Przenoszenie zadań poznawczych między modalnościami obrazowania mózgu: implikacje dla projektowania zadań i interpretacji wyników w badaniach fMRI

Ogólnym celem poniższego eksperymentu jest pokazanie, w jaki sposób projektowanie zadań może wpływać na interpretację wyników w badaniach FMRI, szczególnie w przypadku przyjmowania paradygmatów z innych modalności obrazowania. Osiąga się to poprzez wybór najpierw odpowiedniego zadania dla poznawczego lub psychologicznego konstruktu będącego przedmiotem zainteresowania, w tym przypadku paradygmatu wizualnego dziwaka. Drugi krok polega na zaprojektowaniu trzech różnych wersji zadania wizualnego przy użyciu tych samych bodźców, co spowoduje, że ochotnik zmodyfikuje swoje zachowanie podczas skanowania FMRI.

Następnie dane FMRI są analizowane w celu ilościowej oceny różnic w aktywacji mózgu między wersjami zadań. Uzyskano wyniki, które pokazują, w jaki sposób można różnicować procesy poznawcze i motoryczne w oparciu o odpowiedni projekt eksperymentalny i analizę danych. Metoda ta może pomóc odpowiedzieć na kluczowe pytania w dziedzinie neuronauki poznawczej, takie jak identyfikacja podstawowych substratów neuronalnych ludzkiej percepcji, poznania i zachowania.

Po raz pierwszy wpadliśmy na pomysł tej metody, gdy zdaliśmy sobie sprawę, że interpretacja własnych wyników w odniesieniu do istniejącej literatury okazała się trudna ze względu na subtelne różnice w projekcie zadań i procedurach eksperymentalnych w różnych badaniach. Aby rozpocząć, wybierz odpowiednie zadanie, aby zbadać interesujący Cię konstrukt poznawczy lub psychologiczny przed skonfigurowaniem zadania. Po pierwsze, określ odpowiednią liczbę prób wymaganych do uzyskania solidnej odpowiedzi mózgu, a także czas sekwencji bodźców i pamiętaj, aby wziąć pod uwagę opóźnienie odpowiedzi hemodynamicznej między nadejściem bodźca a zmierzoną reakcją mózgu.

Pobierz i zainstaluj oprogramowanie ceq, a następnie uruchom rune, aby określić kolejność bodźców poprzez optymalne rozłożenie prób w eksperymencie w oparciu o liczbę prób, bodziec, czas trwania i parametry skanowania. Następnie należy zaimplementować wcześniej ustaloną kolejność bodźców w odpowiednim programie do przedstawienia paradygmatu podmiotowi. Określ wszystkie informacje istotne dla paradygmatu pod względem rodzaju bodźców, czasu i reakcji.

Paradygmatem jest wizualne zadanie dziwaczne, które można wykorzystać do pomiaru reakcji na wykrywanie celu i wpływu uwagi na wykrywanie celu. Istnieją trzy wersje zadania dziwaka, które można przygotować w wersji pasywnej. Badany obserwuje tylko bodźce wzrokowe i nie reaguje w wersji cichego liczenia.

Badany powinien zostać poinstruowany, aby liczył bodźce docelowe w swojej głowie. Zadanie to wymaga skierowania uwagi na te bodźce i procesu rozróżniania. Wreszcie, w wersji odpowiedzi, badany powinien nacisnąć przycisk odpowiedzi po zobaczeniu bodźca docelowego.

Zadanie to wymaga uwagi, procesów rozróżniania oraz selekcji lub wytworzenia odpowiedzi na bodźce docelowe. Rozpocznij konfigurację do eksperymentu FMRI. Najpierw przygotowując pomieszczenie ze skanerem.

Podłącz dolną część cewki głowicy do łoża skanera. Następnie umieść czyste pokrowce ochronne na skanerze, łóżku i poduszkach. Następnie włącz urządzenie wyświetlające, które przedstawi paradygmat eksperymentalny osobie badanej wewnątrz skanera, a także zarejestruj odpowiedzi za pomocą urządzenia do przytrzymywania przycisku.

Następnie otwórz oprogramowanie, które dostarczy eksperymentalny paradygmat i wprowadź nazwę pliku dziennika. Zarejestruj również obiekt w bazie danych MR Scanner i upewnij się, że sekwencje MR, które mają zostać uruchomione, są skonfigurowane i gotowe. Należy przebadać wszystkich potencjalnych uczestników pod kątem przeciwwskazań do wykonania rezonansu magnetycznego podczas procedury rekrutacji do badania.

