Функциональная магнитно-резонансная томография, связанная с событием

редактировать

Функциональная магнитно-резонансная томография (efMRI), связанная с событием - это метод магнитно-резонансной томографии, который может может использоваться для обнаружения изменений ЖИВОГО (Зависимого от уровня кислорода в крови) гемодинамического ответа на нервную активность в ответ на определенные события. В рамках методологии фМРТ есть два разных способа, которые обычно используются для представления стимулов. Один из методов - это блочная конструкция, в которой два или более разных условия чередуются для определения различий между двумя условиями, или в представление может быть включено управление, происходящее между двумя условиями. Напротив, дизайн, связанный с событиями, не представлен в установленной последовательности; представление является случайным, и время между стимулами может варьироваться. efMRI пытается смоделировать изменение сигнала fMRI в ответ на нейронные события, связанные с поведенческими испытаниями. По словам Д'Эспозито, «связанная с событием фМРТ имеет потенциал для решения ряда вопросов когнитивной психологии со степенью логической и статистической мощности, недоступной ранее». Каждое испытание может состоять из одного экспериментально контролируемого (например, представление слова или изображения) или опосредованного участником «события» (например, двигательной реакции). В каждом испытании есть ряд событий, таких как предъявление стимула, период задержки и ответ. Если эксперимент правильно настроен и различные события рассчитаны правильно, efMRI позволяет человеку наблюдать различия в нейронной активности, связанной с каждым событием.

Содержание

  • 1 История
  • 2 Гемодинамический ответ
  • 3 Быстрая efMRI, связанная с событием
  • 4 Преимущества efMRI
  • 5 Недостатки efMRI
  • 6 Статистический анализ
  • 7 Приложения
  • 8 Ссылки
  • 9 Источники

История

Позитронно-эмиссионная томография (ПЭТ) была наиболее часто используемым методом картирования мозга до разработки фМРТ. Есть ряд преимуществ по сравнению с ПЭТ. По словам Д'Эспозито, они включают, что фМРТ «не требует инъекции радиоизотопа участникам и в остальном неинвазивна, имеет лучшее пространственное разрешение и лучшее временное разрешение». Первые исследования МРТ использовали «экзогенных парамагнитных индикаторов для отображения изменений в объеме церебральной крови», которые позволяли оценивать активность мозга в течение нескольких минут. Это изменилось с двумя достижениями МРТ, скорость методов МРТ была увеличена до 1,5 Тесла к концу 1980-х годов, что обеспечило двумерное изображение. Затем Детре, Корецкий и его коллеги обнаружили механизмы эндогенного контраста, основанные на чистой продольной намагниченности внутри органа, а «секунда - на изменениях магнитного поля». восприимчивость, вызванная изменением чистого содержания дезоксигемоглобина в тканях », который Зиге Огава назвал жирным контрастом. Эти открытия послужили вдохновением для будущих достижений в области картирования мозга. Это позволило исследователям разрабатывать более сложные типы экспериментов, выходящие за рамки наблюдения за эффектами отдельных типов испытаний. Когда была разработана фМРТ, одним из ее основных ограничений была невозможность рандомизировать испытания, но фМРТ, связанная с событием, устранила эту проблему. Когнитивное вычитание также было проблемой, которая пыталась связать когнитивно-поведенческие различия между задачами с активностью мозга путем объединения двух задач, которые, как предполагается, идеально подходят для каждого сенсорного, моторного и когнитивного процесса, кроме интересующего. Затем стремление к улучшению временного разрешения исследований фМРТ привело к разработке связанных с событиями дизайнов, которые, по словам Петерсона, унаследованы от исследований ERP в электрофизиологии, но было обнаружено, что это усреднение не очень хорошо применимо к гемодинамический ответ, потому что результаты испытаний могут перекрываться. В результате было применено случайное дрожание событий, что означало, что время повторения варьировалось и рандомизировалось для испытаний, чтобы гарантировать, что сигналы активации не перекрываются.

Гемодинамический ответ

Чтобы функционировать, нейроны нуждаются в энергии, которая поступает от кровотока. Хотя это до конца не изучено, гемодинамический ответ коррелирует с активностью нейронов, то есть по мере увеличения уровня активности увеличивается количество крови, используемой нейронами. Для полного развития этой реакции требуется несколько секунд. Соответственно, фМРТ имеет ограниченное временное разрешение. Гемодинамический ответ является основой для жирного (зависимого от уровня кислорода в крови) контраста в фМРТ. Гемодинамический ответ происходит в течение нескольких секунд после предъявленных стимулов, но важно разнести события, чтобы гарантировать, что измеряемая реакция связана с представленным событием, а не с предшествующим событием. Представление стимулов в более быстрой последовательности позволяет экспериментаторам проводить больше испытаний и собирать больше данных, но это ограничивается медленным течением гемодинамической реакции, которой, как правило, необходимо дать возможность вернуться к исходному уровню до предъявления другого стимула. По словам Бурока, «по мере увеличения частоты представлений в дизайне, связанном со случайным событием, дисперсия сигнала увеличивается, тем самым увеличивая временную информацию и способность оценивать лежащий в основе гемодинамический ответ».

Быстрый связанный с событием efMRI

В типичной efMRI после каждого испытания гемодинамический ответ может вернуться к исходному уровню. При быстрой фМРТ, связанной с событием, испытания рандомизируются, а затем деконволюция HRF. Для того, чтобы это было возможно, необходимо использовать все возможные комбинации пробных последовательностей, а интервалы между испытаниями должны колебаться, чтобы время между испытаниями не всегда было одинаковым.

Преимущества efMRI

  1. Способность рандомизировать и смешивать различные типы событий, что гарантирует, что одно событие не зависит от других и не зависит от когнитивного состояния человека, не позволяет предсказуемость событий.
  2. События могут быть организованы по категориям после эксперимента на основе поведения субъектов
  3. Возникновение событий может быть определено субъектом
  4. Иногда дизайн заблокированного события не может быть применен к событию.
  5. Обработка стимулов, даже если они заблокированы, поскольку отдельные события потенциально могут привести к более точной модели.
  6. Редкие события можно измерить.

Чи утверждает, что Конструкции, связанные с событиями, обеспечивают ряд преимуществ в задачах, связанных с языком, в том числе возможность разделять правильные и неправильные ответы и отображать зависимые от задачи вариации во временных профилях ответов.

Недостатки efMRI

  1. Более сложный дизайн и анализ.
  2. Необходимо увеличить количество испытаний, поскольку МР-сигнал слабый.
  3. Некоторые события лучше блокировать.
  4. Проблемы с синхронизацией: выборка (исправление: случайное дрожание, изменение времени предъявления стимулов, позволяет рассчитать средний гемодинамический ответ в конце).
  5. Заблокированные планы обладают более высокой статистической мощностью.
  6. Легче идентифицировать артефакты, возникающие из-за нефизиологических колебаний сигнала.,.

Статистический анализ

В данных фМРТ предполагается что существует линейная зависимость между нервной стимуляцией и ЖИРНОЙ реакцией. Использование GLM позволяет разработать среднее значение для представления средней гемодинамической реакции участников. Статистическое параметрическое сопоставление используется для создания матрицы дизайна, которая включает в себя все различные формы отклика, полученные во время события. Для получения дополнительной информации см. Friston (1997).

Приложения

  • Визуальное выделение и распознавание объектов
  • Исследование различий между частями задачи
  • Изменения во времени
  • Исследование памяти - рабочая память с использованием когнитивного вычитания
  • Обман - правда из лжи
  • Восприятие лица
  • Имитационное обучение
  • Торможение
  • Специфические реакции на стимулы

Ссылки

Источники

  • Бакнер, М., Бурок, М., Дейл, А., Розен, Б., Волдорф, М. Рандомизированные экспериментальные схемы, связанные с событиями обеспечивают чрезвычайно высокую частоту представлений с помощью функциональной МРТ. (1998) NeuroReport. 19. 3735-3739.
  • Бакнер, Р. ФМРТ, связанная с событием и гемодинамический ответ. (1998). Картирование человеческого мозга. 6. 373-377.
  • Бакнер, Р., Дейл, А., Розен, Б. Функциональная МРТ, связанная с событиями: прошлое, настоящее и будущее. (1998). Proc. Natl. Акад. Sci. США. 95. 773-780.
  • Chee, M. Siong, S., Venkatraman, V., Westphal, C. Сравнение блочных и связанных с событиями конструкций фМРТ при оценке эффекта частоты слов. (2003). Картирование человеческого мозга. 18. 186-193.
  • Дейл, А., Фристон, К., Хенсон, Р., Джозефс, О., Заран, Э. Стохастические модели в связанной с событиями фМРТ. (1999). NeuroImage. 10. 607-6-19.
  • D'Esposito, M., Zarahn, E., Aguirre, G.K (1999). Функциональная МРТ, связанная с событием: значение для когнитивной психологии. Психологический бюллетень, 125 (1). 155-164.
  • Дубис, Дж. Петерсен, С. Дизайн, связанный с блоками / событиями Mized. (2011). NeuroImage. doi 10.1016 / j.neuroimage.2011.09.084.
  • Фристон, К., Джозефс, О., Тернер, Р. ФМРТ, связанная с событиями. (1997). Картирование человеческого мозга. 5. 243-248.
  • Хенсон Р. ФМРТ, связанная с событием: Введение, статистическое моделирование, оптимизация дизайна и примеры. Университетский колледж Лондона. Документ, который будет представлен на 5-м Конгрессе Общества когнитивной неврологии Японии.
Последняя правка сделана 2021-05-19 08:35:28
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте