Перенос познавательных задач между мозгом визуализации методах: последствия для дизайна целевой и интерпретации результатов в МРТ исследований

Общая цель данного эксперимента состоит в том, чтобы показать, как дизайн задачи может повлиять на интерпретацию результатов в исследованиях FMRI, особенно при использовании парадигм из других методов визуализации. Это достигается путем выбора в первую очередь подходящей задачи для интересующего нас когнитивного или психологического конструкта, в данном случае — парадигмы визуального чудака. Второй шаг включает в себя разработку трех различных версий визуального чудаковатого задания с использованием одних и тех же стимулов, что приведет к тому, что доброволец изменит свое поведение во время сканирования FMRI.

Далее данные FMRI анализируются с целью количественной оценки различий в активации мозга между версиями задач. Получены результаты, показывающие, как когнитивные и моторные процессы могут быть дифференцированы на основе соответствующего экспериментального дизайна и анализа данных. Этот метод может помочь ответить на ключевые вопросы в области когнитивной нейронауки, такие как определение основных нейронных субстратов человеческого восприятия, познания и поведения.

Впервые идея этого метода пришла к нам, когда мы поняли, что интерпретация наших собственных результатов в отношении существующей литературы оказалась сложной задачей из-за тонких различий в дизайне задач и экспериментальных процедурах в разных исследованиях. Для начала выберите подходящую задачу, чтобы исследовать интересующий вас когнитивный или психологический конструкт, прежде чем ставить задачу. Во-первых, определите соответствующее количество попыток, необходимых для устойчивой реакции мозга, а также время последовательности стимулов, и обязательно учитывайте задержку гемодинамической реакции между началом стимула и измеренной реакцией мозга.

Загрузите и установите программное обеспечение ceq, а затем руне, чтобы определить порядок стимулов, оптимально распределив испытания по всему эксперименту на основе количества попыток, стимула, продолжительности и параметров сканирования. Далее реализуйте заранее определенный порядок стимулов в подходящую программу для представления парадигмы испытуемому. Укажите всю информацию, относящуюся к парадигме с точки зрения типа стимулов, времени и реакций.

Парадигма представляет собой визуальную чудаковатую задачу, которая может быть использована для измерения реакции на обнаружение цели и влияния внимания на обнаружение цели. Существует три версии необычного задания, которые могут быть подготовлены в пассивной версии. Субъект наблюдает только за визуальными стимулами и не реагирует в версии с молчаливым счетом.

Испытуемый должен быть проинструктирован подсчитывать целевые стимулы в уме. Эта задача требует направления внимания на эти стимулы и процесса различения. Наконец, в ответном варианте испытуемый должен нажать кнопку ответа, увидев целевой стимул.

Эта задача требует внимания, процессов различения и выбора или выработки реакции на целевые стимулы. Начните подготовку к эксперименту FMRI. Сначала подготавливаем помещение для сканирования.

Подсоедините нижнюю часть катушки головки к станине сканера. Затем наденьте чистые защитные чехлы на сканер, кровать и подушки. Далее включите дисплейное устройство, которое представит испытуемому экспериментальную парадигму внутри сканера, а также запишите свои ответы с помощью удерживаемой кнопки нажатия устройства.

Затем откройте программное обеспечение, которое будет предоставлять экспериментальную парадигму, и введите имя для файла журнала. Кроме того, зарегистрируйте субъекта в базе данных МР-сканера и убедитесь, что последовательности МРТ, которые будут выполнены, настроены и готовы. Скрининг всех потенциальных субъектов на наличие противопоказаний к МРТ во время процедуры набора исследования.

Затем, по прибытии пациента, проведите тщательный скрининг безопасности МРТ с обученным персоналом. Убедитесь, что предмет не содержит металлов и что такие предметы, как часы на ремне, или ювелирные украшения, а также любые карманные предметы, такие как монеты, были удалены. Когда объект будет готов, попросите его сесть на кровать сканера и надеть беруши для защиты слуха.

Затем попросите их удобно лечь на кровать сканера, погрузив голову в катушку изображения. Используйте небольшие подушки для фиксации головы объекта, чтобы свести к минимуму нежелательные движения головы во время сканирования. Затем поместите верхнюю часть катушки для головы над головой объекта и вставьте разъемы в розетку.

Поместите зеркало в верхней части катушки для головы, которое позволит испытуемому видеть экспериментальную парадигму, отображаемую на экране позади испытуемого, кнопку экстренного вызова для остановки сканирования в случае необходимости, а также устройство реагирования. Наконец, переместите объект в отверстие сканера перед получением изображений Сначала убедитесь, что испытуемый может слышать экспериментатора через домофон, и что он чувствует себя комфортно и готов начать сканирование. Затем выполните сканирование с помощью локализатора, чтобы получить положение головы объекта в сканере.

Затем выполните структурное сканирование с высоким разрешением, например, MP rage. Затем выполните функциональное МРТ-сканирование с тремя прогонами визуального чудаковатого задания. Разговаривайте с испытуемым в перерывах между пробежками, чтобы дать инструкции по заданию и успокоить, а также убедиться, что он чувствует себя комфортно и готов продолжить изучение.

Когда вся структурная и функциональная визуализация будет завершена, сообщите испытуемому, что эксперимент завершен. Затем войдите в комнату сканера и помогите объекту выбраться из сканера. Выберите программный комплекс, который подходит для анализа полученных данных FMRI.

Начните с применения стандартных шагов предварительной обработки для подготовки данных к дальнейшему анализу. Шаги могут включать коррекцию движения, синхронизацию фрагментов, совместную регистрацию изображений, пространственное сглаживание, высокочастотную временную фильтрацию и пространственную нормализацию. Затем для статистического анализа сначала укажите время начала и продолжительность всех событий, произошедших в парадигме.

Они также называются независимыми переменными или регрессорами. Затем настройте контрасты, чтобы определить, какие независимые переменные будут сравниваться. Например, чтобы определить жирную активацию, специфичную для обнаружения целевых стимулов, настройте контраст, указывающий, что целевые стимулы сильнее, чем нецелевые.

Выполнение статистического анализа первого уровня для каждого субъекта и каждого условия в отдельности. Затем, когда данные по нескольким субъектам будут собраны, сравните три условия, используя анализ второго уровня или на уровне группы. Метод стимуляции и анализа вызвал смелую активацию в областях мозга, связанных с задачей визуального чудака.

Мишень больше, чем нецелевой контраст, не показала активации в пассивном состоянии, но показала активацию как в условии подсчета, так и в условиях отклика, как показано здесь. Жирный шрифт активации для условия count против пассивного условия можно увидеть здесь, в то время как ответное условие против пассивного условия можно увидеть здесь. Все данные представляют собой целевое значение, превышающее частотное.

Активация контраста более низкого уровня может наблюдаться в дополнительной моторной области SMA, общей для обоих состояний, в то время как активация MFG средней лобной извилины наблюдается только в условиях реакции. После просмотра этого видео вы должны иметь хорошее представление о том, как планировать и проводить исследования FMRI, и понимать, как дизайн может повлиять на интерпретацию ваших результатов. Не забывайте, что работа с FMRI может быть чрезвычайно опасной, и что при выполнении этого метода всегда следует принимать меры предосторожности, такие как тщательный скрининг добровольцев.

Кроме того, эти процедуры всегда должны выполняться обученным персоналом.