Następnie, po przybyciu pacjenta, należy przeprowadzić dokładne badania przesiewowe MRI z przeszkolonym personelem. Upewnij się, że obiekt jest wolny od metalu i że przedmioty, takie jak zegarek na pasku lub biżuteria, zostały usunięte, a także wszelkie przedmioty kieszonkowe, takie jak monety. Gdy osoba będzie gotowa, poproś ją, aby usiadła na łóżku skanera i włożyła zatyczki do uszu w celu ochrony słuchu.

Następnie połóż się wygodnie na łóżku skanera z głową w cewce obrazowania. Użyj małych poduszek, aby zabezpieczyć głowę fotografowanej osoby, aby zminimalizować niepożądane ruchy głowy podczas skanowania. Następnie umieść górną część cewki głowicy nad głową osoby badanej i podłącz złącza.

Umieść lustro na cewce głowicy, które pozwoli badanemu zobaczyć paradygmat eksperymentalny wyświetlany na ekranie za ręką badanego, przycisk połączenia alarmowego, aby zatrzymać skanowanie, jeśli to wymagane, a także urządzenie reagujące. Na koniec przenieś badanego do otworu skanera przed uzyskaniem obrazów Najpierw upewnij się, że badany słyszy eksperymentatora przez interkom i że czuje się komfortowo i jest gotowy do rozpoczęcia skanowania. Następnie wykonaj skanowanie lokalizacyjne, aby uzyskać pozycję głowy obiektu w skanerze.

Następnie wykonaj skanowanie strukturalne w wysokiej rozdzielczości, takie jak MP rage. Następnie wykonaj funkcjonalne skany MRI z trzema seriami zadania wizualnego. Porozmawiaj z osobą badaną między kolejnymi seriami, aby udzielić jej instrukcji dotyczących zadania i dodać otuchy oraz upewnić się, że czuje się komfortowo i jest gotowa do kontynuowania badania.

Po zakończeniu wszystkich obrazowań strukturalnych i funkcjonalnych poinformuj badanego, że eksperyment został zakończony. Następnie wejdź do pomieszczenia skanera i pomóż obiektowi wydostać się ze skanera. Wybierz pakiet oprogramowania, który jest odpowiedni do analizy pozyskanych danych FMRI.

Zacznij od zastosowania standardowych kroków przetwarzania wstępnego, aby przygotować dane do dalszej analizy. Kroki mogą obejmować korekcję ruchu, synchronizację warstw, współrejestrację obrazu, wygładzanie przestrzenne, filtrowanie czasowe górnoprzepustowe i normalizację przestrzenną. Następnie, aby przeprowadzić analizę statystyczną, najpierw określ czasy rozpoczęcia i czasy trwania wszystkich zdarzeń, które wystąpiły w paradygmacie.

Są one również nazywane zmiennymi objaśniającymi lub regresorami. Następnie ustaw kontrasty, aby określić, które zmienne objaśniające zostaną porównane. Na przykład, aby zidentyfikować pogrubioną aktywację specyficzną dla wykrywania bodźców docelowych, ustaw kontrast, aby określić, że bodźce docelowe są silniejsze niż bodźce niedocelowe.

Wykonaj analizę statystyczną pierwszego poziomu dla każdego przedmiotu i każdego warunku z osobna. Następnie, po zebraniu danych dla wielu osób, porównaj trzy warunki za pomocą analizy drugiego poziomu lub analizy na poziomie grupy. Metoda stymulacji i analizy wywołała śmiałą aktywację w obszarach mózgu związanych z zadaniem wizualnym.

Kontrast celu większy niż nie-cel nie ujawnił aktywacji dla warunku pasywnego, ale ujawnił aktywację zarówno w warunku liczby, jak i warunku odpowiedzi, jak pokazano tutaj. Pogrubiona aktywacja dla warunku liczby przeciwko warunkowi pasywnemu jest widoczna tutaj, a warunek odpowiedzi przeciwko warunkowi pasywnemu można zobaczyć tutaj. Wszystkie dane reprezentują cel większy niż częsty.

Aktywacja kontrastu na niższym poziomie jest widoczna w dodatkowym obszarze motorycznym SMA wspólnym dla obu stanów, podczas gdy aktywacja MFG środkowego zakrętu czołowego jest widoczna tylko w stanie odpowiedzi. Po obejrzeniu tego filmu powinieneś dobrze zrozumieć, jak projektować i wdrażać badania FMRI oraz rozumieć, w jaki sposób projekt może wpłynąć na interpretację Twoich wyników. Nie zapominaj, że praca z FMRI może być niezwykle niebezpieczna i że podczas wykonywania tej metody należy zawsze podejmować środki ostrożności, takie jak dokładne badanie ochotników.

Ponadto procedury te powinny być zawsze wykonywane przez przeszkolony personel.I.