Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Neuroscience
Click here for the English version

Neuroscience

الاتصال الفنية بين الموضوع الحيوي يكشف تكوينات شبكة الاتصال المخ لحظة بلحظة، مدفوعا باستمرار أو نماذج الاتصال

Published: March 21, 2019 doi: 10.3791/59083
Automatic Translation
1,2, 3, 3, 1,2
1Institute of Bioengineering, École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL), 2Department of Radiology and Medical Informatics, University of Geneva, 3Department of Neuroscience, University of Geneva

Summary

وهدف النهج المبين تحديد في لحظات ما من النموذج (المنظور الزمني)، وبين المناطق التي (المنظور المكاني)، تحدث عملية هامة في الاتصال الفنية في التصوير بالرنين المغنطيسي الوظيفي تسجيلات لعبت خلالها حافزا الوقت غير الساحلية.

Abstract

المستندة إلى المهام الوظيفية التصوير بالرنين المغناطيسي يحمل إمكانيات كبيرة لفهم كيف يتفاعل الدماغ لأنواع مختلفة من التحفيز؛ ومع ذلك، غالباً ما يتحقق ذلك دون النظر في الأوجه الحيوية للمعالجة الفنية، والنواتج التحليلية عادة بحساب التأثيرات المدمجة من الآثار المهمة يحركها وتقلبات عفوية الأساسية لنشاط الدماغ. هنا، نحن نقدم خط أنابيب منهجية رواية التي يمكن أن تتجاوز هذه القيود: يسمح استخدام مخطط تحليلي نافذة ينزلق تعقب التغييرات الفنية على مر الزمن، ويمكن من خلال هذا الموضوع عبر قياسات علائقية، النهج عزل الآثار المتصلة بالحوافز البحتة. وبفضل عملية صارمة عتبة، يمكن استخراج تغيرات هامة في العلاقة الوظيفية بين الموضوع وتحليلها.

على مجموعة من الأصحاء الذين خضعوا طبيعي التحفيز السمعية-البصرية، نبدي بفائدة هذا النهج بربط نقلهم الفنية كشف لمنبهات معينة من الفيلم. ونحن تبين كيف، من خلال أسلوبنا، واحدة يمكن التقاط أما صورة زمنية لنشاط الدماغ (تطور اتصال معين)، أو التركيز على لقطة مكانية في نقطة الزمنية رئيسية. نحن توفير نسخة متاحة لخط الأنابيب كلها، ووصف الاستخدام وتأثير معالمها الرئيسية خطوة بخطوة.

Introduction

التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي (الرنين المغناطيسي الوظيفي) أصبح الأداة المفضلة لغير إينفاسيفيلي رصد التغيرات في نشاط الدماغ الناتجة عن المؤثر الخارجي. وبشكل أكثر تحديداً، ظهر اهتمام حية حول فهم الترابط الإحصائي بين الدورات وقت التنشيط الإقليمية، المعروفة باسم اتصال وظيفية (FC)1 ويحسب عادة كارتباط بيرسون معامل. إينتيربلايس الوظيفية عبر الدماغ أظهرت على نطاق واسع لإعادة تكوين كوظيفة من وظائف الأساسية المهمة2،3،4.

اتبعت اتجاهين التحليلية بشكل منفصل يذهب إلى أبعد من هذا الوصف التمهيدي: من ناحية، لوحظ رد فعل حافزا الوقت غير الساحلية في منطقة معينة من الدماغ ترتبط بقوة عبر مواضيع مميزة5 . التحديد الكمي لهذا الموضوع العلاقة بين (ISC) وأظهرت إمكانات لتحسين فهمنا للإدراك6،7،،من89 والدماغ اضطرابات10،11 . علاوة على ذلك، وهذا الموضوع عبر نهج علائقية مددت أيضا لتقييم التزامن عبر الإقليمية12، في ما أصبح يعرف باسم نهج العلاقة الوظيفية بين الموضوع (الدوليان)13.

من ناحية أخرى، بدأت نكهة دينامية لعملية التيسير تحظى باهتمام متزايد (انظر هوتشيسون et al.14، بريتي، بولتون و Van De Ville15، غونزاليس-كاستيو وبانديتيني16 للاستعراضات التي جرت مؤخرا على الجانبين يستريح الدولة وتستند إلى المهام لهذه المسألة.) على وجه الخصوص، يمكن تعقب كل الدماغ FC التغييرات على مر الزمن من خلال قياسات متتالية الارتباط على مر تحول تدريجيا من نافذة الفرعية الزمانية17،18، يكشف عن بصيرة إضافية في سياق المهام السلوكية 19،20.

نقدم هنا، إطار منهجي الذي يجمع بين هذه السبل اثنين. والواقع أن نحسب الدوليان في أزياء نافذة منزلقة لتتبع تطور التزامن عبر الإقليمية بين المواضيع التي تتعرض لنموذج الوقت غير الساحلية، وطبيعي. من خلال الجانب المتعلق بهذا الموضوع عبر الأسلوب، هي ركزت التحليلات آثار يحركها التحفيز، بينما هي بشدة ثبط التغييرات التلقائية الرنين المغناطيسي الوظيفي (والتي غير مربوط عبر المواضيع). هذا أمر مهم لأنماط نشاط الدولة يستريح وأثارت مهمة مفهومة متزايد تتسم بخصائص متميزة21،22.

أما بالنسبة للمكون الحيوي للأسلوب، فإنه يمكن وصف أكثر اكتمالا ودقة من المحفزات المهمة، لا سيما عندما يحقق نموذج طبيعي التي يتم الجمع بين مجموعة متنوعة من الرموز (السمعية والبصرية، الاجتماعية، إلخ.) مع مرور الوقت. علاوة على ذلك، كما تم تقييم الإحصائية السليمة من التقلبات دينامية كبيرة المثيرة للجدل23،24، نهجنا يأخذ خاصة رعاية هذا الجانب من التحليلات بعزل تغيرات الدوليان من خلال مقارنة البيانات فارغة مناسبة.

نحن توضيح الأسلوب على مجموعة من الأصحاء يتعرضون لحافز فيلم السمعية-بصرية، الذين نظهر أن الدوليان زمنية ومكانية تغيير التشكيلات الجانبية الناشئة عن فيلم المترجمة يمكن استخراج فترات الفرعية بدقة. عند القيام بذلك، ونحن أيضا وصف تأثير المعايير التحليلية الرئيسية يمكن تحديدها بواسطة المستخدم. تستند هذه النتائج المعروضة في جزء البيانات المنشورة سابقا،من25إلى26.

Protocol

البروتوكول التالي وافقت عليه لجنة الأخلاقيات المحلية (بروتوكول الطبية Inserm 365 C08-39).

1-مرحلة ما قبل التصوير

  1. تسجيل سكان دراسة المواضيع، الحصول على كتب، المستنيرة لكل منهم. الحصول على موافقة لجنة الأخلاقيات المحلية.
  2. حدد نموذج للتحقيق التي يمكن تطبيقها على جميع المواضيع بطريقة تأمين الوقت.
    ملاحظة: هنا استخدمنا الفيلم وثائقي علمي السمعية وبصرية للشباب (https://miplab.epfl.ch/index.php/miplife/research/supplement-asd-study).

