MazeSuite是一个完整的工具,导航和空间实验的准备,介绍和分析。功能近红外光谱(fNIR)是一种光学脑成像技术,使无创性和便携式监测脑血氧变化。本文总结了集体使用MazeSuite和fNIR在认知加工学习范式。
MazeSuite是一个完整的工具集的准备,介绍和分析航行和空间实验 1 。 MazeSuite可用于设计和编辑改编的3D虚拟环境,跟踪一个参与者在虚拟环境中的行为表现,并与外部设备的生理和神经影像学的措施,包括脑电图和眼动追踪同步。
功能近红外光谱(fNIR)是一种光学脑成像技术,使脑血有关人类大脑功能2-7的充氧的变化连续,无创,和便携式监测。在过去的十年fNIR是用来有效地监测认知任务,如注意力,工作记忆和解决问题的7-11。 fNIR可以实现在一个穿戴在身上,最小侵入性装置的形式,它有能力在生态有效的环境监测大脑活动。
通过工作绩效评估认知功能,包括大脑前额叶皮层(PFC)从最初的新任务性能不同的激活模式,经过实践,并在保留12。虽然有很少或几乎没有激活使用正电子发射断层扫描(PET),范霍恩和同事发现,在虚拟的迷宫空间导航的编码(即最初的幼稚表现)右额叶激活局部脑血流经过实践和保留测试期间额叶区域。此外,上下文干扰有关组织的实践,学习的现象,影响是显而易见的,当个人收购,根据不同的做法时间表13,14的多个任务。高语境干扰(随机做法时间表)时,应吸取的任务是在一个非连续的,不可预测的顺序创建。低语境的干扰(封锁的做法附表)创建要学习的任务时,在可预见的秩序。
我们的目标是双重的:首先要说明的实验方案的设计过程和使用的MazeSuite,和第二,向人们展示fNIR脑活动的监测系统使用认知光脑成像(COBI)Studio 软件 15安装和部署。为了说明我们的目标,一个子样本是从研究报告显示MazeSuite和COBI工作室在一次实验中使用。这项研究涉及的封锁和随机订单收购和计算机迷宫任务的学习过程中认知活动的PFC评估。两个右手的成年人(一男,一女),进行跨4天315收购,30保留20个传输试验。打算为今后的研究提供一个指引,设计,实施,数据采集和分析阶段的研究进行了解释。
在人类大脑的前额叶皮层(PFC)的促进认知控制的内部目标的思想和行动的协调。特别是,前/背外侧PFC调解较高的认知功能,如任务管理,规划和空间导航25。 fNIR是一种便携式,安全和无创性脑监测工具,已在临床,实验室和自然设置用于研究大脑活动。这一探索性的研究表明迷宫的套房和fNIR神经行为方面的研究空间导航的使用。在这种探索性研究,MazeSuite平台结合fNIR研究空间导航在背侧PFC的神经行为方面,证明这两个工具的组合使用。
MazeSuite是一个实验性的设计,演示和分析平台。它使简单的3D环境中创建一个用户友好的图形界面和应用程序,并自动记录为主题范围内或跨科目比较的行为的措施。在MazeSuite环境的演示,同时时间同步fNIR测量是使用市售的便携,连续波fNIR系统(1000成像仪,fNIR设备,LLC)和COBI Studio软件15。 fNIR以前已经建立作为一种安全,有效的无创脑的大脑活动 7,11研究的临床,实验室和自然设置的监测工具,并在这项研究中用于研究与上下文的干扰关联,在空间导航任务的认知反应。
要研究实践上下文干扰的影响,受试者与低干扰(盖帽)或高干扰(RND)实践秩序。这些不同的做法时间表被用来测试通过收购,保留和转让测试多个虚拟空间导航迷宫任务的学习效果。行为的结果表明,实践的订单中,有一个单调递减的总时间要完成迷宫的趋势,这表明,作为学科的做法,他们在较短的时间内完成每个迷宫。此外,与学科导航的迷宫(迷宫速度)的平均车速上升与实践。这些改进在跨越时间的行为措施,预计学习的推论。平均氧血红蛋白浓度的变化,在实践中试验表明,盖帽实践要求较高的大脑活动与RND的实践为了比较。
RND的做法导致更快的完成时间和更短的路径长度相比,盖帽实践为了保留和转让,分别。一个呈下降趋势,平均氧血红蛋白观察盖帽和RND的实践跨越保留试验表明在PFC的活性降低。这一发现有望为以往的研究表明,有在学习的12,26后期阶段,在活动的PFC减少。
此外,在传输阶段的新迷宫导航,需要更高盖帽实践主体的大脑活动相比,RND的实践主体。鉴于这种做法秩序已经学过的(即maze1,maze2和maze3),这分层随机实践秩序为主题的任务,了解到在一个连续的顺序(盖帽实践)的任务不同,可能已经足够新颖,要求额外的努力和认知资源来执行任务12,26。然而,为RND实践,传输阶段的神经激活不高于保留阶段。这些研究结果证实,范霍恩和他的同事 12报道的虚拟迷宫空间导航的PET的结果。
综上所述,我们介绍了结合的MazeSuite COBI Studio中使用上下文相关的实践学习空间航行任务时,为了干扰的影响的研究。这里讨论fNIR方法不仅限于空间的导航任务,可用于多种其他神经影像学研究的任务。打算为今后的研究提供一个指引,设计,实施,数据采集和分析阶段的研究进行了解释。
The authors have nothing to disclose.
为这项工作提供了资金部分由宾夕法尼亚州联邦#4100037709转包#240468德雷克塞尔大学转包#280773。