תשומת לב חזותית: חקירת fMRI של בקרת קשב מבוססת אובייקט

1. גיוס משתתפים

1. לגייס 20 משתתפים.
   1. המשתתפים צריכים להיות ימניים ואין להם היסטוריה של הפרעות נוירולוגיות או פסיכולוגיות.
   2. המשתתפים צריכים להיות בעלי ראייה נורמלית או מתוקנת לנורמלית כדי להבטיח שהם יוכלו לראות את הרמזים החזותיים כראוי.
   3. המשתתפים לא צריכים להיות מתכת בגוף שלהם. זוהי דרישת בטיחות חשובה בשל השדה המגנטי הגבוה המעורב fMRI.
   4. המשתתפים לא צריכים לסבול קלסטרופוביה, שכן fMRI דורש שוכב בחלל הקטן של הסורק משעמם.

2. הליכי טרום סריקה

1. מלא ניירת סריקה מראש.
2. כאשר המשתתפים מגיעים לסריקת ה- fMRI שלהם, הנחו אותם למלא תחילה טופס מסך מתכת כדי לוודא שאין להם אינדיקציות נגדיות ל- MRI, טופס ממצאים מקריים המעניק הסכמה לסריקה שלהם להיבדק על ידי רדיולוג, טופס הסכמה המפרט את הסיכונים והיתרונות של המחקר.
3. הכן את המשתתפים להיכנס לסורק על ידי הסרת כל המתכת מגופם, כולל חגורות, ארנקים, טלפונים, קליפסים לשיער, מטבעות וכל התכשיטים.

3. לספק הוראות למשתתף.

1. אמור למשתתף כי בסורק, הם יראו תמונות של פרצופים ובתים.
2. עבור ריצות מקומיות ראשוניות, להנחות את המשתתפים כי הם צופים באופן פסיבי פרצופים ובתים.
3. הסבר למשתתפים כי במשימה פועלת, הם יראו פנים ובית על גבי זה. המשימה שלהם תהיה לשים לב לבית או לפנים, כדלקמן.
   1. כאשר המשימה מתחילה לראשונה, הם יתבקשו באמצעות הוראות טקסט אם לשים לב לבתים או פרצופים.
   2. המשתתפים יהיו ארבע ריצות שבו הם מונחים לשים לב לבתים, וארבע ריצות שבו הם מונחים לשים לב פרצופים.
      1. לוח הזמנים של ריצות פנים ובית יהיה אקראי עבור כל נושא.
4. להדגיש בפני המשתתף את החשיבות של שמירה על הראש שלהם עדיין לאורך הסריקה.

4. שים את המשתתף בסורק.

1. תן את אטמי האוזניים של המשתתף כדי להגן על אוזניהם מפני הרעש של הסורק וטלפוני האוזן ללבוש כדי שיוכלו לשמוע את הנסיין במהלך הסריקה, ויש להם לשכב על המיטה עם הראש שלהם ב סליל.
2. תן למשתתף את כדור סחיטה חירום והנחה אותם לסחוט אותו במקרה חירום במהלך הסריקה.
3. השתמש רפידות קצף כדי לאבטח את הראש של המשתתפים ב סליל כדי למנוע תנועה עודפת במהלך הסריקה, ולהזכיר למשתתף כי חשוב מאוד להישאר בשקט ככל האפשר במהלך הסריקה, כמו אפילו התנועות הקטנות ביותר לטשטש את התמונות.

5. איסוף נתונים

1. לאסוף סריקה אנטומית ברזולוציה גבוהה.
2. התחל בסריקה פונקציונלית.
   1. סנכרן את תחילת מצגת הגירוי עם תחילת הסורק.
   2. הצג תמונות באמצעות מחשב נישא המחובר למקרן. למשתתף יש מראה מעל עיניהם, המשקפת מסך בחלק האחורי של הסורק.
   3. הצג לכל משתתף שתי ריצות מקומיות, שבהן הוא רואה באופן פסיבי בלוקים של פרצופים ובתים. ריצות מקומיות אלה משמשות לזיהוי ה- FFA וה- PPA בכל משתתף בנפרד.
      1. הצג כל סט של פרצופים ובתים בבלוק 30 של, עם 20 s של קיבעון בין בלוקים. הצג כל גירוי עבור 750 ms, ואחריו מרווח בין גירויים של 250 ms, שבו רק צלב קיבעון קיים על המסך. חזור על בלוקים בסדר לסירוגין כדי להשיג חמישה בלוקים של פרצופים וחמישה בלוקים של בתים.
   4. הצג לכל משתתף שמונה ריצות פונקציונליות של משימת הקשב.
      1. התחילו כל ריצה עם פנים ובית על גבי(איור 1)במרכז המסך, והוראה להתחיל בטיפול בפנים או בבית. יעד תשומת הלב הראשוני יהיה אקראי מריצה לריצה.
      2. כל ריצה תכלול 300 זוגות של פרצופים ובתים על גבי. זוגות של פרצופים ובתים חוזרים על עצמם בין ריצות, אבל לא בתוך ריצות.
      3. הצג כל זוג גירויים על-גבי לשניה אחת. בכל שנייה, החליפו את הבית והפנים על גבי הבית והפנים החדשים.

איור 1. גירוי פנים וגירוי הבית על גבי יחד. כל גירוי שהוצג היה פנים ובית על גבי. המשתתף הונחה להתמקד בפנים או בבית.

6. נהלים שלאחר הסריקה

1. תוציא את המשתתף מהסורק.
2. לתחקר את המשתתף.

7. ניתוח נתונים

1. מעבד מראש את הנתונים.
   1. בצע תיקון תנועה כדי להפחית את ממצאי התנועה.
   2. בצע סינון זמני כדי להסיר את הסחף האות.
   3. החלק את הנתונים כדי להגדיל את יחס האות לרעש.
2. דוגמנו את הנתונים עבור כל משתתף.
   1. צור מודל של התגובה המודינמית הצפויה צריכה להיות עבור כל תנאי משימה (פנים ובתים) בסריקת ה- localizer.
      1. התאם את הנתונים למודל זה, וכתוצאה מכך מפה סטטיסטית, שבה הערך בכל voxel מייצג את המידה שבה voxel היה מעורב במצב המשימה.
      2. זהה את האשכולות עבור כל נושא המתאים ל- FFA ול- PPA בהתבסס על מיקומם האנטומי. ה-FFA יכלול את כל הווקסלים הרצופים בgyrus באמצע fusiform (אשר מגיב באופן משמעותי יותר פרצופים מאשר לבתים) ואת PPA כלל את כל voxels בgyrus parahippocampal שהגיב באופן משמעותי יותר לבתים מאשר פרצופים. כדי להקים אזורי עניין אלה, סף משמעות מינימלית של p < 10^-6 שימש עבור כל voxel.
   2. השתמש במסכות FFA ו- PPA של כל אדם כ- ROI כדי לחלץ הפעלות אותות במהלך ארבע ריצות המיקוד על הפנים וארבעת הריצות המוקד על בתים.
      1. כימות שינוי אות אחוזים עבור מיקוד פנים ותנאי מיקוד הבית ב- FFA וב- PPA עבור כל נושא.
3. בצע ניתוח דו-כיווני של שונות (ANOVA) על ערכי שינוי אות אחוז כדי לבדוק הבדלים בין התנאים. הגורמים במבחן זה הם החזר על ההשקעה (PPA לעומת FFA) ותשומת לב (פרצופים לעומת בתים).

בסריקות המקומיות, FFA דו-צדדי היה פעיל יותר כאשר הנבדקים צפו בפנים מאשר כאשר הם צפו בבתים. לעומת זאת, ה-PPA היה פעיל יותר כאשר הנבדקים צפו בבתים מאשר כאשר צפו בפנים(איור 2). אזורים אלה, המותאמים לשפות מקומיות באמצעות סריקות עיצוב הבלוק, שימשו מאוחר יותר כאזורים בעלי עניין כדי לחלץ אותות הקשורים להסטת תשומת הלב לפנים ולבתים במהלך הריצות הפונקציונליות.

איור 2. מקומי לאזור הפנים Fusiform (FFA) ואזור המקום Parahippocampal (PPA). דוגמה של לוקליזציה של נושא יחיד של ה- FFA במהלך בלוקים של פרצופי צפייה ו- PPA במהלך בלוקים של בתי צפייה (למעלה). האות ב- FFA הוגבר במהלך בלוקים של פרצופים אך לא בתים (כחולים), והאות ב- PPA הוגדל במהלך בלוקים של בתים אך לא פרצופים (ירוק).

במהלך ריצות פונקציונליות, שבהן המשתתפים ראו בו זמנית פנים ובית בשדה הראייה הישיר שלהם, הווסתנה הפעילות ב- FFA וב- PPA בהתבסס על הפריט שבו נכח. כאשר תשומת הלב הייתה על הפנים, הייתה פעילות מוגברת ב- FFA, אך לא PPA. לעומת זאת, כאשר תשומת הלב הייתה על הבית, הייתה פעילות מוגברת ב- PPA אך לא ב- FFA (איור 3).

איור 3. הפעלה באזור הפנים של Fusiform (FFA) ובאזור המקום הפרהיפוקמפלי (PPA) במהלך משימת החלפת תשומת לב. כאשר תשומת הלב הייתה על הבית (ירוק), PPA הראה הפעלה מוגברת בעוד FFA לא. הפוך, כאשר המוקד היה על הפנים (כחול), FFA הראה הפעלה מוגברת בעוד PPA לא.

השימוש בסריקות לוקליזציה הוא כלי רב עוצמה לדימות מוחי קוגניטיבי ויש לו כמה יתרונות ברורים על פני הדמיה מוחית שלמה. על ידי מיקוד השערה על מספר קטן של מיקומים ספציפיים שיש להם תכונות תגובה ידועות, אנו יכולים ליצור תחזיות ספציפיות מאוד עם כוח סטטיסטי גבוה. מחקרי דימות מוחי שלם חייבים לשלוט בעשרות אלפי הבדיקות הסטטיסטיות המבוצעות בכל מקום במוח, תהליך שמפחית את הכוח הסטטיסטי. כמו כן, הגדרת אזורים אלה בהתבסס על המאפיינים הפונקציונליים שלהם בכל אדם ממזערת את הבעיות המוצגות על ידי הבדלים בודדים בנוירואנטומיה.

בדוגמה זו, בנינו על התגובות המיוחדות הספציפיות לגירוי באזורים תת-אזוריים של קליפת המוח החזותית כדי להבין כיצד תהליך קוגניטיבי כללי יותר, תשומת לב מלמעלה למטה, יכול להשפיע על תהליכים תפיסתיים. למרות הגירוי על הרשתית היה זהה עבור כל פריט מצגת, פעילות קליפת המוח השתנה על סמך איזה גירוי היה נוכח. זה מדגים כי תשומת לב מלמעלה למטה יש פוטנציאל להגיע למטה לתוך קליפת המוח החושית ברמה נמוכה כדי לווסת את אופן עיבוד המידע. הבנה מלאה יותר של האופן שבו תשומת לב מווסתת הפעלה במוח יכול להוביל להתקדמות בטיפולים והתערבויות להפרעות הקשורות קשב.