강화, Eyetracking 및 생리 감시 기능 이미징

이 튜토리얼은 기능적 뇌 영상 또는 FMRI를 사용하여 강화 메커니즘을 연구하는 방법을 보여줍니다. 이 프로토콜에서 피험자는 시각적 의사 결정 작업을 수행하는 동안 기능적 이미징을 거치며, 이는 스캐너 호환 고글을 통해 보상받는 주스 혐오, 에어 퍼프 또는 중립적인 청각 톤과 같은 자극에 의해 강화됩니다. 피험자는 점들의 배열이 빠르게 움직이고 있는지 아니면 느리게 움직이고 있는지 결정해야 합니다.

안구 움직임과 호흡 및 심박수와 같은 생리적 반응도 모니터링됩니다. 안녕하세요, 저는 컬럼비아 대학교 신경과학과의 빈스 페레라(Vince Ferrera)와 조이 허쉬(Joy Hirsch) 연구실의 잭 그린 밴드(Jack Grin Band)이고, 프랑코 패스트(Franco Past)입니다. 또한 컬럼비아 대학의 실험실에서도 볼 수 있습니다.

오늘은 행동 강화, 생리학적 모니터링 및 시선 추적을 통한 기능 이미징 절차를 보여드리겠습니다. 우리는 실험실에서 이 절차를 사용하여 긍정적이고 부정적인 강화로 의사 결정을 연구합니다. 시작하겠습니다.

FMR 실험 실행의 첫 번째 단계는 장비 설정 및 점검입니다. 이 단계는 실험 중에 어떤 순서로든 수행할 수 있으며, 피험자는 올바른 행동 반응을 한 것에 대해 보상을 받습니다. 보상받는 자극은 피험자의 입으로 전달되는 액체의 양을 조절하는 주스 디스펜서가 전달하는 피험자가 가장 좋아하는 음료입니다.

주스 디스펜서는 저장소, 컴퓨터 제어 솔레노이드 밸브 및 피험자에게 주스를 전달하는 긴 튜브로 구성됩니다. 이 디스펜서의 모든 전자 부품은 스캐너실 외부에 보관되므로 MR 신호에 아티팩트가 발생하지 않습니다. 주스 디스펜서를 헹구고 피험자가 선호하는 음료로 채운다.

스캔하기 전에 시스템을 테스트하여 주스가 흐르고 있는지 확인합니다. 피험자는 잘못된 반응에 대해 50밀리초 동안 눈에 공기를 불어넣는 벌을 받는다. 압력 조절기는 제어된 공기 흡입을 전달하며, 피험자는 이를 혐오스럽지만 외상성은 아니라고 평가한다.

압력 조절기는 처음에 30PSI로 설정되며 공기 탱크 또는 실내 공기일 수 있는 압축 공기 공급원에 연결됩니다. 솔레노이드 밸브는 컴퓨터 신호에 의해 제어됩니다. 공기는 약 8피트보다 짧게 유지되는 16인치 타이곤 튜브 조각을 통해 피험자에게 전달됩니다.

밸브가 열리는 시간과 압축 공기가 피사체에 도달하는 시간 사이의 지연을 방지하기 위해 공기 흡입에 대한 반응이나 삼키는 동안 머리의 움직임과 같은 움직임으로 인해 FMRI 이미지에 아티팩트가 유입될 수 있기 때문에 압력 조절기가 스캐너 룸 내부에 있습니다. 머리의 움직임을 최소화하기 위해 바이트 바가 사용됩니다. 바이트 바는 RF 헤드 코일에 부착되며 주스 전달을 위한 열가소성 재료 튜브로 만든 맞춤형 마우스피스가 있으며 호흡기 가스 모니터링이 마우스피스에 통합되어 있습니다.

피험자는 단순히 윗니와 마우스피스 사이의 접촉을 잘 유지해야 합니다. 마우스피스를 세게 물지 말라고 말하는 것이 중요합니다. 이로 인해 턱 근육이 피로해지고, 뉴런 활동으로 인한 것이 아니라 뇌의 혈액 산소 공급 증가로 인해 발생할 수 있는 인공물을 나중에 제거하기 위해 실험 중에 심장 박동을 모니터링합니다.

심장 주기와 관련된 산소화의 변화를 측정하기 위해 맥박 산소 측정기를 사용하여 적외선 센서를 사용하여 손가락 끝의 혈액 산소 농도를 측정합니다. 맥박 산소 농도계는 MR과 호환되며 출력 신호는 필터 패널을 통해 제어실로 공급되어 디지털화되어 컴퓨터에 저장됩니다. 또한 만료된 이산화탄소 수준을 측정하는 호흡 가스 모니터 또는 RGM으로 호흡을 측정합니다.

호흡은 혈액 산소 공급에 영향을 미치기 때문에 RGM은 MR과 호환되며 출력 신호는 제어실로 전송되어 디지털화되어 컴퓨터에 저장됩니다. 시각적 자극은 양쪽 눈을 독립적으로 자극하는 한 쌍의 스캐너 호환 고글에 의해 제공됩니다. 고글에는 피사체가 어디를 보고 있는지 알려주기 위해 안구 움직임을 측정하는 소형 적외선 카메라가 포함되어 있으며, 적외선 비디오 O 도상학을 사용하여 안구 움직임을 추적합니다.

눈의 움직임은 망막의 시각적 자극 위치에 영향을 미치고, 이는 뇌의 시각 반응에 영향을 미칩니다. 피험자는 VA 청각 반응을 나타내기 위해 안구 움직임을 사용할 수도 있습니다. 이 방법에서는 적외선 카메라를 사용하여 동공의 움직임을 추적합니다.

적외선 이미터와 카메라는 특별히 설계된 한 쌍의 고글에 내장되어 있습니다. 이들은 시각적 자극을 제공하는 것과 동일한 고글입니다. 고글의 데이터는 눈의 이미지를 수평 및 수직 눈 위치에 대한 아날로그 신호로 변환하는 전용 컴퓨터에 의해 처리됩니다.

스캐너는 전기 및 자기적으로 차폐된 방에 있습니다. 제어실에서 스캐너실로 가는 모든 전기 신호는 필터 패널을 통과하여 MR 이미지에 아티팩트를 생성할 수 있는 모든 주파수를 제거합니다. 스캔하기 전에 각 피험자는 안전 및 동의 절차를 거쳐야 합니다.

연구에 대해 설명하고 모든 위험에 대해 논의하며 피험자가 동의합니다. 이 절차는 피험자를 강압으로부터 보호하고 그들의 사생활과 건강을 보호하기 위해 고안되었습니다. 피험자는 신체 내부 또는 외부의 모든 곳에서 금속을 검사합니다.

실험에 앞서, 피험자들은 자발적으로 6시간 동안 수분 섭취를 제한함으로써 목이 마르게 만든다. 이런 식으로 실험 중에 받은 주스는 매우 보람 있는 일이 됩니다. 스캔할 준비가 되면 피험자는 스캐너 소음으로부터 귀를 보호하기 위해 귀마개를 착용해야 합니다.

또한 피험자는 MR 호환 헤드폰을 착용하여 연구원과 의사소통하고 지시를 들어야 한다. 스캐닝 세션 동안 우리는 피험자의 뇌 형태에 대한 명확한 정의를 제공하는 T one 가중치 구조 이미지를 사용합니다. 피험자는 수동적으로 누워 있으며 가능한 한 가만히 있습니다.

약 10분 동안 지속되는 이 단계에서는 T 두 가지 가중치 기능 시퀀스를 사용하여 신경 활동과 상관관계가 있는 혈액 산소화의 변화를 보여줍니다. 이 단계에서 피험자는 시각적 자극을 통해 지각적 의사 결정 작업을 수행합니다. 피험자는 움직이는 점의 패턴을 보고 점의 방향이나 운동 속도에 대한 지각적 판단을 내립니다.

피험자는 버튼을 눌러 반응을 나타냅니다. 이러한 반응은 올바른 퍼프와 에어 퍼프의 주스에 의해 강화됩니다. 틀린 경우, 청각 자극이 2차 강화제로 사용됩니다.

이 단계에서 안구 운동은 지속적으로 모니터링됩니다. 각 실험 실행은 11분 동안 지속되며 스캔 세션에는 4개의 실행이 있습니다. 우리는 뇌 영역 간의 구조적 연결성을 결정하기 위해 확산 가중 이미지, DWI를 사용합니다.

이 단계 동안. 피험자는 약 12분 동안 꼼짝도 하지 않고 누워 있다. 방금 행동 강화, 생리학적 모니터링 및 시선 추적을 포함한 기능적 이미징 실험을 보여드렸습니다.

우리는 이 절차를 사용하여 혐오적이고 소극적인 강화를 통한 의사 결정을 연구하는 방법을 보여주었습니다. 그게 다야. 시청해 주셔서 감사드리며 실험에 행운을 빕니다.