Estimativa topográfico da População Campos Visuais Receptivos por fMRI

Resumo

É importante obter estimativas imparciais dos campos receptivos da população visual (pRFs) por ressonância magnética funcional. Usamos restrições de regularização leves para estimar a topografia de pRF sem suposições a priori sobre a forma de pRF, permitindo-nos escolher modelos específicos de pRF post-hoc. Isso é particularmente vantajoso em indivíduos com lesões da via visual.

Resumo

Visual córtex é retinotopically organizado de modo que as populações vizinhas de células mapeadas para partes vizinhas do campo visual. A ressonância magnética funcional permite estimar população campos receptivos baseada em voxel (PRF), ou seja, a parte do campo visual que ativa as células dentro de cada voxel. Antes, PRF, métodos diretos de estimação ^um sofrem de certas limitações: 1) o modelo PRF é escolhido a priori e pode não conseguir captar a forma real PRF, e 2) centros PRF são propensas a mislocalization perto da fronteira do espaço de estímulo. Aqui, um novo método de estimativa PRF topográfico ² propõe-se que, em grande parte contorna essas limitações. Um modelo linear é utilizado para prever o sinal de oxigênio do sangue Nível Dependente (BOLD) por convolving a resposta linear da PRF para o estímulo visual com a função de resposta hemodinâmica canônica. PRF topografia é representado como um vetor de pesos, cujos componentes representam a strength da resposta agregado de neurônios voxel aos estímulos apresentados em diferentes locais do campo visual. As equações lineares resultantes podem ser resolvidos para o vector de ponderação PRF usando regressão cume ^3, obtendo-se a topografia PRF. Um modelo PRF que é compensada com a topografia estimado pode então ser escolhido post-hoc, melhorando assim as estimativas dos parâmetros PRF, tais como localização no centro da PRF, orientação PRF, tamanho, etc. Tendo a topografia PRF disponível também permite a verificação visual de estimativas de parâmetros PRF permitindo a extração de várias propriedades PRF sem ter que fazer suposições a priori sobre a estrutura PRF. Esta abordagem promete ser particularmente útil para investigar a organização PRF de pacientes com desordens do sistema visual.

Introdução

A ressonância magnética funcional (fMRI) mede de forma não invasiva a organização funcional do córtex visual em escala macroscópica (tipicamente na ordem de milímetros). Os primeiros estudos retinotopy fMRI usado uma medida de coerência entre a localização do estímulo e obteve respostas BOLD ^4-7. Estes estudos normalmente não estimou população tamanho do campo receptivo. Mais tarde, Dumoulin e Wandell ¹ propôs um método para superar essa limitação modelando explicitamente a localização eo tamanho PRF, usando uma função linear deste modelo para prever a resposta BOLD. No entanto, uma limitação deste método pioneiro é que o modelo paramétrico PRF ....

Protocolo

1. Aquisição de Dados

1. Preparar um protocolo de estímulo que é eficaz na indução de uma resposta visual retinotópica fiável como anteriormente descrito em Dumoulin e Wandell ¹ e Lee et al. ^2. No entanto, outros paradigmas bem estabelecidos também são aplicáveis, dependendo da questão experimental específico a ser abordado.
2. Estímulos bar presentes à deriva no sequencialmente tela junto 8 direções do espaço, em intervalos de 45 graus. Certifique-se de que o movimento está em sincronia com a aquisição quadro scanner (TR ~ 2 segundos) para que a barra se move um passo uma vez um fMRI começa quadro e permanece no novo loc....

Resultados

Modelagem PRF Accurate requer capturar formas PRF corretamente. Sem conhecer a topografia PRF, a selecção de modelos circularmente simétricos utilizados em estudos anteriores ^1,9-11 é uma escolha razoável. Isto porque, se a organização retinotópica local é homogénea em todas as direcções do campo visual, uma resposta da população local pode ser representada como um agregado cumulativa circularmente simétrico de respostas neuronais. No entanto, as nossas observações demonstram que este não é necessariamente o .......

Discussão

Este artigo demonstra como para estimar a topografia da população campos receptivos visuais no córtex visual humano e como usá-lo para selecionar um modelo paramétrico apropriado para o campo receptivo. Para um retinotopy bem sucedido, um protocolo de estimulação adequada e de um método de análise eficiente deve ser selecionado, e os parâmetros experimentais do sujeito (movimento e fixação) deve ser otimizado. Estímulos Bar sequencialmente em movimento em todo o campo visual são um paradigma estímulo eficiente para a es.......

Materiais

Lista de materiais utilizados neste artigo

Nome	Empresa	Número de catálogo	Comentários
Scanner de ressonância magnética	Siemens / Philips / GE
MATLAB	The Mathworks, Inc.		http://www.mathworks.com  (em inglês)
Software VISTA	Grupo de software		http://white.stanford.edu/newlm/index.php/Software
PsychoToolbox	PsychoToolbox		http://psychtoolbox.org
Rastreador ocular (VisuaStimDigital)	Resonance Technology Inc		http://mrivideo.com/

VISTA