2-التصوير

  1. لكل موضوع إلى النظر في التحليلات، وأداء وظيفي واحد على الأقل التصوير الدورة التي يخضع المتطوع الممسوحة ضوئياً إلى نموذج الوقت غير الساحلية للفائدة.
    1. استخدام ماسح ضوئي 3 تسلا التصوير بالرنين المغناطيسي للحصول على شرائح عرضية من خلال اتشوبلانار التصوير التسلسل.
    2. توظيف المعلمات التصوير التالية: حجم فوكسل = 3 مم × 3 مم × 3 مم، تكرار الوقت (TR) = 2 s، وقت صدى = 50 مللي ثانية، مجال الرؤية = 192، شرائح 40.
      ملاحظة: وتشجع أسرع TR القيم في نطاق الجدوى. ويمكن أيضا تطبيق البروتوكول مع أضيق مجال رؤية (على سبيل المثال، للتحليلات التي تقتصر على بنية فرعية محددة من الدماغ)، مما سيمكن تحليل أفضل قرار الزمانية (TR أقل)، أو مكانياً أكثر دقة.
    3. ترك بضع ثوان من تسجيل (≥ 2 TR) قبل وبعد تقديم الحافز.
  2. أداء دورة واحدة على الأقل منفصلة وظيفية التصوير الذي يكمن المتطوع الممسوحة ضوئياً في بقية في الماسح الضوئي، والعيون مغلقة وتعليمات بعدم النوم.
    ملاحظة: منع عمليات الشراء المتعلقة بالحوافز ويستريح الدولة منفصلة ممكن خلاف ذلك إينتيربلايس بين الظروف (مثلاً، بعد أن شاهدت الفيلم مسبقاً قد ترك أثر دائم لتسجيل حالة الراحة مكتسبة لاحقاً)27. إذا كان ذلك هو المطلوب لا للذهاب من خلال اقتناء الدولة يستريح الإضافية المشار إليها أعلاه، بديل (أن يكن أكثر عرضه للكشف عن إيجابيات كاذبة؛ انظر المناقشة) الخيار الحسابية في خط الأنابيب باستبدال هذه البيانات بدورات الزمن مركب يحسب من الإشارات المتعلقة بنموذج (راجع الخطوة 5.1.2).
  3. القيام بتصوير الهيكلية.
    1. استخدام ماسح ضوئي 3 تسلا التصوير بالرنين المغناطيسي وتسلسل تدرج صدى T1 المرجحة أعد مغنطة اقتناء سريع.
    2. توظيف المعلمات التصوير التالية: حجم فوكسل = 1 مم × 1 مم × 1 مم، مجال الرؤية = 256، شرائح 176.

3-البيانات وإعداد البرامج

  1. لكل جلسة عمل لتحليل والتأكد من وجود ملفات البيانات التالية:
    1. مجموعة من وحدات التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفية، موجودة ك 3D نيفتي أو تقرير التنمية البشرية/IMG ملفات منفصلة، مع نظام ترقيم متسقة (مثلاً، "fMRI_0001"، "fMRI_0002"، إلخ.).
    2. T1 هيكلية التصوير بالرنين المغناطيسي صورة، في تنسيق نيفتي أو تقرير التنمية البشرية/IMG.
    3. أطلس للاهتمام بالفضاء المعهد العصبية مونتريال (منين)، في شكل نيفتي.
      ملاحظة: يتم توفير مثال لملفات الإدخال المطلوب لموضوع تمثيلية ("S17")، جنبا إلى جنب مع التعليمات البرمجية خط أنابيب كامل، في https://c4science.ch/source/Intersubj_pipeline.git
  2. تحميل أحدث إصدار من علانية المتاحة فريسورفير البرنامج28 (https://surfer.nmr.mgh.harvard.edu/fswiki/DownloadAndInstall).
  3. تحميل أحدث إصدار من أدوات MATLAB رسم الخرائط حدودي الإحصائية (SPM) متاحة علانية من https://www.fil.ion.ucl.ac.uk/spm/software/spm12/.
  4. فتح MATLAB (الإصدار 2017a أو أحدث)، وتحديد موقع المجلدات التي تم تنزيلها حديثا "فريسورفير" و "spm12". لكل منهما، انقر على الحق وحدد إضافة إلى المسار > تحديد المجلدات والمجلدات الفرعية الخيار.

4-بيانات تجهيزها

  1. في المحطة الطرفية MATLAB، كرس spm نوع إطلاق القائمة الرئيسية SPM12، وانقر فوق الزر الرنين المغناطيسي الوظيفي للوصول إلى خيارات تجهيزها للبيانات الرنين المغناطيسي الوظيفي. قم بالخطوات التالية بشكل منفصل لكل جلسة عمل الرنين المغناطيسي الوظيفي preprocess.
    1. انقر فوق إعادة (Est والدقه)، وفي نافذة محرر المجموعة المفتوحة حديثا، انقر نقراً مزدوجاً فوق البيانات > الدورة. في إطار الدورة المفتوحة حديثا، قم بتحديد جميع الصور الفنية العملية. ثم انقر على زر القيام به ، وبعد ذلك على أيقونة تشغيل دفعة من نافذة محرر الدفعي (المثلث الأخضر). الانتظار حتى انتهاء هذه الخطوة إعادة الاصطفاف، كما هو مبين في إطار المحطة الطرفية MATLAB.
    2. اضغط على كوريجيستير (Est والدقه)، وفي إطار محرر المجموعة المفتوحة حديثا، انقر نقراً مزدوجاً فوق الصورة المرجعية. في نافذة "الصورة المرجعية" المفتوحة حديثا، حدد متوسط حجم الوظيفية التي تم إنشاؤها في الخطوة التالية، مسبوقة ب "تعني"، وانقر فوق الزر القيام به . ثم، انقر نقراً مزدوجاً فوق مصدر الصورة، وفي إطار "الصورة المصدر" المفتوح حديثا، حدد الصورة T1. انقر على زر القيام به ، وبعد ذلك على أيقونة تشغيل دفعة من نافذة محرر الدفعي (المثلث الأخضر). الانتظار حتى انتهاء هذه الخطوة كوريجيستريشن، كما هو مبين في إطار المحطة الطرفية MATLAB.
      ملاحظة: الصورة T1 يتم الكتابة في هذه الخطوة، حيث أن واحدة حدثت يكمن في نفس المساحة كوحدات التخزين الوظيفية.
    3. انقر فوق في الجزء، وفي نافذة محرر المجموعة المفتوحة حديثا، انقر نقراً مزدوجاً فوق وحدات التخزين. في إطار وحدات التخزين المفتوحة حديثا، حدد الصورة T1، وانقر على زر القيام به . ثم، في نافذة محرر الدفعي، انقر نقراً مزدوجاً فوق حقول تشوه وحدد الخيار العكسي . انقر على أيقونة تشغيل الدفعي (المثلث الأخضر)، والانتظار حتى انتهاء هذه الخطوة تجزئة، كما هو مبين في إطار المحطة الطرفية MATLAB.
  2. اكتب JOVE_GUI1 في المحطة الطرفية MATLAB لفتح نافذة واجهة المستخدم الرسومية تجهيزها أولاً. نفذ الخطوات التالية لكل دورة الرنين المغناطيسي الوظيفي لتحليل.
    1. انقر فوق إدخال البيانات الرنين المغناطيسي الوظيفي، وحدد كافة وحدات وظيفية إعادة تنظيم التخزين التي تم إنشاؤها في الخطوة 4.1.1 (مسبوقة ب "r"). بالنسبة لملفات IMG/تقرير التنمية البشرية، حدد مجلدات IMG وتقرير التنمية البشرية على السواء.
    2. أدخل TR البيانات (بالثواني) في إطار مخصص نص قابل للتحرير.
    3. انقر فوق T1 إدخال البيانات ، وحدد ثلاثة مجلدات نوع الأنسجة الاحتمالية التي تم إنشاؤها في الخطوة 4.1.3 (مسبوقة ب "c1"، "c2" و "c3").
    4. اضغط على Enter الحركة الملف، وحدد الملف النصي الذي يحتوي على معلمات الحركة من الدورة للاهتمام، والتي تم إنشاؤها في الخطوة 4.1.1 ومسبوقة ب "العادي".
    5. حدد نوع المطلوب تجهيزها، هو ما إذا كان ينبغي أن يكون ديترينديد البيانات أم لا (على التوالي تحديد زر الخيار مخصص أو إيقاف تشغيله)، وينبغي أن تراجع ما هي المتغيرات المشاركة الخروج (بواسطة تحديد الخيار المناسب من قائمة مخصصة).
      ملاحظة: الخطوة الانحدار مستوحاة من دالة التي تنشأ من مربع الأدوات دبارسف29. يتم حساب متوسط إشارات المسألة الأبيض والسائل النخاعي من المواضيع الفردية عبر فوكسيلس التي أظهرت خريطة النسيج احتمالي دبارسف قالب كل إشارة أكبر من 0.99. في تحليلاتنا، ديترينديد البيانات، وتراجعت المسألة الأبيض/أو الوقت السوائل دورات الاتجاهات فضلا المستمر، والخطية والتربيعية.
    6. Preprocess البيانات، انقر فوق بريبروسيس، وانتظر للعرض لتظهر في النافذة. البيانات يمكن أن تكون إعادة preprocessed بشكل مختلف بتعديل الخيارات والنقر مرة أخرى فوق الزر Preprocess .
      ملاحظة: وارسم السنجابية مستوحى من تمثيل اقترحتها السلطة et al.30.
    7. لحفظ الإخراج لاتباع الخطوات، انقر فوق الزر حفظ . لمسح محتويات الإطار، انقر فوق الزر مسح .

