시간(RT) 데이터는 종종 중복 신호효과(10)라고 불리는 잘 알려진 현상의 존재를 확인하기 위해 조사된다. 그 이름에서 알 수 있듯이, 동시 감각 신호는 중복 정보를 제공하며, 이는 전형적으로 더 빠른 RTs를 산출한다. 레이스 모델에서 가장 빠르게 처리되는 단방향 신호는 레이스의 승자이며 행동 반응을 생성합니다. 그러나, 공동 활성화에 대 한 증거는 다감각 자극에 대 한 응답 은 어떤 경주 모델 예측 보다 빠른 때 발생 합니다.
경주 모델의 이전 버전은 본질적으로 논란이12,13 그들은 지나치게 보수적 인 것으로 일부에 의해 언급으로14,15 과 의도적으로 독립성에 관한 제한을 포함 다감각 조건에 내재된 구성 단감각 검출시간(16) 사이. 콜로니우스 &amp; 디데리히16은 이러한 제한 사항 중 일부를 해결하기 위해 보다 전통적인 레이스 모델 테스트를 개발했습니다.
<img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/59575/59575eq1.jpg">,
여기서 단감각 조건의 누적 분포 주파수(CDF)(예: A &amp; B; 1의 상한을 가진)는 주어진 대기 시간(t)11에 대한 동시 다감각 조건(예:AB)의 CDF와 비교된다. 16세 , 17. 일반적으로 CDF는 RT가 주어진 RT 범위 내에서 얼마나 자주 발생하는지, 총 자극 프리젠 테이션 수 (즉, 시험)로 나눈값을 결정합니다. 실제 다감각 조건의 CDF가 <img alt="Equation 2" src="/files/ftp_upload/59575/59575eq2.jpg"> 단일 감각 조건에서 파생된 예측 된 CDF보다 낮거나 같으면
<img alt="Equation 3" src="/files/ftp_upload/59575/59575eq3.jpg">,
그런 다음 경주 모델이 허용되고 감각 통합에 대한 증거가 없습니다. 그러나 다중 감각 CDF가 단감각 조건에서 유래된 예측된 CDF보다 크면, 경주 모델이 거부된다. 레이스 모델의 거부는 중복 감각 소스의 다감각 상호 작용이 비선형 방식으로 결합되어 RTs(예: RT 촉진)를 다감각 자극으로 가속화한다는 것을 나타냅니다.
다감각 연구원이 직면하는 한 가지 주요 장애물은 통합 효과를 가장 잘 정량화하는 방법입니다. 예를 들어, 참가자가 간단한 반응 시간 작업을 수행하도록 요청받는 가장 기본적인 행동 다감각 패러다임의 경우 정확도및 속도에 관한 정보가 수집됩니다. 이러한 다감각 데이터는 액면가에서 사용하거나 최대 가능성 추정18,19,CDFs11및 기타 다양한 통계적 을 포함하되 이에 국한되지 않는 다양한 수학적 응용 프로그램을 사용하여 조작할 수 있습니다. 접근. 우리의 이전 다감각 연구의 대부분은 다감각 통합 효과가 평균 반응 시간에서 다감각 이벤트에 평균 반응 시간 (RT)를 빼는 정량적 및 확률적 접근법을 모두 사용 ( RT) 가장 짧은 단감각 이벤트, 및 2) CDF를 사용하여 RT 촉진이 중복 감각 정보에 의해 촉진된 시너지 상호 작용으로 인한 것인지 를 판단함으로써8,20,21, 22세 , 23. 그러나, 이전 방법론은 통합 프로세스의 개인 차이에 민감하지 않았을 가능성이 높았으며 연구자들은 이후 이후 의식 (즉, CdFs)이 다감각 정량화를위한 더 나은 프록시를 제공 할 수 있다고 posited. 통합 효과24.
곤단과 미나카타는 최근 RT 데이터 수집 및 준비25의수집 및 전처리 단계에서 수많은 오류를 만들기 때문에 인종 모델 불평등 (RMI)을 정확하게 테스트하는 방법에 대한 자습서를 발표했습니다. 첫째, 저자는 특정 우선 순위 최소 및 최대 RT 제한이 설정된 데이터 트리밍 절차를 적용하는 것이 불리하다고 생각합니다. 느리고 생략된 응답을 제외하지 않고 무한대로 설정하는 것이 좋습니다. 둘째, RMI가 임의의 대기 시간에 위반될 수 있다는 점을 감안할 때, 다중 t-테스트는 종종 다른 시점(즉, 분량형)에서 RMI를 테스트하는 데 사용된다; 안타깝게도 이러한 관행은 Type I 오류가 증가하고 통계적 능력이 크게 감소합니다. 이러한 문제를 방지하려면 하나의 특정 시간 범위에서 RMI를 테스트하는 것이 좋습니다. 일부 연구자들은 다감각 통합 효과가 일반적으로 관찰됨에 따라 응답(0-25%)26 또는 일부 사전 식별된 창(즉, 10-25%)24,27을 가장 빠른 사분위수로 테스트하는 것이 합리적이라고 제안했습니다. 해당 시간 간격 동안; 그러나 테스트할 백분위수 범위는 실제 데이터 집합에 의해 결정되어야 한다고 주장합니다(프로토콜 섹션 5참조). 젊은 성인 또는 컴퓨터 시뮬레이션에서 게시 된 데이터에 의존하는 문제는 노인이 감각 시스템의 연령 관련 감소로 인해 매우 다른 RT 분포를 나타낸다는 것입니다. 레이스 모델 유의성 시험은 연구 코호트에서 실제 및 예측된 CDF 간의 그룹 평균 차이 파동을 위반한 부분(양성 값)에 대해서만 테스트해야 합니다.
이를 위해, 종래의 레이스 모델(16)의 시험을 이용한 건강한 노인의 다감각 통합의 보호 효과와 곤단 및동료(25)가 제시한 원리를 입증했다. 실제로, 시각적-감각성 RMI(다중 감각 통합을 위한 프록시)의 더 큰 크기는 더 나은 균형 성능, 더 낮은 사고 낙하 및 증가된 공간 보행 성능 에 연결되는 것으로 나타났다28,29.
현재 실험의 목적은 RMI를 사용하여 다감각 통합 효과의 크기를 계산하는 단계별 자습서를 연구원에게 제공하여 다양한 번역 연구 연구의 생산을 촉진하는 것입니다. 많은 다른 임상 인구. 현재 연구에 제시된 데이터는 건강한 노인28,29에실시된 최근 발표된 시각 체감각 실험에서 나온 것이지만, 이 방법론은 다양한 코호트에 적용될 수 있습니다. 다양한 다감각 조합을 활용하는 실험적인 설계.

<table><tbody><tr><td>자극 생성기</td><td>Zenometrics, LLC; Peekskill, NY, USA</td><td>사용자</td><td>정의 Excel</td></tr><tr><td></td><td>Microsoft Corporation</td><td></td><td>스프레드시트 프로그램</td></tr><tr><td>Eprime</td><td>Psychology Software Tools (PST)자극</td><td></td> <td>프레젠테이션 소프트웨어</td></tr> 해당</tbody></table> 없음

레이스 모델 부등식을 사용하여 행동 다감각 통합 효과를 정량화

Using the Race Model Inequality to Quantify Behavioral Multisensory Integration Effects

다감각 통합 연구는 뇌가 동시 감각 정보를 처리하는 방법을 조사합니다. 동물 (주로 고양이와 영장류)과 인간에 대한 연구는 손상되지 않은 다감각 통합이 인지 및 신체 활동을 포함하여 실제 세계에서 작동하는 데 중요하다는 것을 보여줍니다. 지난 수십 년 동안 수행 된 연구의 대부분은 다양한 정신 물리학, 전기 생리학 및 신경 이미징 기술을 사용하여 다감각 통합 효과를 문서화합니다. 그것의 존재는 보고 되었습니다 하는 동안, 다중 감각 통합 효과의 크기를 결정 하는 데 사용 하는 방법은 다양 하 고 일반적으로 많은 비판에 직면. 다음에, 이전 행동 연구의 한계를 설명하고 강력한 확률 모델을 사용하여 다중 감각 통합 효과의 크기를 계산하기위한 단계별 튜토리얼이 제공됩니다.

이 연구의 목적은 VS 통합 효과의 크기를 정량화하는 체계적인 접근 방식의 단계별 자습서를 제공하여 유사한 실험 설계 및 설정을 사용하여 새로운 다감각 연구의 출판을 촉진하는 것이었습니다(그림 1 참조) ). RMI AUC에 의해 측정된 다중 감각 통합 효과의 크기를 도출하는 데 필요한 각 단계및 계산의 스크린샷은 위에 설명되고 그림 2-8에도시되어 있습니다.
도 9는 333명의 노인표본에 대해 0-10% 백분위수 범위에서 발생하는 그룹 평균 위반(dashed trace)을 보여 준다(도29참조). 여기서, 3개의 쿼타일(0.00- 0.10)에 대한 양수값(0, 1, 2 또는 3)의 총 개수는 사람이 각각 할당된 다감각 분류 군(결핍, 불량, 양호 또는 우수)을 결정한다.
<p class="j...

현재 연구는 다양한 임상 인구에 걸쳐 번역 연구 연구의 생산을 용이하게하기위한 노력의 일환으로 다감각 통합 효과의 크기를 계산하기위한 단계별 자습서를 제공하는 것을 목표로하고 있습니다.

Multisensory integration research investigates how the brain processes simultaneous sensory information. Research on animals (mainly cats and primates) ...

