מאמר זה מתאר כיצד להגדיר ניסוי המאפשר זיהוי מראש ברמת מקור השפעות על תפיסת האובייקט באמצעות מגנטונצלוגרפיה (מג). היא כוללת חומר גירוי, תכנון ניסיוני, הקלטת מג, וניתוח נתונים.
גירוי מקדים בפעילות המוח משפיע על התפיסה הקרובה. המאפיינים של הפעילות הקדם-גירוי הזאת יכולים לנבא אם הגירוי הקרוב יהיה נתפס או לא נתפס, אך האם הם יכולים גם לחזות מי משני גירויים מתחרים עם תוכן תפיסתי שונה נתפסת? גירויים חזותיים רב-משמעיים, שניתן לראותם באחת משתי דרכים אפשריות בכל פעם, מתאימים באופן אידיאלי לחקור שאלה זו. מגנטונצגרפיה (מג) היא טכניקת מדידה נוירולוגית הרושמת אותות מגנטיים הנפלטים כתוצאה מפעילות מוחית. הרזולוציה הטמפורלית מאלפית השניה של מג מאפשרת אפיון של מצבי המוח הממטרים ממעט כמו 1 שנייה של נתונים מוקלטים. הצגת מסך ריק בסביבות 1 לפני התפרצות הגירוי רב-משמעית, ולכן מספקת חלון זמן שבו ניתן לחקור אם פעילות מנדנוד מראש מציעה את תוכן התפיסה הקרובה, כפי שמצוין על-ידי המשתתפים ‘ דוחות. הרזולוציה המרחבית של מג אינה מצויינת, אלא מספיקה כדי לאתר מקורות של פעילות מוחית בקנה מידה של סנטימטר. שחזור המקור של פעילות מג ולאחר מכן מאפשר בדיקת השערות על פעילות מנדנוד של אזורים ספציפיים של עניין, כמו גם את הקישוריות הזמן והתדירות נפתרה בין אזורי עניין. הפרוטוקול המתואר מאפשר הבנה טובה יותר של ההשפעה של פעילות מוחית ספונטנית ומתמשכת על תפיסה חזותית.
מצבי המוח לפני הצגת גירויים השפעה הגירוי הדרך נתפסת כמו גם את התגובות העצביות הקשורות לתפיסה1,2,3,4. לדוגמה, כאשר הגירוי מוצג בעוצמה הקרובה לסף תפיסתי (קרוב לסף), כוח הגירוי העצבי מראש, שלב, וקישוריות יכול להשפיע אם הגירוי הקרוב נתפס או לא נתפס5 ,6,7,8,9,10. אותות קדם גירוי אלה יכולים גם להשפיע על היבטים אחרים של תפיסה, כגון תוכן של אובייקט תפיסתי.
הצגת אנשים עם תמונה רב-משמעית שניתן לפרש באחת משתי דרכים היא דרך אידיאלית לחקור את תפיסת האובייקט11. הסיבה לכך היא שהתוכן הסובייקטיבי של התפישה יכול להיות אחד משני העצמים, בעוד שהגירוי הממשי נשאר ללא שינוי. לפיכך, ניתן להעריך את ההבדלים באותות המוח המוקלט בין מבחנים שעליהם דיווחו אנשים הרואים אחד לעומת הפרשנות האפשרית האחרת של הגירוי. בהינתן דוחות, ניתן גם לחקור אם היו הבדלים כלשהם במצבי המוח לפני גירוי התפרצות.
מגנטונצגרפיה (מג) היא טכניקת נוירוהדמיה תפקודית הרושמת שדות מגנטיים המיוצרים על ידי זרמים חשמליים במוח. בעוד שתגובות ברמת חמצון-דם תלויות (מודגשות) בציר זמן של שניות, מג מספקת החלטה אלפית שניה ולכן מאפשרת חקירת מנגנוני המוח המתרחשים בצירי זמן מהירים מאוד. היתרון הקשור של מג הוא שהוא מאפשר אפיון מצבי המוח מתקופות קצרות של נתונים מוקלטים, משמעות מבחנים ניסיוניים ניתן לקצר כגון ניסויים רבים להשתלב במפגש ניסיוני. יתר על כן, מג מאפשר מנתח תדרים התחום אשר יכול לחשוף פעילות מנדנוד.
בנוסף הרזולוציה הטמפורלית הגבוהה שלה, מג מציעה רזולוציה מרחבית טובה. עם טכניקות שחזור המקור12, אחד יכול להקרין נתונים ברמת חיישן לחלל המקור. הדבר מאפשר לבדוק השערות בנוגע לפעילות של אזורי תחומי עניין שצוינו. לבסוף, בעוד אותות בחלל חיישן הם מתואמים מאוד ולכן את הקישוריות בין חיישנים לא יכול להיות מוערך במדויק, שחזור המקור מאפשר להעריך את הקישוריות בין אזורי עניין, כי זה מקטין את . קשרים בין אותות מקור13 ניתן לפתור הערכות קישוריות אלה בתחומי הזמן והתדר.
בהינתן יתרונות אלה, מג הוא מתאים באופן אידיאלי כדי לחקור תופעות טרום גירוי על תפיסת האובייקט באזורים מסוימים של עניין. בדוח הנוכחי ניתן להדגים כיצד לעצב ניסוי כזה ואת הגדרת הרכישה של מג, כמו גם כיצד להחיל שחזור מקור ולהעריך את הפעילות והקישוריות.
הצגת גירוי ייחודי אשר ניתן לפרש כיותר מאשר אובייקט אחד לאורך זמן, אבל כאובייקט אחד בלבד בכל זמן נתון, מאפשר לחקור תופעות טרום גירוי על תפיסת האובייקט. בדרך זו ניתן לקשר מצבי המוח מראש גירוי לדוחות סובייקטיבית של האובייקטים נתפס. בקביעת מעבדה, תמונות רב-משמעיות שניתן לפרש באחת משתי דרכים, כגון אשליית האגרטל של רובין, מספקות מקרה אופטימלי המאפשר לניגודים ברורים של פעילות מוחית בין שני סוגי ניסיון: אלה הנתפסים בדרך אחת (למשל, ‘ פנים ‘ ) ואלה שנתפסו בדרך האחרת (למשל, ‘ אגרטל ‘).
הצגת גירויים אלה בקצרה (< 200 אלפיות השניה) מבטיחה שאנשים יראו ולאחר מכן ידווחו רק על אחת משתי הפרשנויות האפשריות של הגירוי במשפט נתון. איזון נגדי (לסירוגין באופן אקראי) בין האגרטל השחור/הפנים הלבנות והאגרטל הלבן/הפנים השחורות של הגירוי על פני המשתתפים מקטין את ההשפעה של תכונות גירוי ברמה נמוכה בניתוח הבא. הצגת מסכה מיד לאחר הגירוי מונע לאחר-תמונות מתגובות המשתתפים ויוצרים. מכיוון שניתוח התקופה לאחר הגירוי אינו מעניין, אין צורך בהתאמה בין תכונות בתדר נמוך של הגירוי והמסיכה. לבסוף, לסירוגין את לחצני התגובה על פני המשתתפים (למשל, שמאלה לאגרטל, הזכות לפנים, או להיפך) מונע פעילות בשל הכנת המנוע מתוך פקטורינג אל הניגודים.
בהינתן הרזולוציה אלפית שניה של מג, מרווח טרום גירוי של קצר כמו 1 s מספיק כדי להעריך את האמצעים כגון כוח ספקטרלי וקישוריות. בהתחשב במשך הזמן הקצר של כל משפט שהתקבל, מספר גדול של מבחנים ניתן לאכלס בפגישה ניסיונית, להבטיח יחס האות לרעש גבוה כאשר ממוצע אותות מג על פני מבחנים.
אזורי עניין תלויי-קטגוריה ספציפיים הוכחו כפעילים במהלך תפיסת האובייקט24,25. לדוגמה, מדווחים על FFA רבות כמעורבות בתפיסת הפנים22. כדי לחקור את ההשפעות של פעילות נמדדת הנובעת ממקורות ספציפיים, ניתן לשחזר נתונים מג בנייה ממקור. כדי לחקור את הקישוריות בין מקורות, שחזור המקור הוא הכרחי. כדי להקל על ניתוח נתוני המקור, ניתן לייצג נתונים ברמת מקור בעלת ניסיון בודד באמצעות ‘ חיישנים וירטואליים ‘. ייצוג הנתונים בדרך זו מאפשר לבצע ניתוח של נתוני מקור בעלי ניסיון בודד בדיוק באותו אופן בשטח המקור ובמרחב החיישנים (כלומר, באמצעות אותן פונקציות ניתוח, לדוגמה באמצעות ארגז הכלים של השדות). הדבר מאפשר לבחון השערות בנוגע לפעילות של אזורי אינטרסים שצוינו באופן ישיר.
בעוד מניע הגירוי מראש הוכח להשפיע על זיהוי גירוי בקרבת סף תפיסתי (נתפסת לעומת לא נתפס), בין אם הוא משפיע על התוכן של מה שנראה ידוע פחות. כאן אנחנו בניגוד כוח הגירוי מראש ב FFA בין מבחנים שבהם אנשים דיווחו על הפנים לעומת אגרטל, ולא מצאו הבדלים סטטיסטיים. לאחר מכן בדקנו אם הקישוריות בין V1 ו-FFA ההשפעות העתידיות של הדוח התפיסתי העתידיים, ומצא כי משפטי הפנים לפניהם הקישוריות משופרת בין V1 ו FFA בטווח תדר אלפא סביב 700 ms לפני התפרצות גירוי. כי לא מצאנו השפעה בכוח אלפא, אלא בקישוריות בלהקה אלפא, מציע כי בעוד כוח אלפא הגירוי מראש עשוי להשפיע על זיהוי גירוי7,8, זה לא בהכרח להשפיע על סיווג אובייקטים. לפיכך, התוצאות שלנו מראות שלשם הבנה מלאה יותר של הדינמיקה המוחלטת לפני תפיסת האובייקט והשפעתם הבאה על תפיסת האובייקט, פשוט לנתח את הכוח הנדנוד באזורים של עניין אינו מספיק. במקום זאת, יש לקחת בחשבון את הקישוריות בין תחומי הריבית, כאשר התנודות המתמשכות בחוזק החיבורים הללו מאפשרות להטיה של התפיסה הבאה18. לבסוף, למרות הרזולוציה המרחבית הפחות מאופטימלית של מג, הפרוטוקול שלנו מוכיח שניתן לזהות בבירור אזורים מעניינים ולחקור את מערכות היחסים שלהם. מג יכול להחליף אלקטרונצלוגרפיה (EEG) משום שהוא מציע רזולוציה מרחבית מעולה, והוא יכול להחליף את ה-MRI פונקציה משום שהוא מציע ברזולוציה הטמפורלית מעולה. לכן, מג בשילוב עם שחזור המקור מתאים באופן אידיאלי לחקור תהליכים עצביים מהירה ומקומית.
The authors have nothing to disclose.
עבודה זו נתמכת על ידי FWF המדע האוסטרי הקרן, הדמיה הנפש: קישוריות פונקציה קוגניטיבית גבוהה יותר, W 1233-G17 (כדי מיון) ו מועצת המחקר האירופית מענק WIN2CON, ERC StG 283404 (כדי N.W.). המחברים רוצים להכיר בתמיכתם של נדיה מולר-ווגליץ, ניקולס פאטפילד ומנפרד סיינטר לתרומה לפרוטוקול זה.
Data analysis sowftware | Elekta Oy, Stockholm, SWEDEN | NM23321N | Elekta standard data analysis software including MaxFilter release 2.2 |
Data analysis workstation | Elekta Oy, Stockholm, SWEDEN | NM20998N | MEG recoding PC and software |
Head position coil kit | Elekta Oy, Stockholm, SWEDEN | NM23880N | 5 Head Position Indicator (HPI) coils |
Neuromag TRIUX | Elekta Oy, Stockholm, SWEDEN | NM23900N | 306-channel magnetoencephalograph system |
Polhemus Fastrak 3D | Polhemus, VT, USA | 3D head digitization system | |
PROPixx | VPixx Technologies Inc., QC, CANADA | VPX-PRO-5001C | Projector and data acquisition system |
RESPONSEPixx | VPixx Technologies Inc., QC, CANADA | VPX-ACC-4910 | MEG-compatible response collection handheld control pad system |
Screen | VPixx Technologies Inc., QC, CANADA | VPX-ACC-5180 | MEG-compatible rear projection screen with frame and stand |
VacuumSchmelze AK-3 | VacuumSchmelze GmbH & Co. KG, Hanau, GERMANY | NM23122N | Two-layer magnetically-shielded room |
Software | Version | ||
Fieldtrip | Open Source | FTP-181005 | fieldtriptoolbox.org |
Matlab | MathWorks, MA, USA | R2018b | mathworks.com/products/matlab |
Psychophysics Toolbox | Open Source | PTB-3.0.13 | psychtoolbox.org |