Supplementary Figure 1
التكميلية الرقم 1: مثال على لقطة للشاشة من نافذة واجهة المستخدم الرسومية تجهيزها الأول- فوكسل من الحكمة الوقت دورات فوكسيلس الرمادية بعد تجهيزها الخيارات المحددة (مؤامرة الأيمن العلوي)، والمتغيرات المشاركة التي يمكن أن تستخدم في تجهيزها (من أعلى إلى أسفل: دورات متوسط الوقت المسألة النخاعي/الأبيض، الحركة متعدية المعلمات والمعلمات حركة دورانية. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

  1. اكتب JOVE_GUI2 في المحطة الطرفية MATLAB لفتح النافذة الثانية تجهيزها واجهة المستخدم الرسومية. نفذ الخطوات التالية لكل دورة الرنين المغناطيسي الوظيفي لتحليل.
    1. انقر فوق تحديد البيانات، وحدد ملف البيانات المحفوظة في خطوة 4.2.7 (المسماة "ISFC_VX.mat").
    2. انقر فوق حدد الحركة، وحدد الملف النصي الذي يحتوي على معلمات الحركة من الدورة للاهتمام، والتي تم إنشاؤها في الخطوة 4.1.1 ومسبوقة ب "العادي".
    3. انقر فوق حدد نظام أطلس، وحدد الملف نيفتي يمثل أطلس لاستخدام بارسيليشن.
    4. انقر فوق حدد الالتفاف العكسي، وحدد الملف نيفتي الذي يمثل مجال تشوه من منين إلى المساحة الأصلية، التي تم إنشاؤها في الخطوة 4.1.3 ومسبوقة ب "iy".
    5. انقر فوق حدد حجم الرنين المغناطيسي الوظيفي، وتحديد أي من وحدات تخزين البيانات الرنين المغناطيسي الوظيفي.
      ملاحظة: هذه الخطوة تمكن من الوصول إلى معلومات رأس البيانات الفنية، ومن ثم لماذا لا المهم الحجم الفعلي الذي تم اختياره.
    6. أدخل TR البيانات (بالثواني) في إطار مخصص نص قابل للتحرير.
    7. قم بإدخال المعلومات المتعلقة بتنقية: النوع من تنقية لأداء (أي، عدد الإطارات إلى فرك الخروج قبل وبعد تلك المعلمة) في قائمة "تنقية نوع"، وقيمة العتبة التشرد فراميويسي (السلطة معيار31) أعلاه والتي ينبغي أن نقيت وحدة تخزين الرنين المغناطيسي الوظيفي في إطار نص قابل للتحرير "عتبة Scrubbing" (في مم).
      ملاحظة: يتم تنفيذ الاستيفاء الشريحة مكعب على نقاط البيانات محكوك لاستبدالها بقيم المقدر من عينات المجاورة. في تحليلاتنا، نقيت إطار واحد بعد أحجام المعلمة، واستخدام عتبة 0.5 مم لتنقية.
    8. أدخل حجم W نافذة منزلقة لاستخدامه لحسابات الدوليان (راجع الخطوة 5)، في TRs.
      ملاحظة: هذه القطعة من المعلومات سيتم تمكين تصفية الدورات الزمنية من خلال دالة التي تنشأ من مربع الأدوات دبارسف29، في f = 1/ث هيرتز32. في تحليلاتنا، استخدمنا W = 10 TR كقيمة مفاضلة لالتقاط تقلبات دينامية مع المحافظة على العينات كافية لتقديرات قوية.
    9. انقر على زر الأرض لعرض الدورات الإرشادية وقت أتلاسيد قبل (أعلى الأرض) وبعد (أسفل الأرض) بتنقية وتصفية الخطوات. التحقق، عن طريق التفتيش البصري، أنه بعد تجهيزها محدد الخطوات، تلك الإشارات الناتج لا يتضمن مكونات artifactual البارزة.
    10. لحفظ النواتج لاتباع الخطوات، قم بإدخال عملية حفظ الاسم في إطار نص قابل للتحرير مخصص، وانقر فوق الزر حفظ . لمسح محتويات الإطار، انقر فوق الزر مسح .

Supplementary Figure 2
تكميلية الشكل 2: مثال على لقطة من النافذة الثانية تجهيزها واجهة المستخدم الرسومية- الدورات الزمنية الإقليمية عقب أتلاسينج، قبل (أعلى الأرض) وبعد (أسفل الأرض) تنقية وتصفية وفقا لتحديد معلمات. ويصور كل منحنى دورة الوقت إقليمية واحدة اختيرت عشوائياً من بين جميع تلك المتوفرة. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