다감각 통합 효과의 크기를 계산하기위한 재현 가능한 방법을 확립하는 것은 중요하다, 그것은 다양한 임상 인구에 걸쳐 미래의 번역 연구의 촉진에 도움이 될 것입니다. 우리의 기술의 주요 장점은 균형, 낙상, 걸음걸이 및 집행 기능과 같은 노화의 중요한 인지 및 모터 결과와 이후에 연관되는 다감각 통합의 강력한 표현형을 정량화 할 수 있다는 것입니다. 자극 프리젠 테이션 소프트웨어를 사용하여 세 가지 실험 조건, 시각적 인 혼자, somatosensory 혼자 및 동시 시각 세포 감각과 간단한 반응 시간 실험을 프로그래밍하는 것으로 시작합니다.세 개의 컨트롤 박스가 있는 자극 발생기를 사용합니다. 좌우 제어 상자에는 시각 자극및 somatosensory 자극을 위해 진동하는 0.8 G 진동 진폭이 있는 양자 간 파란색 발광 다이오드와 자극기를 위한 플라스틱 하우징이 포함되어 있습니다. 다음으로, 왼쪽과 오른쪽 컨트롤 박스에서 원거리 중심 더미 컨트롤 박스를 배치하고 고정 지점역할을 하는 시각적 대상 스티커를 부착합니다.실험이 설정된 후 참가자를 시험실로 안내합니다. 참가자가 똑바로 앉게 하고 왼쪽과 오른쪽 컨트롤 박스에 손을 편안하게 놓습니다. 제어 상자 뒷면에 장착된 진동 모터 위에 인덱스 손가락을 전략적으로 배치하고 LED 아래 컨트롤 박스 의 전면에 엄지 손가락을 배치하여 빛을 차단하지 않습니다.참가자에게 지속적인 백색 잡음이 편안한 수준에서 재생되는 헤드폰을 제공함으로써 소마토 감각 자극이 들리지 않도록 하십시오. 참가자가 응답 패드로 오른발 아래에 있는 풋 페달을 사용하게 한다. 마지막으로, 참가자가 그것을 느끼거나, 보고, 느끼고 그것을 보고, 그것을 보는지에 관계없이 가능한 한 빨리 각 자극에 응답하게 하십시오.하나의 자극 조건에서 70% 정확도를 달성할 수 없거나 더 큰 참가자를 제외하여 분석을 시작합니다. 참가자가 설정된 응답 기간 내에 자극에 응답하지 못하고 분석에서 시험을 제외하는 대신 해당 반응 시간 또는 RT를 무한대로 설정하지 못하면 시험이 부정확하다고 판단하십시오. RT 데이터는 실험 조건에 따라 오름차순으로 정렬됩니다.정렬된 RT 데이터의 별도의 열에 시각적, somatosensory 및 VS 조건을 배치합니다. 각 행이 하나의 평가판을 나타내고 각 셀이 실제 RT를 나타내는지 확인합니다. RT 데이터의 배포를 편향하므로 매우 느린 RT를 삭제하는 데이터 트리밍 절차를 사용하지 마십시오. 명확하게 이상값인 RT가 무한대로 설정되어 있는지 확인합니다.그런 다음 RT 데이터를 비워 가장 빠르고 느린 RT를 식별합니다. 모든 테스트 조건에서 개인의 RT 범위를 계산하기 위해 가장 빠른 RT에서 가장 느린 RT를 뺍니다. 가장 빠른 RT를 복용하여 5%단위로 0%에서 100%로 0%에서 100%까지 의 BIN RT 데이터를 사용하여 RT 데이터의 100%를 차지할 때까지 이전에 계산된 RT 범위에 5%를 점진적으로 추가하여 21시간 쓰레기통을 생성합니다. 다음으로, 컴퓨터 스프레드시트 내에서 배열 하나가 실험 조건 중 하나에 대한 실제 RT와 같고 배열 2개는 이전에 계산된 21정량화된 RT 빈과 조건당 총 45개씩 나눈 주파수 함수를 사용합니다.그런 다음, 3개의 실험 조건 각각에 대해 정량화된 쓰레기통에 걸쳐 실행 총 확률을 합산하여 누적 분포 주파수 또는 CDF를 생성한다. 다감각 상태의 CDF는 실제 CDF를 나타낸다. 예측된 CDF를 계산하려면 두 개의 단감각 CDF를 한 것으로 설정된 상한으로 합산합니다.21정수화된 타임빈 각각에 걸쳐 이 수식을 사용합니다. 0번째 백분위수에서 시작하여 빈 21의 100번째 백분위수까지 계속 하십시오. 다음으로, 레이스 모델 불평등 테스트를 수행하기 위해, 21정수화된 타임빈 각각에 대해 실제 CDF에서 예측된 CDF를 빼서 차이 값을 얻습니다.이러한 21값을 줄그래프로 플롯하면 x축이 정량화된 타임빈과 y축의 각 값을 나타내는 경우 실제 CDF와 예측된 CDF 간의 확률 차이를 나타냅니다. 여기서, 대기 시간에 있는 긍정적인 값은 단감각 자극의 통합을 나타내고 RMI의 위반을 반영합니다. 그룹 수준에서 다감각 효과를 정량화하기 위해 모든 참가자에 걸쳐 개별 RMI 데이터를 그룹 평균화합니다.스프레드시트를 사용하여 개인을 열에 행 및 시간 저장소에 할당합니다. 그런 다음 새 스프레드시트에서 이전에 계산된 21개의 차이 값을 시간 저장소 내의 개별 행 및 평균 값에 배치하여 그룹 평균 차이 파형을 만듭니다. 그런 다음 그룹 평균 21값을 줄그래프로 플롯하면 x축이 정량화된 타임빈의 각 하나를 나타내고 y축은 CDF사이의 확률 차를 나타냅니다.마지막으로 참가자 의 데이터를 예로 사용하여 각 개인의 곡선 아래 영역을 계산합니다. 시간 빈 2의 CDF 차이 값을 한 번에 CDF 차이 값을 합산한 다음 두 개로 나눕니다. 양수 값이 포함된 연속된 각 시간 저장소 쌍을 시각적으로 검사합니다.이어서, 이러한 결과를 합산하여 0.00 내지 0.10의 위반된 백분위수 범위 동안 CDF 차이 파의 총 AUC를 생성한다. 결과는 333명의 노인 표본에 대해 0~10%의 백분위수 범위에서 발생하는 그룹 평균 위반을 나타냅니다. 3개의 퀀터에 대해 0, 1, 2 또는 3개의 양수 값의 총 수는 각각 결핍, 불량, 양호 또는 우수에 할당된 다감각 분류 그룹을 결정합니다.앞서 설명했듯이 RT 배포를 편향하기 때문에 데이터 트리밍 절차를 피하는 것이 중요합니다. 느린 반응 시간과 생략 된 시험은 무한대로 설정해야합니다. 여기서 주요 목적은 다감각 통합의 강력한 표현형을 개발하는 것이었습니다.그러나 우리는 노화의 차동 다감각 통합 패턴을 인식하고 있으며, 다음 단계는 특정 구조 적 또는 기능적 변화가 차동 통합 패턴에 어떻게 기여하는지 결정하면서 이러한 통합 프로세스를 담당하는 신경망을 발견하는 것입니다. 우리는 노화에 있는 시각 somatosensory 통합과 관련되었던 신경 상관관계를 확인하기 위하여 일하고 있습니다, 우리는 그 같은 발달이 알츠하이머병과 파킨슨병을 포함하되 이에 국한되지 않는 몇몇 질병에 대한 통찰력을 제공할 것이라는 점을 믿습니다.

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Research

연구

JoVE Journal

Behavior

행동

고전 복수 변수 패턴 분석 피사체가 해당 cortices (시각 피질의 활동의 예 시각적 자극)의 신경 활동의 인식 감각 자극을 예측합니다. 여기, 우리는 상호 modally 패턴 분석을 적용하고 표시 그 소리와 터치 뜻 시각적 자극이 것은 각각 청각과 somatosensory cortices의 활동에서 예측할 수 있습니다.

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설치류에서 시간적 처리의 평가 대 한 Interstimulus 간격의 힘

우리는 개체 전송 작업 중에 부조리 한 시각적 촉각 자극을 적용 하는 프로토콜을 제시 한다. 특히, 블록 전송 중에 손을 숨긴 상태에서 수행 되는 블록의 가상 프리젠테이션은 거짓 블록 삭제의 무작위 발생을 표시 합니다. 또한이 프로토콜은 모터 작업을 수행 하는 동안 vibrotactile 피드백을 추가 하는 방법을 설명 합니다.

진동 촉각 피드백을 통해 개체 전송 중 부조리 한 시각적 촉각 자극 적용

이 프로토콜은 많은 양의 유사성 판단과 그에 수반되는 분석 워크 플로우를 얻기 위해 실험적 정신 물리학 패러다임을 제시합니다. 패러다임은 컨텍스트 효과를 조사하고 적어도 다섯 차원의 유클리드 공간의 관점에서 유사성 데이터의 모델링을 가능하게합니다.

유사성 판단의 수집과 분석을위한 정신 물리학 패러다임

배우세요 레이스 모델 부등식을 활용한 다감각 통합 효과 정량화 방법을 신경과학 연구에 적용하세요. 이 기법은 인지 및 운동 결과와의 연관성을 분석하여 임상 연구에 활용됩니다.

레이스 모델 부등식을 사용하여 행동 다감각 통합 효과를 정량화

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