5-انزلاق النافذة الدوليان العمليات الحسابية

  1. اكتب JOVE_GUI3 في المحطة الطرفية MATLAB لفتح نافذة واجهة المستخدم الرسومية الدوليان المتصلة الأولى. قم بالخطوات التالية بشكل منفصل لكل نوع من الجزء المتعلق بالدورة المكتسبة بالرنين المغناطيسي الوظيفي (الأجزاء المتعلقة بالحوافز وقطاعات الدولة يستريح من الدورات المتعلقة بالحوافز وقطاعات الدولة يستريح بحتة).
    1. انقر فوق تحميل البيانات، وحدد كافة ملفات البيانات المناسبة التي تم إنشاؤها من خلال الخطوة 4، 3.
    2. تحديد ما إذا كان ينبغي أن يخضع الجزء المتعلق بدوره المحدد التعشيه المرحلة.
      ملاحظة: يمكن استخدام التعشيه المرحلة كخيار بديل لتوليد البيانات خالية من الإشارات المتعلقة بالحوافز، في حالة توفر أية تسجيلات الدولة يستريح.
    3. أدخل TR البيانات (بالثواني) في إطار مخصص نص قابل للتحرير.
    4. أدخل معلمات نافذة ينزلق استخدامها للتحليل في windows مخصصة نص قابل للتحرير: نافذة حجم (TRs) عبر الاتصال الذي ينبغي أن تحسب القياسات، وخطوة حجم (TRs) الذي ينبغي أن ينقل windows المتعاقبة.
      ملاحظة: في تحليلاتنا، استخدمنا حجم نافذة من 10 طن تبريد وحجم خطوة 1 TR.
    5. قم بتعديل الجدول "أنواع الدورة" لتحديد أي من أجزاء الدورة تحميل تم الحصول عليها نفس الحالة التجريبية. استخدام زيادة الإعداد الصحيحة من 1 فصاعدا إلى العلامة أنواع مختلفة من قطاعات (مثلاً، إذا كان عرض الحافز للمرة الأولى أو للمرة الثانية في تسجيل معين). اترك الجدول لم يمسها إلا إذا تم الحصول على نوع واحد من الجزء المتعلق بالدورة.
      ملاحظة: دورة في العمل الحالي قد تشير إلى تسجيل الفيلم ويستريح الدول مجتمعة (يطلق عليه تشغيل1 وتشغيل2 في الشكل 1A)، أو إلى تسجيل بحتة يستريح الدولة (تشغيل3). مقطع دورة يشير إلى جزء فرعي من تسجيل الدورة، عندما كان شاهد الفيلم، أو عندما كذب المواضيع في بقية. يتم استخدام المعلومات المذكورة أعلاه في العمليات الحسابية الدوليان الموصوفة لاحقاً (راجع الخطوة 5.1.8) للحد من تأثير الخلط أنواع الجزء المتعلق بجلسة عمل مختلفة.
    6. أدخل المعلمات المتصلة بالبأس الحذاء في ويندوز مخصص نص قابل للتحرير: عدد ألباس الحذاء الطيات على إجراء العمليات الحسابية الدوليان، والعدد من المواضيع التي ينبغي أن تشكل مجموعة مرجعية لكل حظيرة الدوليان العمليات الحسابية.
      ملاحظة: في تحليلاتنا، استخدمنا طيات bootstrapping 250، و 6 أشخاص في المجموعة المرجعية.
    7. إدخال المواصفات التي يجب أن يتم تحليل الجزء الفرعي من الدورات الزمنية في المقطع معلمات توقيت في windows مخصصة نص قابل للتحرير. وينبغي توفير مؤشر لبداية ونهاية فهرس (في TRs). لتحليل مدة تسجيل كامل، استخدم 1 بداية الفهرس وعدد العينات كمؤشر نهاية.
    8. انقر فوق الزر مؤامرة لتنفيذ حسابات الدوليان. يتم تحديث عرض تدريجيا مع مرور الوقت، إلى جانب مبلغ طيات bootstrapping المنقضية. لزوج منطقة (ط، ي) و τ مؤشر إطار انزلاق، يحسب الدوليان كمتوسط للصليب-الارتباطات بين s الجزء المتعلق بالدورة وجميع أجزاء الدورة من المجموعة المرجعية، وداخل نافذة ينزلق من طول ث؛ تدل هذه المجموعة المرجعية التي Ψ، عدد المواضيع نΨ، واسمحوا xi[s](t) الدورة الزمنية للمنطقة الأولى للدورة الجزء s عند الزمن t؛ ثم تعطي تقديراً الدوليان من:
      Equation 2
      قياسات الدوليان تحسب على المبلغ المحدد من ألباس الحذاء طيات، ومع عدد مختار من أجزاء الدورة المستخدمة كمجموعة مرجعية في كل أمثال (راجع الخطوة 5.1.6). في حالة تضمين عدة أنواع فرعية في الجزء المتعلق بالدورة، يؤلف خليط عينات النوع الفرعي دائماً الفريق المرجعي. هو الناتج النهائي لكل قطعة الدورة الدوليان متوسط عبر جميع طيات فيها أنه لم يتم تضمين كمقياس مرجعي.
      ملاحظة: الفريق المرجعي هو مجموعة شرائح الدورة التي الوقت الوظيفية هي مقارنة الدورات التدريبية للدورة الجزء دا في كل حظيرة لعملية الإطلاق. للنتائج أن تكون أكثر قوية لنقاط البيانات الخارجة، الدوليان يحسب عدة مرات على مجموعة مرجعية مختلفة (أي مجموعة فرعية مختلفة من أجزاء الدورة). الأهم من ذلك، لا تطابق اكتساب الوقت t τ مؤشر النافذة المنزلقة، كما يتم حسابها عبر مجموعة من نقاط البيانات ث الأخير، ويعتمد على حجم الإطار خطوة للتقديرات المتتالية. واستلهم بيرج وآخرون33عملية الإطلاق من دراسة السابقة.
    9. لحفظ النواتج لاتباع الخطوات، قم بإدخال عملية حفظ الاسم في إطار نص قابل للتحرير مخصص، وانقر فوق الزر حفظ . لمسح محتويات الإطار، انقر فوق الزر مسح .

Supplementary Figure 3
التكميلية الرقم 3: مثال على لقطة للشاشة من نافذة واجهة المستخدم الرسومية المتصلة الدوليان الأول- (أعلى الأرض) التمثيل التخطيطي من المرات النظر كل دورة له قياساته الدوليان المحسوبة (أي، لم يتم تحديد ضمن المجموعة المرجعية). (أسفل الأرض) في أحد المواضيع إرشادية، المحسوبة الدوليان الوقت دورات لخمسين مثال اتصالات، المحددة كتلك التي نستعرض القيم المطلقة الدوليان summed أكبر عبر الوقت. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

  1. اكتب JOVE_GUI4 في المحطة الطرفية MATLAB لفتح نافذة واجهة المستخدم الرسومية الدوليان المتصلة الثانية.
    1. انقر فوق "تحميل الدوليان" البيانات وحدد ملفات الإخراج الدوليان المتعلقة بالحوافز التي تم إنشاؤها في الخطوة 5، 1.
    2. انقر على تحميل بيانات فارغة وحدد، حسب نظام توليد البيانات فارغة المستخدمة، معشاة الدوليان يستريح الدولة، أو المرحلة المتعلقة بالحوافز الدوليان في ملفات الإخراج التي تم إنشاؤها في الخطوة 5، 1.
    3. انقر فوق تحميل كوديبوك وحدد ملف كوديبوك الذي تم إنشاؤه في الخطوة 4، 3.
    4. أدخل TR البيانات (بالثواني) في إطار مخصص نص قابل للتحرير.
    5. أدخل المعلمات انزلاق الإطارات المستخدمة في العمليات الحسابية الخطوة 5، 1 (حجم الإطار وحجم الخطوة، في TRs) في windows مخصصة نص قابل للتحرير.
    6. إدخال (في المائة) α-القيمة التي ينبغي أن تكون الدورات الزمنية الدوليان ثريشولديد لتسليط الضوء على التغييرات الهامة في إطار مخصص نص قابل للتحرير.
      ملاحظة: هنا وفي أماكن أخرى، عند الإشارة إلى قيمة α 2.5%، فهذا يعني تحقق أهمية عندما تكون قيمة أقل من القيمة المئويةال 2.5، أو أكبر منالمئوية 97.5، البيانات فارغة . في تحليلاتنا، علينا أن 5,762 نقاط البيانات الدولة يستريح المتاحة لنا، وتحديد قيمة α من 10-4. وهذا يعني أن أردنا 0.01 في المائة عينات البيانات تكون أكبر أو تساوي العتبات المحددة في الماضي التي ستعتبر هامة رحلة الدوليان. لأغراض المقارنة، وطالب بتصحيح بونفيروني α-المستوى سيكون 0.05/44,551 = 1.12 × 10-6، وسيكون الأكثر صرامة ممكنة α-مستوى تمكين مع لدينا كمية البيانات (n النماذج) Equation 3 .
    7. انقر فوق الزر مؤامرة لتنفيذ عملية العتبة الدوليان، في الذي الدوليان فارغة متوفرة جميع القياسات يتم تجميعها، لاتصال معين، لتشييد توزيع فارغة، في أعقاب الدوليان المتعلقة بالحوافز التي تكون القياسات ثريشولديد حسب α-القيمة المحددة. النقاط الزمنية التي تتجاوز قيمة الدوليان الحوافز المتصلة شكل يعتد به إحصائيا توزيع فارغة يتم يوصف-1 + 1 لكبير الدوليان ينقص ويزيد، على التوالي.
      ملاحظة: عملية العتبة يستمد الإلهام من أعمال الدولة يستريح FC الحيوية بيتزيل et al.23.
    8. تصور الأنماط المكانية الدوليان في نقاط زمنية مختلفة، اسحب مربع التمرير أسفل الأرض رحلة الدوليان.

Supplementary Figure 4
التكميلية الرقم 4: مثال لقطة من نافذة واجهة المستخدم الرسومية الدوليان المتصلة الثانية- (مؤامرة الأيسر العلوي) في أحد المواضيع إرشادية، المحسوبة للاتصالات المثال ثلاثة الدوليان وقت الدورات واختير منها أكبر كمية من كبير الدوليان الرحلات العارضة وعرض مع عتباتها أهمية محسوب المرتبطة بها (خطوط أفقية). (مؤامرة الأيسر السفلي) وبلغ متوسط الدورات وقت الرحلة المرتبطة بها للاتصالات نفسها، عبر المواضيع، مع فواصل الثقة 95% ثنائي الطرف عرضها كتدبير خطأ. (حق الأرض) نمط الدوليان المكانية (متوسط الدوليان الرحلات عبر مواضيع) لنقطة محددة من وقت يبين بخط أسود عمودي على الدوليان ورحلة المؤامرات. الرحلات الدوليان إيجابية تظهر باللون الأصفر، والسلبية منها باللون الوردي. رمز لون وحجم العقد كانت متناسبة مع الدرجة. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

Representative Results

هنا، يمكننا اعتبار n = 15 النامية عادة من المواضيع (الدفتيريا) الذين حصلنا على موافقة خطية، وعلم. وكانت جميع الذكور اليد اليمنى (± 23.42 7.8 سنة). وكان النموذج المختار الفيلم وثائقي علمي السمعية وبصرية للشباب عن مخاطر التعرض لأشعة الشمس. ويتضمن مجموعة كبيرة من المحفزات البصرية والسمعية والاجتماعية، ويمكن أن يشاهد في https://miplab.epfl.ch/index.php/miplife/research/supplement-asd-study.

اكتسبناها دورتين في هذا الموضوع (تشغيل1 وتشغيل2) التي تم عرض الفيلم المقررة من 5 إلى 353 s (5.8 الحد الأدنى للمدة). تابع قطاع الدولة يستريح أيضا من 386 إلى 678 s (لمدة دقيقة 4.9). وبالإضافة إلى ذلك، حصل جلسة عمل واحدة فقط في حالة الراحة (تشغيل3) لكل موضوع (باستثناء أحد الذين عانوا من الخوف من الأماكن المغلقة)، ودائم ل 310 s (5.2 دقيقة). ويرد في الشكل 1Aمثال مشاهد الفيلم وتوقيت البيانات المكتسبة. الأهم من ذلك، لم يكن البروتوكول اقتناء الأمثل، بالمعنى أن التسجيلات الدولة يستريح المكتسبة فقط بعد التعرض للفيلم قد يكون معطوباً جزئيا من الآثار الجانبية27؛ ونحن جعل استخدام هذه البيانات في النتائج الحالية لديك كمية مرضية من عينات للعتبة الإحصائية، ولكن هذا ينبغي تجنبها كلما أمكن ذلك.

ونحن استبعاد كافة جلسات العمل التي نقيت، على عتبة 0.5 ملم، وأكثر من 10 في المائة إطارات ونظرت بارسيليشن من كرادوك et al.34 (خوارزمية ارتباط اثنين من المستوى الزمني) لإنشاء دورات الوقت الإقليمي، لما مجموعة 299 مناطق الدماغ المختلفة.

تم حساب الدوليان بشكل منفصل على مشاهدة الفيلم (1) سوببارتس RUN1 وتشغيل2، (2) المتبقيتان الدولة يستريح لتشغيل1 وتشغيل2و (3) يستريح الدولة تشغيل3 التسجيلات. كنا طول نافذة W = 10 TR الرئيسي عرض النتائج، ومقارنتها بقيمة أقل من ث = 5 حجم تجارة خطوة دائماً لا يزال يساوي 1 بوتسترابينج تجارة وكان يؤديها طيات ما يزيد على 250، بما في ذلك الدورة 6 قطاعات في كل مجموعة مرجعية.

يعرض الشكل 1B الدوليان وقت الدورات التي تم إنشاؤها في ث = 10 TR و W = 5 TR لثلاثة اتصالات تمثيلية مختلفة: اتصال 1 تشارك المنطقة الجدارية أدنى تتصل بتوقع الأجسام المتحركة من يسار (إحداثيات منين: 41,9,32)35 ، وحق في منطقة أوبيركولار أمامي مرتبطة بتثبيط استجابة (-34،-52,45)36. هذه المنطقة الأخيرة كان أيضا متورطا في اتصالات 2 و 3 على التوالي مع مساحة تورطوا في التنسيق الحسية (54,6,34)37، وواحدة مرتبطة بتجهيز معنى عبارة (6,62,9)38.

مقارنة عبر نافذة أطوال يكشف أن في W = 5 TR الإعداد، والفارق الزمني في المواضيع التي عموما أكبر في الحالتين الجزء مشاهدة الفيلم ويستريح الدولة مقارنة بث = 10 TR، هي ظاهرة معروفة في تحليلات نافذة منزلقة39. للاتصال 1، بغض النظر عن طول النافذة، الجزء الفرعي مترجمة تسجيل مشاهدة الفيلم (في حوالي الساعة 55 s) يبين زيادة الدوليان قوية ومتزامنة عبر المواضيع، التي تتجاوز إلى حد كبير نطاق القيم التي اتخذت في قضية الدولة يستريح. وبالتالي، نتوقع أن التقاط هذا الجزء الفرعي الزمانية الدوليان كبيرة عابرة مع أسلوبنا العتبة.

للاتصال 2، نلاحظ ديناميات الزمانية مماثلة، ولكن ل W = 5 TR، الزيادة يصبح أقل سهولة تشابك مقارنة بالدورات وقت الراحة-الدولة، بسبب الضوضاء المتصلة بمنهجية نافذة منزلقة أكبر. أما بالنسبة للاتصال 3، فإنه يعكس حالة التي لا توجد أي استجابة واضحة للفيلم، وهكذا، التقلبات من مشاهدة الفيلم والدولة يستريح الوقت دورات مماثلة. والنتيجة المتوقعة في هذه المرحلة التحليلية هي مزيج بين الاتصالات التي تظهر واضحة نقلهم المستحثة بالتحفيز، والاتصالات التي لا تستجيب.

Figure 1
رقم 1: الحصول على توقيت والمثال الدوليان الوقت دورات. (A) الفيلم شاهد من المواضيع التي شملت مجموعة واسعة من الحالات الاجتماعية (مثال صور 1 و 4) والتفسيرات العلمية مع اللوحات الملونة (الصور مثلاً 2 و 5)، والمناظر الطبيعية المناظر (صورة المثال 3). ثلاث دورات تم الحصول عليها في هذا الموضوع: اثنين (تشغيل1 وتشغيل2) تضمنت الحث على الفيلم (من 5 إلى 353 ق، وأبرزت باللون الأخضر) تليها فترة استراحة الدولة (من 386 إلى 678 s، سيظهر باللون الأصفر)، بينما (تشغيل3) واحد فقط وتألفت في تسجيل الدولة يستريح (المدة s 310، عرض اللون البرتقالي). (ب) لثلاثة اتصالات الإرشادية (C1, C2 و C3، الأحمر الأخضر الداكن على التوالي، الضوء الأخضر/البرتقالي وآثار الفيروز/أصفر)، تطور الدوليان مع مرور الوقت أثناء مشاهدة فيلم (الألوان الباردة) أو يستريح-الدولة (الألوان الساخنة). ل W = 10 TR (اللوحة اليمنى)، مشاهدة فيلم الدوليان يتغير الموقف إلى حد كبير أكثر بالمقارنة مع W = 5 TR (اللوحة اليمنى). ويعكس كل تتبع الدوليان وقت دورة واحدة. لقد تم تعديل هذا الرقم جزئيا من بولتون et al.25. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

الشكل 2 (أ) يعرض النتائج عقب العتبة الإحصائية الدوليان وقت الدورات، لنفس الاتصالات الثلاثة المذكورة أعلاه. تشير قيمة وقت بالطبع 1 تعني أن جميع المواضيع وخضع نفس الزيادة الدوليان في نفس الوقت؛ قيمة 0 تعني أنه لا يوجد موضوع خضع لتغير الدوليان كبير؛ قيمة من 1-يمثل انخفاضا الدوليان متزامن عبر جميع المواضيع. كما كان من قبل، نحن على النقيض W = 5 TR و W = 10 طن تبريد، ونحن أيضا تسليط الضوء على قضيتين α-القيمة: α = 0.01 في المائة، و α = 5%.

المناسب مع الملاحظات الواردة أعلاه، بطول نافذة السفلي يقلل مقدار الدوليان تغيرات المستخرجة. للاتصال 1، كلا ث = 5 TR و W = 10 استخراج TR، مع ذلك، في نفس اللحظة بالذات (t = 55 s) كما تظهر زيادة الدوليان قوية. أخذ تأخير الفسيولوجية لما يقرب من 5 s في الاعتبار، وهذا يتوافق مع الجزء الفرعي الفيلم عندما كانت تمتد نحو دمية خطوط ملونة، وفجأة توقفت تماما أمامه (ق 46-49)، المناسب مع دور المناطق المعنية في نقل الكائن التوقع والاستجابة تثبيط35،36.

عند زيادة α من 0.01 في المائة إلى 5 في المائة، يمكن أن يلاحظ المرء خصوصية أقل كثير من العابرين الدوليان المكتشفة، المحتمل بما في ذلك العديد من إيجابيات كاذبة، وعرض توقعات التزامن الزمني أقل بكثير.

كمنظور آخر التي يمكن تعيينها على البيانات، الشكل 2B يبين خرائط الدماغ الجامع المكانية لتغيرات الدوليان في t = 55 ثانية. يمكن أن ينظر إلى أن الاستجابة لمشهد فيلم يمتد إلى أبعد من الاتصالات المثال الموضح هنا.

Figure 2
رقم 2: لقطات الزماني والمكاني لأنماط الدوليان. (أ) الدوليان دورات الوقت عابر، بلغ متوسط عبر المواضيع، لثلاثة اتصالات الإرشادية (C1, C2 و C3، آثار الخضراء والفيروز الأخضر، على ضوء الظلام على التوالي). مشهد الفيلم الذي قاد الدوليان التغييرات التي سلط عليها الضوء في رمادي فاتح، ويصور بالصور مثلاً. ل W = (العمود الأيسر لقطع الأراضي)، TR 10 الدوليان التغييرات يتم الكشف عنها بقوة أكبر من أجل W = 5 TR (العمود الأيمن لقطع الأراضي). ل α = 0.01 ٪ (الصف العلوي من قطع الأراضي)، خصوصية للعظة فيلم المترجمة أكبر من أجل α = 5% (الصف السفلي من المؤامرات). يعكس كل تتبع مسار الوقت عابر الدوليان لدورة واحدة، ويتم عرض فواصل الثقة 95% ثنائي الطرف كتدبير خطأ. (ب) ل W = 10 TR و α = 0.01 ٪، هناك نمط مكانية أنيق، مقيد العابرين الدوليان في t = 55 s (ذروة الدوليان عابر قيمة C1)؛ ل W = 5 TR و α = 5%، الاتصالات تغيرات هامة في الدوليان في هذا الوقت أكثر عددا بكثير. ملاحظة أن نفترض تأخير الفسيولوجية لحوالي 5 s في الزمني المبين (أي، قيمة 55 s هنا يتعلق بحافز الفيلم في 50 s). لقد تم تعديل هذا الرقم جزئيا من بولتون et al.25. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

Discussion

على مجموعة الأصحاء، أظهرنا كيف متزامن عبر موضوع الزيادات والانخفاضات في لجنة التيسير، العابرين الدوليان، أن المباراة العظة فيلم المترجمة وقتيا، تقديم المعلومات التي تذهب إلى أبعد من وصف ثابت. على الرغم من أن استخدام ارتباط هذا الموضوع عبر تدابير يمكن أن يركز التحليل على يحركها الحوافز الوظيفية نقلهم، واحدة يجب أيضا علم بأنه يحد من النتائج إلى الآثار المشتركة عبر السكان درس: ومن ثم، ذات المستوى المنخفض تجهيز الحسية من المتوقع أن تكون ممثلة تمثيلاً زائداً مقارنة بتجهيز أمامي40. لتجاوز هذا الحد، والأساليب الجديدة التي لديها أيضا القدرة على استخراج المناطق التي تختلف بشدة عبر مواضيع يجري المتقدمة41.

قيد آخر من المنهجية التي أدخلت ينشأ من ناحية النافذة المنزلقة، كما خفضت الأزمنة من دورات الزمن عابر الدوليان مقارنة بالنهج فراميويسي15. وكما أظهرنا، مطلوب مفاضلة بين طول نافذة منخفضة بما فيه الكفاية لحل بشكل صحيح دينامية الدوليان نقلهم، وتقديرات حجم كبير ما فيه الكفاية للحصول على قوة. كفالة اثنين من الخطوات الحاسمة في إطار عملنا أن العابرين الدوليان المستخرجة تعكس التغيرات التي تحدث بالفعل في الاتصال: أولاً، تصفية عالية تمرير الدورات الزمنية الإقليمية مع معكوس طول النافذة32؛ ثانيا، استخدام البيانات الدوليان الدولة يستريح لتوليد توزيع فارغة ذات الصلة، مع معلمات اقتناء متطابقة بالمقارنة بالبيانات المتعلقة بالحوافز. وبطبيعة الحال، هذا الأخير يتطلب أيضا وقت اكتساب عالمية أكثر طولاً، حتى أنه يمكن جمع بيانات حالة يستريح على أعلى الدورات المتعلقة بالحوافز. كنهج بديل لتجنب التسجيلات يستريح دولة إضافية، كما نقدم إمكانية توليد بيانات المرحلة معشاة ذات شواهد مباشرة من هذه الدورات الزمنية المتعلقة بالحوافز، نهج كثيرا ما تستخدم في تحليل دينامية الاتصال الفنية 23 , 24-التقييم كذلك على مجموعة فرعية من دورات كشف أنه على الرغم من أن الأسلوب null يستريح الدولة أكثر تحفظا، وهكذا أقل عرضه لايجابيات كاذبة، الأنماط العالمية للكشف عن رحلة الدوليان مماثلة عبر كلا مخططات (انظر التكميلية الرقم 5).

Supplementary Figure 5
التكميلية الرقم 5: "كشف الدوليان" الرحلات عبر طرق توليد البيانات فارغة. ليستريح-الدولة (قطع العمود الأيسر، الأزرق) أو المرحلة التعشيه (قطع العمود الأيمن، أحمر) البيانات فارغة توليد أساليب، النسبة المئوية للرحلات الدوليان المستخرجة عبر الاتصالات. يتم قطع أسفل اقحم على الاتصالات الصادرة من مناطق المخ تعتبر أول ثلاثة. خطأ يمثل الانحراف المعياري عبر المواضيع. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

مدة امتلاك الدولة يستريح فعلا يتعلق بمعلمة حرجة من التحليلات: α-القيمة. كما يتضح أعلاه، خيار تساهل يؤدي إلى كمية كبيرة من إيجابيات كاذبة في العابرين الدوليان تم الكشف عنها. أكبر مقدار من البيانات المتاحة في الدولة يستريح، أكثر صرامة معدل الإيجابية الكاذبة قابلة للتحقيق، لأن مستوى العتبة يمكن أن تستند إلى القيم المتطرفة أكثر من توزيع فارغة. وكدليل، ل n = 299 أطلس المناطق هنا ونظرا لدينا رصيده نقاط البيانات الدولة يستريح 5,762، يمكن أن نحقق في أحسن الأحوال قيمة α قريبة من 0.01 ٪ (راجع الخطوة 5.2.6 لتفاصيل رياضية).

نقطة أساسية أخرى تتصل بأي تحليل الرنين المغناطيسي الوظيفي يكمن في إزالة التحف المحتملة ذات الصلة بالحركة من30،البيانات تم تحليلها42دقيقة. على وجه الخصوص، إذا كان أحد يرغب في تطبيق خط الأنابيب أدخلت إلى السكان المريضة نستعرض وضع علامة على الحركة في الماسح الضوئي، نوصي بأن أعلى بما في ذلك متغيرات الحركة المتغيرات المشاركة في التحليلات الإحصائية المنجزة، تجهيزها إضافية يتم تشغيل الخطوات، مثل المويجات43 أو44من رائحة الحلف التعاوني الدولي وتقليل الضوضاء. مجموعة المقارنة، على سبيل المثال لمقارنة الدوليان العابرين بين صحية ومجموعة مريضة، سهولة يمكن أن يقوم بها تشغيل النهج المبين بالتوازي في كلتا المجموعتين من الفائدة (انظر تشخيص25 من بولتون et al. على سبيل مثال في عدد سكان الذين يعانون من اضطرابات طيف التوحد). ومع ذلك، يمكن أن تنشأ فرقا بين المجموعات ثم في إعدادات منفصلة اثنين: تغيير (1) الدوليان غائبة في مجموعة واحدة، أو (2) تطور غير متجانسة أكثر في تلك المجموعة. لفصل هذين العاملين، يجب تشغيل خط الأنابيب مرة أخرى للمجموعة المريضة، باستخدام موضوع صحة تعيين كمجموعة مرجعية في الخطوة bootstrapping. ففي الحالة الأولى سيؤدي لا تزال استجابة غائبة، في حين أن هذا الأخير لا.

على رأس ما وصفناها هنا، يفتح المنهجية التي أدخلت أيضا واعدة سبل المستقبل: من جانب تحليلي، خرائط الدوليان عابرة يمكن اعتباره على الدماغ الرسوم البيانية من المقاييس التي التحديد الكمي للدماغ يمكن أن يكون اتصال المشتقة45، أو يمكن استخراجها من خلال تجميع نهج دينامية الدوليان الدول وتقييمها من حيث هذه الخصائص المكانية والزمانية17،46. وبالإضافة إلى ذلك، يمكن أن يتصور المرء أيضا استخدام أدوات قياس اتصال أكثر تطورا من معامل ارتباط Pearson للكشف عن الجانبين أكثر دهاء من نادي47،48.

من الجانب التجريبي، وتطبيق لدينا خط أنابيب لمجموعة موسعة أكثر من نماذج منظور واعدة: فعلى سبيل المثال، بدلاً من فيلم كدرس هنا، يمكن أن يتصور المرء لاستخدام قطعة من الموسيقى49 أو قصة سردية13، 50 كحافز الوقت غير الساحلية. بدلاً من ذلك، فإنه يمكن حتى يكون المتوخى، عن طريق هايبرسكانينج51، للتحقيق في الاتصالات الاجتماعية طبيعي52،53.

Disclosures

الكتاب ليس لها علاقة بالكشف عن.

Acknowledgments

بتأييد هذا العمل جزئيا بكل مما يلي: مؤسسة العلوم الوطنية السويسرية (المنحة رقم 205321_163376 إلى DVDV) ومؤسسة Bertarelli (للسل و DVDV) والمركز للطب الحيوي التصوير (سايبم) والوكالة الوطنية للبحوث ( تيمبوفرونت منح عدد 04701 ALG). الكتاب تود أن تشكر روبرتو مارتوزي وجوليا بريتي لمساهمتها في محتوى الفيديو هذا العمل كمشغل التصوير بالرنين المغناطيسي على التوالي، وتفحص المتطوعين.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Freesurfer version 6.0 Laboratory for Computational Neuroimaging, Martinos Center for Biomedical Imaging, Boston (MA), USA https://surfer.nmr.mgh.harvard.edu/fswiki/DownloadAndInstall A MATLAB-compatible toolbox enabling to carry out various processing, visualisation and analytical steps on functional magnetic resonance imaging data
MATLAB_R2017a MathWorks https://ch.mathworks.com/downloads/ Working version of the MATLAB computational software (version 2014a or more recent should be used)
Statistical Parametric Mapping version 12.0 (SPM12) Wellcome Trust Center for Neuroimaging, University College London, London, UK https://www.fil.ion.ucl.ac.uk/spm/software/spm12/ A MATLAB-compatible toolbox enabling to perform statistical analyses on functional magnetic resonance imaging data
Tim-Trio 3 T MRI scanner Siemens https://www.healthcare.siemens.ch/magnetic-resonance-imaging/for-installed-base-business-only-do-not-publish/magnetom-trio-tim Magnetic resonance imaging scanner in which subjects have their functional brain activity recorded (at 3 T)

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Friston, K. J. Functional and effective connectivity in neuroimaging: A synthesis. Human Brain Mapping. 2 (1-2), 56-78 (1994).
  2. Gonzales-Castillo, J., et al. Tracking ongoing cognition in individuals using brief, whole-brain functional connectivity patterns. Proceedings of the National Academy of Sciences U.S.A. 112 (28), 8762-8767 (2015).
  3. Peltz, E., et al. Functional connectivity of the human insular cortex during noxious and innocuous thermal stimulation. Neuroimage. 54 (2), 1324-1335 (2011).
  4. Shirer, W. R., Ryali, S., Rykhlevskaia, E., Menon, V., Greicius, M. D. Decoding subject-driven cognitive states with whole-brain connectivity patterns. Cerebral Cortex. 22 (1), 158-165 (2012).
  5. Hasson, U., Nir, Y., Levy, I., Fuhrmann, G., Malach, R. Intersubject Synchronization of Cortical Activity During Natural Vision. Science. 303 (5664), 1634-1640 (2004).
  6. Hasson, U., Furman, O., Clark, D., Dudai, Y., Davachi, L. Enhanced Intersubject Correlations during Movie Viewing Correlate with Successful Episodic Encoding. Neuron. 57 (3), 452-462 (2008).
  7. Hasson, U., Yang, E., Vallines, I., Heeger, D. J., Rubin, N. A Hierarchy of Temporal Receptive Windows in Human Cortex. Journal of Neuroscience. 28 (10), 2539-2550 (2008).
  8. Jääskeläinen, I. P., et al. Inter-Subject Synchronization of Prefrontal Cortex Hemodynamic Activity During Natural Viewing. The Open Neuroimaging Journal. 2, 14 (2008).
  9. Wilson, S. M., Molnar-Szakacs, I., Iacoboni, M. Beyond Superior Temporal Cortex: Intersubject Correlations in Narrative Speech Comprehension. Cerebral Cortex. 18 (1), 230-242 (2008).
  10. Hasson, U., et al. Shared and idiosyncratic cortical activation patterns in autism revealed under continuous real-life viewing conditions. Autism Research. 2 (4), 220-231 (2009).
  11. Salmi, J., et al. The brains of high functioning autistic individuals do not synchronize with those of others. NeuroImage: Clinical. 3, 489-497 (2013).
  12. Mantini, D., et al. Interspecies activity correlations reveal functional correspondence between monkey and human brain areas. Nature Methods. 9 (3), 277 (2012).
  13. Simony, E., et al. Dynamic reconfiguration of the default mode network during narrative comprehension. Nature Communications. 7, 12141 (2016).
  14. Hutchison, R. M., et al. Dynamic functional connectivity: promise, issues, and interpretations. Neuroimage. 80, 360-378 (2013).
  15. Preti, M. G., Bolton, T. A. W., Van De Ville, D. The dynamic functional connectome: state-of-the-art and perspectives. Neuroimage. 160, 41-54 (2017).
  16. Gonzalez-Castillo, J., Bandettini, P. A. Task-based dynamic functional connectivity: Recent findings and open questions. Neuroimage. 180, 526-533 (2018).
  17. Allen, E. A., et al. Tracking whole-brain connectivity dynamics in the resting state. Cerebral Cortex. 24 (3), 663-676 (2014).
  18. Sakoğlu, Ü, et al. A method for evaluating dynamic functional network connectivity and task-modulation: application to schizophrenia. Magnetic Resonance Materials in Physics, Biology and Medicine. 23 (5-6), 351-366 (2010).
  19. Douw, L., Wakeman, D., Tanaka, N., Liu, H. State-dependent variability of dynamic functional connectivity between frontoparietal and default networks relates to cognitive flexibility. Neuroscience. 339, 12-21 (2016).
  20. Mooneyham, B. W., et al. States of mind: characterizing the neural bases of focus and mind-wandering through dynamic functional connectivity. Journal of Cognitive Neuroscience. 29 (3), 495-506 (2017).
  21. Kim, D., Kay, K., Shulman, G. L., Corbetta, M. A New Modular Brain Organization of the BOLD Signal during Natural Vision. Cerebral Cortex. 28 (9), 3065-3081 (2018).
  22. Lynch, L. K., et al. Task-Evoked Functional Connectivity Does Not Explain Functional Connectivity Differences Between Rest and Task Conditions. Human Brain Mapping. 39, 4939-4948 (2018).
  23. Betzel, R. F., Fukushima, M., He, Y., Zuo, X. N., Sporns, O. Dynamic fluctuations coincide with periods of high and low modularity in resting-state functional brain networks. Neuroimage. 127, 287-297 (2016).
  24. Hindriks, R., et al. Can sliding-window correlations reveal dynamic functional connectivity in resting-state fMRI? Neuroimage. , 242-256 (2016).
  25. Bolton, T. A. W., Jochaut, D., Giraud, A. L., Van De Ville, D. Brain dynamics in ASD during movie-watching show idiosyncratic functional integration and segregation. Human Brain Mapping. 39 (6), 2391-2404 (2018).
  26. Jochaut, D., et al. Atypical coordination of cortical oscillations in response to speech in autism. Frontiers in Human Neuroscience. 9, 171 (2015).
  27. Dodero, L., Sona, D., Meskaldji, D. E., Murino, V., Van De Ville, D. Traces of human functional activity: Moment-to-moment fluctuations in fMRI data. Biomedical Imaging (ISBI), 2016 IEEE 13th International Symposium. , 1307-1310 (2016).
  28. Fischl, B. Freesurfer. Neuroimage. 62 (2), 774-781 (2012).
  29. Yan, C., Zang, Y. DPARSF: a MATLAB toolbox for "pipeline" data analysis of resting-state fMRI. Frontiers in Systems Neuroscience. 4, 13 (2010).
  30. Power, J. D., et al. Methods to detect, characterize, and remove motion artifact in resting state fMRI. Neuroimage. 84, 320-341 (2014).
  31. Power, J. D., Barnes, K. A., Snyder, A. Z., Schlaggaer, B. L., Petersen, S. E. Spurious but systematic correlations in functional connectivity MRI networks arise from subject motion. Neuroimage. 59 (3), 2142-2154 (2012).
  32. Leonardi, N., Van De Ville, D. On spurious and real fluctuations of dynamic functional connectivity during rest. Neuroimage. 104, 430-436 (2015).
  33. Byrge, L., Dubois, J., Tyszka, J. M., Adolphs, R., Kennedy, D. P. Idiosyncratic brain activation patterns are associated with poor social comprehension in autism. Journal of Neuroscience. 35 (14), 5837-5850 (2015).
  34. Craddock, R. C., James, G. A., Holtzheimer, P. E. III, Hu, X. P., Mayberg, H. S. A whole brain fMRI atlas generated via spatially constrained spectral clustering. Human Brain Mapping. 33 (8), 1914-1928 (2012).
  35. Shulman, G. L., et al. Areas involved in encoding and applying directional expectations to moving objects. Journal of Neuroscience. 19 (21), 9480-9496 (1999).
  36. Sebastian, A., et al. Disentangling common and specific neural subprocesses of response inhibition. Neuroimage. 64, 601-615 (2013).
  37. Oullier, O., Jantzen, K. J., Steinberg, F. L., Kelso, J. A. S. Neural substrates of real and imagined sensorimotor coordination. Cerebral Cortex. 15 (7), 975-985 (2004).
  38. Chan, A. H., et al. Neural systems for word meaning modulated by semantic ambiguity. Neuroimage. 22 (3), 1128-1133 (2004).
  39. Lindquist, M. A., Xu, Y., Nebel, M. B., Caffo, B. S. Evaluating dynamic bivariate correlations in resting-state fMRI: A comparison study and a new approach. Neuroimage. 101 (1), 531-546 (2014).
  40. Ren, Y., Nguyen, V. T., Guo, L., Guo, C. C. Inter-subject functional correlation reveal a hierarchical organization of extrinsic and intrinsic systems in the brain. Scientific Reports. 7 (1), 10876 (2017).
  41. Kauppi, J. P., Pajula, J., Niemi, J., Hari, R., Tohka, J. Functional brain segmentation using inter-subject correlation in fMRI. Human Brain Mapping. 38 (5), 2643-2665 (2017).
  42. Van Dijk, K. R., Sabuncu, M. R., Buckner, R. L. The influence of head motion on intrinsic functional connectivity MRI. Neuroimage. 59 (1), 431-438 (2012).
  43. Patel, A. X., et al. A wavelet method for modeling and despiking motion artifacts from resting-state fMRI time series. Neuroimage. 95, 287-304 (2014).
  44. Pruim, R. H., et al. ICA-AROMA: A robust ICA-based strategy for removing motion artifacts from fMRI data. Neuroimage. , 267-277 (2015).
  45. Rubinov, M., Sporns, O. Complex network measures of brain connectivity: uses and interpretations. Neuroimage. 52 (3), 1059-1069 (2010).
  46. Damaraju, E., et al. Dynamic functional connectivity analysis reveals transient states of dysconnectivity in schizophrenia. NeuroImage: Clinical. 5, 298-308 (2014).
  47. Smith, S., et al. Network modelling methods for FMRI. Neuroimage. 54 (2), 875-891 (2011).
  48. Meskaldji, D. E., et al. Prediction of long-term memory scores in MCI based on resting-state fMRI. NeuroImage: Clinical. 12, 785-795 (2016).
  49. Abrams, D. A., et al. Inter-subject synchronization of brain responses during natural music listening. European Journal of Neuroscience. 37 (9), 1458-1469 (2013).
  50. Huth, A. G., de Heer, W. A., Friffiths, T. L., Theunissen, F. E., Gallant, J. L. Natural speech reveals the semantic maps that tile human cerebral cortex. Nature. 532 (7600), 453 (2016).
  51. Montague, P. R., et al. Hyperscanning: simultaneous fMRI during linked social interactions. Neuroimage. 16, 1159-1164 (2002).
  52. Bilek, E., et al. Information flow between interacting human brains: Identification, validation, and relationship to social expertise. Proceedings of the National Academy of Sciences U.S.A. 112 (16), 5207-5212 (2015).
  53. Kinreich, S., Djalovski, A., Kraus, L., Louzoun, Y., Feldman, R. Brain-to-brain synchrony during naturalistic social interactions. Scientific Reports. 7 (1), 17060 (2017).

Tags

علم الأعصاب، 145 قضية، التصوير بالرنين المغنطيسي الوظيفي، والتحليل القائم على المهمة، اتصال وظيفية ديناميكية، العلاقة الوظيفية بين الموضوع، تحليل نافذة منزلقة، العتبة، نموذج مشاهدة فيلم
الاتصال الفنية بين الموضوع الحيوي يكشف تكوينات شبكة الاتصال المخ لحظة بلحظة، مدفوعا باستمرار أو نماذج الاتصال
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Bolton, T. A. W., Jochaut, D.,… More

Bolton, T. A. W., Jochaut, D., Giraud, A. L., Van De Ville, D. Dynamic Inter-subject Functional Connectivity Reveals Moment-to-Moment Brain Network Configurations Driven by Continuous or Communication Paradigms. J. Vis. Exp. (145), e59083, doi:10.3791/59083 (2019).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter