Diese Forschung mit Unterstützung der Zuschüsse von der National Science and Engineering Research Council (NSERC) J. Bruce Morton wurde möglich.

1. Erhalten Zulassung für Arbeiten mit menschlichen Probanden 2. FMRI Data Acquisition <ol><li> Erwerben fMRI-Daten folgende Verfahren für kleine Kinder geeignet (siehe Raschle, et al. 12). Alle Anstrengungen unternehmen, um mögliche altersbedingte Unterschiede in der Aufgabenerfüllung und der Bewegung zu begrenzen, da diese Unterschiede führen ungewollte verwechselt, dass man die Fähigkeit, Rückschlüsse auf entwicklungspolitisch relevante Unterschiede in der Hirnaktivierung und funktionelle Konnektivität ziehen zu begrenzen. Hinweis: In der aktuellen Protokoll wurde ein wiederholter Versuche Version der DCCS in Form eines Block-Design 13 verabreicht. Jeder Lauf besteht aus zwei 8-Studie Schalterblöcke und zwei 8-Studie Wiederholungsblöcke, wo Schalterblöcke bestehen aus 4 Schaltversuche und Studien 4 wiederholen, und wiederholen Sie die Blöcke bestehen aus 8 Wiederholungsversuchen. Das Protokoll ist perfekt für den Einsatz mit ereigniskorrelierten fMRI-Daten geeignet. Allerdings sind Block-Designs schön mit, wenn immer zuerst acqu arbeitenainted mit ICA, da es einfach zu Aufgabe Modulationen in den Komponentenzeitkurse zu sehen. </li><li> Vorverarbeitung fMRI-Daten folgende Standard-fMRI Vorverarbeitung Verfahren. <ol><li> Richten Sie alle Funktions Bilder in der gleichen Ausrichtung und Position. Typischerweise ist die erste funktionelle Volumen als Referenzbild für alle anderen Volumina ausgerichtet werden verwendet. </li><li> Coregister der T1-gewichteten (anatomischen) Bild mit dem T2 *-gewichteten (funktionale)-Scans, so dass die Aktivierung auf der richtigen anatomischen Lage überlagert. </li><li> Normalisieren alle Bilder auf eine standardisierte Größe, Raum und Position mit der Auswahl einer Vorlage Gehirn (zB Talairach Raum). Dies hilft sicherzustellen, dass die homologen Regionen aus verschiedenen Fächern verglichen werden. Hinweis: Bilder werden Talairach Raum, in dem aktuellen Protokoll verzogen, obwohl auch andere Vorlagen können auch verwendet werden (zB MNI {Montreal Neurological Institute} Raum) werden. </li><li> Glatte alle Funktionsvolumen in der dateine Gruppe mit 6 bis 10 mm Glättungskern. </li></ol></li><li> Sequester vorverarbeiteten Volumina in eine separate Gruppe von Verzeichnissen. Verwenden Sie &quot;Funktionsprüfungen&quot; als Top-Verzeichnis. Im Rahmen von &quot;Functional Scans&quot; gehören ein separates Verzeichnis für jeden Teilnehmer, und innerhalb der einzelnen Teilnehmerverzeichnis, ein separates Verzeichnis für jeden Lauf. Die Daten sind nun bereit für die ICA-Analyse. </li></ol> 3. Gruppe Independent Component Analysis (ICA) <ol><li> Downloaden und installieren Sie Gruppe ICA-Software. Es gibt eine Reihe von Werkzeugkästen für die Umsetzung ICA auf verschiedenen Arten von neurophysiologischen Daten, einschließlich fMRI verfügbar. Während jede Toolbox, die ICA-Gruppe führt würde möglicherweise geeignet sein, wird der in der aktuellen Protokoll genutzt genannt GESCHENK. GIFT wurde von Vince Calhoun und Kollegen an der Universität von New Mexico entwickelt. Die GESCHENK-Toolbox ist eine Sammlung von MATLAB-Skripten, die zusammen mit SPM, einem bekannten fMRT-Analyse-Paket funktioniert. Beide können be zum kostenlosen Download aus dem Internet (GIFT: mialab.mrn.org / Software / Geschenk / index.html #; SPM: www.fil.ion.ucl.ac.uk/spm/). Einmal heruntergeladen, fügen Sie den GIFT Toolbox und alle Unterverzeichnisse in den MATLAB-Suchpfad und Dateispeicherpfad. </li><li> Berechnen einer Gruppe ICA auf fMRI-Daten mit GESCHENK macht erhebliche Anforderungen an RAM-Speicher. Die genauen Anforderungen an Speicher wird abhängig von der Anzahl der Teilnehmer, die Menge der Daten von jedem Teilnehmer gesammelt, und die Auflösung der Daten zu variieren. Um Speicherprobleme zu vermeiden, ist es am besten, um die ICA-Analyse auf einem Server laufen. Wenn Sie die Analyse auf einem lokalen Computer können die RAM-Anforderungen durch den Einsatz von einem Skript &quot;icatb_mem_ica.m&quot;, die Teil des GIFT ist geschätzt werden. </li><li> Set-up oder die Analyse parametrieren. Tun Sie dies, indem Sie einen bereits vorhandenen Batch-Skript namens &quot;Input_data_subjects_1.m&quot;, die in GESCHENK unter &quot;icatb_batch_files&quot; gespeichert ist. Hinweis: Dies kann auch durch die Verwendung des Graphical User GESCHENK Interf getan werdenAs. Allerdings ist es viel einfacher, mit ein bisschen Übung, um durch Änderung dieser bereits bestehenden Skript Einrichten der Analyse. <ol><li> Geben Sie Daten Modalität wie fMRI </li><li> Geben Sie Art der Analyse als ICA mit ICASSO. Dadurch wird sichergestellt, der ICA ist mit der ICASSO Prozedur auszuführen. ICASSO schätzt die Zuverlässigkeit der Zersetzung, indem Sie die mehrfach ICA beginnend mit unterschiedlichen Zufalls Samen. Es prüft dann die Ähnlichkeit jedes Ergebnis durch Clustering. Verwendung ICASSO wird als Mittel der Überprüfung der Qualität des ICA Zersetzung empfohlen, wird aber deutlich die Zeit, die GESCHENK zum Abschluss der Analyse zu erweitern. <ol><li> Um die ICA mit der ICASSO Verfahren, wählen Sie &#39;2 &#39;unter &quot;Art der Analyse&quot; laufen und dann parametrieren ICASSO Verfahren in den folgenden Zeilen des Setup-Datei. </li></ol></li><li> Maximieren Sie die Leistung der Gruppe PCA, indem Sie &#39;1 &#39;unter Gruppen-PCA-Performance-Einstellungen. Betrachten Sie diesen Parameter auf &#39;2&#39;Sollte Probleme nicht genügend RAM-Speicher auf. </li><li> Um später die Sortierung der resultierenden Komponenten mit Prädiktoren von einem Standard-SPM-Design-Matrix fest, ob oder nicht, es gibt verschiedene Matrizen für verschiedene Themen. </li><li> Bestimmen Sie, wo die vorverarbeiteten funktionellen Daten werden gespeichert und ob ein SPM.mat Datei, die die Design-Matrix wird zusammen mit den vorverarbeiteten funktionellen Daten gespeichert. <ol><li> Die direkteste Weg, um das GESCHENK um den Daten zu lesen, ist, wenn jeder Teilnehmer die gleiche Anzahl an Pisten, und das Datenverzeichnis strukturiert wie in Schritt 2.3 unter fMRI Datenerfassung beschrieben. Wenn ja, dann unter DataSelectionMethod, wählte &#39;1 &#39;für Methode 1, und füllen Sie den Parameter &quot;sourceDir_filePattern_flagLocation&quot;, indem der Dateipfad, wo die Daten gespeichert sind, das Dateiformat der Daten und einen Hinweis darauf, dass die einzelnen Sitzungen werden als Unterverzeichnisse gespeichert in jedem Fachordner. </li></ol></li&gt; <li> Geben Sie das Verzeichnis an, der Ausgang der Analyse sollte geschrieben werden. Die Ergebnisse Schreiben Sie nicht in das gleiche Verzeichnis, wo die Daten gespeichert sind. </li><li> Geben Sie ein Präfix, das für alle Ausgabedateien hinzugefügt werden. </li><li> Geben Sie einen Dateipfad zu einer Maske. Alle ICA vorgelegten Bände sind maskiert. GESCHENK stellt eine Standardmaske. Für diese Arbeit, einer Inhouse-Skript, um eine Maske aus den Daten, die ICA vorgelegt werden generieren. Zumindest sollte die Maske Schädel, extra-Hirn-Raum und vor allem die Augäpfel zu beseitigen. Signal vom Augapfel Voxel wird sehr großen Schwankungen während eines Laufes zeigen und daher einen beträchtlichen Einfluss auf die Struktur der endgültigen Komponenten. Abbildung 3 veranschaulicht, was eine gute Maske aussehen sollte. </li><li> Geben Sie die Art der Gruppe PCA verwendet werden. Verwenden Sie &quot;fachspezifische&quot;. </li><li> Geben Sie die Back-Rekonstruktionsverfahren. In dieser Phase einzelnen Themen IC und ihre zugehörigen Zeitkurse werden berechnet herbin die Ergebnisse der Gruppenanalyse. GICA ist für den Erhalt der besten Zeitkurse empfohlen, obwohl es erhebliche Diskussionen in der Literatur zu diesem Punkt. </li><li> Geben Datenvorverarbeitung Typ. Verwenden Intensität Normierung auf nicht-numerische Werte (dh Unendlichkeiten und NaN) in der Ausgabe zu vermeiden. In diesem Beispiel haben wir uns für die Rückstellung der &#39;1 &#39;. </li><li> Geben Sie die Art des PKA (verwenden wir Standard) und Standardwerte unter PCA-Optionen zu akzeptieren. GIFT führt eine PCA bei jedem Durchlauf der einzelnen Teilnehmer und behält eine Anzahl von Komponenten gleich der Anzahl von Quellen ungemischt in den ICA sein. Die PCA dient zwei wichtigen Zwecken. Zunächst hilft es, Lärmquellen, die einzigartig für jeden Teilnehmer und jeden Lauf sind zu beseitigen. Zweitens macht es die Rechenanforderungen der Analyse gefügiger. </li><li> Geben Sie, wie viele PKA, die Daten vor dem ICA laufen (2 wird empfohlen). Wie gut, anzugeben, wie viele Komponenten, die nach jeder PCA behalten (wenn läuft2, wird empfohlen, dass die Zahl der nach dem ersten PCA gehaltenen Komponenten zweimal der Zahl nach dem zweiten erhalten). </li><li> Geben Sie, wie die Daten skaliert werden. Für diese Arbeit wurde z-Score-Skalierung verwendet. </li><li> Wählen Sie ein Blind Source Separation Algorithmus für die ICA. Für diese Arbeit Infomax verwendet. GESCHENK bietet eine Auswahl von mindestens 10 verschiedenen Algorithmen. </li><li> Übrigen Parameter können belassen werden. </li></ol></li><li> Sobald die ICA abgeschlossen ist, aus den verfügbaren Komponenten wählen die, die von möglichen theoretischen Interesse sind. Durch die Gabe GUI, wählen Sie Komponentenauswahl: räumliche Sortierung sortiert die räumlichen Komponenten mittels der räumlichen Korrelation mit einem bereits existierenden Vorlage; zeitliche Sortierung sortiert die Komponente Zeitkurse durch lineare Vorhersagen vom SPM Design-Matrix, die Sie mit den Daten speichern kann (siehe 3.3.5). Hinweis: Die beiden Ansätze zur Komponentenauswahl haben Dienstprogramm. Allerdings, wenn die Arbeit mit Aufgabendaten, zeitliche AuswahlKriterien sind besonders nützlich, da sie ein Mittel zum Verifizieren, dass die ausgewählte Komponente von der Task aktiviert werden. In dem Fall der DCCS, kann die Verwendung von Zeitsortierung verwendet werden, um zu bestätigen, dass die ausgewählte Komponente war während Schalterblöcke als während der wiederholten Blöcke aktiver. </li><li> Testen Sie, ob Kinder-und Erwachsenen-Versionen dieser ausgewählten Komponenten unterscheiden. Aggregate Kinder-und Erwachsenen-Komponenten von Interesse in zwei separate Gruppen-und Test mittels eines Zwei-Stichproben-t-Test Regionen, in denen die Komponenten variieren. Dies ist relativ einfach, durch das GESCHENK GUI zu tun. </li></ol>

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Es gibt keine konkurrierenden finanziellen Interessen.

Höherwertige mentalen Operationen, wie z. B. die Möglichkeit, Sortierregeln zu wechseln, entwickeln sich schnell in der Kindheit und Jugend. Da diese mentalen Operationen beinhalten Wechselwirkungen zwischen mehreren Hirnregionen verteilt, gibt es ein wachsendes Interesse an der Erforschung der Beziehung zwischen der Entwicklung der Kognition höherer Ordnung und altersbedingte Veränderungen in der Organisation der breit angelegte kortikaler Netzwerke. Wir präsentieren eine Methode, die auf Gruppe Independent Compon...

Die Fähigkeit, Verhalten zu regulieren entwickelt sich allmählich in der Kindheit und Jugend (für eine Übersicht siehe Diamond 1). In der Dimensional Change Card Aufgabe Sortieren, zum Beispiel wechseln die Teilnehmer von der Sortierung Karten eine Möglichkeit, wie Form, Sortierung ihnen eine andere Art und Weise, wie Farbe 2 (siehe Abbildung 2). Schalt abverlangt einen kleinen Leistungskosten oder Kosten-Schalter, so dass Reaktionen sind in der Regel langsamer und fehleranfälliger Schalter auf Studien, in denen die Sortierregeländerungen im Vergleich zu Studien, in denen die Sortierregel bleibt gleich 3 wiederholen. Die Höhe dieser Kosten in der Regel immer kleiner als 4 Kinder älter wachsen, veranschaulicht die Tatsache, dass die Fähigkeit zur Verhaltensregulation erfährt weitere Entwicklung früh im Leben. Da komplexe mentale Operationen, wie z. B. Schalt, beinhalten schnelle Interaktionen zwischen mehreren Hirnregionen 5 gibt es ein wachsendes Interesse in relating der Entwicklung von Kognition höherer Ordnung auf Veränderungen in der funktionellen Organisation des Breiten kortikaler Netzwerke 6. Ein Ansatz zur Untersuchung von Entwicklungs Änderung breit angelegte Netzwerke, ist die Verwendung von Saatgut-basierte funktionelle Konnektivität Analyse 6,7. Der erste Schritt in diese Technik ist es, mit den verfügbaren Forschungsliteratur zu konsultieren und zu definieren A-priori-Regionen von Interesse, oder ROIs, die relevant für das Verhalten in Frage zu sein scheinen. Diese ROIs oder Knoten definieren das Grundgerüst des Netzwerks. Weiter, Niederfrequenz-Schwankungen in der Aktivität (oder T2 *-gewichteten Signalintensität) in diesen ROIs werden für 5 bis 10 Minuten gemessen, während die Teilnehmer in Ruhe in einem MRI-Scanner. Funktionale Verbindung zwischen zwei beliebigen Knoten des Netzwerks wird dann als die Korrelation der jeweiligen Zeitverläufe quantifiziert. Knoten, die stark funktionell verbunden sind, sollten ähnlich, und so hoch korreliert, SignalZeitkurse. Auf der anderen Seite sollten Knoten, die schwach funktionell verbunden sind, haben unterschiedliche und damit schwach korreliert sind, signalisieren Zeitkurse. Um ein Modell des Netzwerks zu vervollständigen, werden Kanten (oder Links) zwischen den Knoten, deren Zeit Kurse korrelieren über einer gewählten Schwelle gezogen. Tests für altersbedingte Unterschiede in der funktionellen Verbindungen innerhalb eines Netzes auf jedem einzelnen Knoten-zu-Knoten-Verbindung oder auf die Topologie des gesamten Satzes von Knoten und Kanten durchgeführt werden. Diese Unterschiede in der funktionellen Konnektivität kann dann zu Maßnahmen der kognitiven Leistungsfähigkeit offline gesammelt bezogen werden. In dieser Arbeit wird ein anderer Ansatz beschrieben, die auf Gruppen unabhängige Analyse der Task-basierte fMRI-Daten 8 basiert. Independent Component Analysis (ICA oder) ist ein statistisches Verfahren für blind enthüllt verborgenen Quellen eine Reihe von Beobachtungen, dass die Quellen aufgedeckt maximal unabhängig sind zugrunde liegen. Um die Analyse der Daten fMRI, p angewendetERFAHREN setzt voraus, dass jeder Band eine Mischung aus einer endlichen Anzahl von räumlich unabhängigen Quellen. Verwendung einer aus einer Vielzahl von unterschiedlichen Algorithmen, wie die Infomax Algorithmus schätzt dann eine ICA-Mischmatrix, die, wenn sie zu den Originaldaten angewendet ergibt einen Satz von maximal unabhängigen Quellen oder Komponenten. Jede Komponente kann als ein Netzwerk betrachtet werden, soweit sie von einem Satz von Voxeln, die eine gemeinsame zeitliche Verlauf gemeinsam umfaßt. ICA-Gruppe ist eine besondere Art von ICA in dem ein gemeinsamer Satz von Gruppen Komponenten wird zunächst von einem gesamten Datensatzes geschätzt, und teilnehmerspezifische Sätze der Gruppe Komponenten werden in einem Back-Rekonstruktionsschritt berechnet. Sobald eine gesamte Datensatz wird in einen Satz von Komponenten zerlegt, ist der nächste Schritt die Artefakt-Komponenten, die Rauschquellen darstellen, zu verwerfen, und identifizieren theoretisch sinnvolle Komponenten, Netzwerke von Interesse entsprechen. Dies kann entweder durch Modellierungskomponente Zeitkurse im Rahmen eines GLM auf IDE erreicht werdenntify Netzwerke, die in einem vorhergesagten Weise zu aktivieren, räumlich korrelierende Bestandteile mit einer Schablone aus einem Netzwerk von Interesse, oder beides. Der resultierende Satz von Komponenten können dann an eine Gruppe Vergleich vorgelegt werden, um eine mögliche altersbedingte Unterschiede in der funktionellen Konnektivität innerhalb theoretisch interessante Netzwerke 7,9,10 testen. Studieren altersbedingte Veränderungen in der funktionellen Konnektivität durch die Anwendung der ICA-Gruppe zur Rede-basierte fMRI-Daten hat mehrere Vorteile gegenüber der Anwendung von Saatgut-basierte Techniken, um Ruhezustand-fMRI-Daten. Erste, im Gegensatz Saatgut-basierte Techniken, die auf einem kleinen Satz von a priori definierten ROIs zu konzentrieren, verwendet die aktuelle Gruppe ICA Ansatz alle Voxel, die eine volumetrische Zeitreihen. Dies verringert die Chancen für Bias zwangsläufig entstehen, wenn eine kleine Gruppe von ausgewählten Samen werden von vornherein als Regionen von Interesse. Zweitens, die Anwendung funktionelle Konnektivität Analysis (ICA-Basis oder anderweitig) aufgabeneher als Ruhezustand fMRI-Daten hat den Vorteil, dass die Netzwerkorganisation und Netzwerkfunktion, um mehr direkt zugeordnet werden. Wenn zum Beispiel die Untersuchung der kognitiven oder Verhaltens Auswirkungen funktionelle Konnektivität (z. B. Veränderung der DCCS Performance) ist eine Priorität, ist es wichtig zu zeigen, dass das Netzwerk von Interesse ist mit Aufgabenleistung verbunden. Mit Ruhe-State-Protokolle, das ist sehr schwierig, weil die Forscher keine Aufzeichnung aller kognitiven, Verhaltens-oder affektive Zustände durch den Teilnehmer während der Datenerfassung erlebt. Es ist daher unmöglich, einen direkten Nachweis, dass jedes Netzwerk von Interesse ist für die Ausführung der Aufgaben relevant sind. Wenn dagegen funktionellen Konnektivitätsanalyse, wie ICA wird aufgaben Daten angewendet wird, ist es möglich, zu bestätigen, dass das Netzwerk von Interesse zumindest mit der Durchführung der Aufgabe zugeordnet ist. Schließlich ist ICA weniger dem nachteiligen Einfluss von Rauschen. Rauschquellen, wie sie zugeordnet with Thema Bewegung und der Herzrhythmus, haben einzigartige Raum-Zeit-Profilen. Daher wird in dem Kontext einer Gruppe ICA, diese Quellen isoliert und getrennte Komponenten zugeordnet, so übrigen Komponenten relativ frei von diesen unerwünschten Quellen der Varianz. Da Saatgut-basierte Analysen verwenden Roh Zeitkurse in der Einschätzung der funktionellen Konnektivität und Zeitkurse sind, per Definition, Mischungen von neurophysiologischen Signal und Artefakt Lärm, Gruppenunterschiede in der funktionellen Konnektivität Schätzungen können wahr Gruppe Unterschiede in der zugrunde liegenden Neurophysiologie, Gruppenunterschiede in reflektieren die Struktur von Rauschen oder beides 11.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" style="width:741px;" width="740">
	<colgroup>
		<col span="4" />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="30">
			<td height="30" style="height:30px;width:185px;">Name of equipment</td>
			<td style="width:185px;">Company</td>
			<td style="width:185px;">Catalog Number</td>
			<td style="width:185px;">Comments (optional)</td>
		</tr>
		<tr height="30">
			<td height="30" style="height:30px;width:185px;">SPM8</td>
			<td style="width:185px;">The MathWorks, Inc.</td>
			<td style="width:185px;">R2013a</td>
			<td style="width:185px;"></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

a method for investigating age-related differences in the functional connectivity of cognitive control networks associated with dimensional change card sort performance

Die Fähigkeit, Verhalten zu plötzlichen Veränderungen in der Umwelt anzupassen entwickelt sich allmählich in Kindheit und Jugend. Zum Beispiel, in dem Dimensional Change Card Aufgabe Sortieren, wechseln die Teilnehmer von der Sortierung Karten eine Möglichkeit, wie Form, Sortierung ihnen eine andere Art und Weise, wie Farbe. Einstellen Verhalten auf diese Weise eine kleine Leistung abverlangt Kosten oder Kosten-Schalter, so dass Reaktionen sind in der Regel langsamer und fehleranfälliger Schalter auf Studien, in denen die Sortierregeländerungen im Vergleich zu Studien, in denen die Sortierregel bleibt das gleiche zu wiederholen. Die Fähigkeit, flexibel Verhalten anzupassen wird oft gesagt, nach und nach entwickeln, zum Teil wegen Verhaltens Kosten wie Schalter Kosten sinken in der Regel mit zunehmendem Alter. Warum Aspekte der Kognition höherer Ordnung, wie Verhaltensflexibilität, so nach und nach entwickeln, bleibt eine offene Frage. Eine Hypothese ist, dass diese Änderungen in Verbindung mit funktionalen Änderungen in breit angelegte kognitive Kontrolle Netzwerken auftreten. Aus dieser Sichtkomplexe geistige Vorgänge wie Schalten, beinhalten schnelle Interaktionen zwischen verschiedenen Hirnregionen verteilt sind, einschließlich derjenigen, aktualisieren und pflegen Aufgabe Regeln neu zu orientieren Aufmerksamkeit und wählen Verhaltensweisen. Mit der Entwicklung, funktionale Verbindungen zwischen diesen Regionen zu stärken, schneller und effizienter Schaltvorgänge zu führenden. Das aktuelle Video beschreibt ein Verfahren zur Prüfung dieser Hypothese durch die Sammlung und multivariate Analyse von fMRI-Daten von Teilnehmern verschiedener Altersstufen.

ICA-Gruppe, auch auf einem relativ kleinen fMRI-Daten-Set, wird eine Reihe von Komponenten, die denen in anderen Studien beobachtet zurückkehren. 4 ist eine Überlagerung von fünf solcher Bauteile und die damit verbundenen Zeitkurse ungemischten aus einer Stichprobe von 12 Kindern und 13 Erwachsenen , mit rund 800 Bände pro Teilnehmer. Wie in Fig. 4, Standardmodus, fronto-parietalen gezeigt, kann cingulo-Insel und visuellen Netzwerke ohne weiteres aus den Ergebnissen dieser Zersetzun...

Watch this Scientific Journal Video about A Method for Investigating Age-related Differences in the Functional Connectivity of Cognitive Control Networks Associated with Dimensional Change Card Sort P

A Method for Investigating Age-related Differences in the Functional Connectivity of Cognitive Control Networks Associated with Dimensional Change Card Sort Performance

Dieses Video stellt eine Methode zur Untersuchung altersbedingter Veränderungen der funktionellen Konnektivität der kognitiven Steuerungsnetzwerke durch gezielte Aufgaben / Prozesse beschäftigt. Die Technik basiert auf multivariate Analyse von fMRI-Daten.

Eine Methode zur Untersuchung altersbedingte Unterschiede in der Funktions Konnektivität der kognitiven Kontrolle Networks Verbunden mit Performance-Dimensional Change Card sortieren

The ability to adjust behavior to sudden changes in the environment develops gradually in childhood and adolescence. For example, in the Dimensional ...

a-method-for-investigating-age-related-differences-functional

Research

JoVE Journal

Behavior

10.1K Aufrufe.  University of Western Ontario.  Dieses Video stellt eine Methode zur Untersuchung altersbedingter Veränderungen der funktionellen Konnektivität der kognitiven Steuerungsnetzwerke durch gezielte Aufgaben / Prozesse beschäftigt. Die Technik basiert auf multivariate Analyse von fMRI-Daten. 

Serie: A Method for Investigating Age-related Differences in the Functional Connectivity of Cognitive Control Networks Associated with Dimensional Change Card Sort Performance

Measuring Sensitivity to Viewpoint Change with and without Stereoscopic Cues

The speed and accuracy of object recognition is compromised by a change in viewpoint; demonstrating that human observers are sensitive to this transformation. Here we discuss a novel method for simulating the appearance of an object that has undergone a rotation-in-depth, and include an exposition of the differences between perspective and orthographic projections. Next we describe a method by which human sensitivity to rotation-in-depth can be measured. Finally we discuss an apparatus for creating a vivid percept of a 3-dimensional rotation-in-depth; the Wheatstone Eight Mirror Stereoscope. By doing so, we reveal a means by which to evaluate the role of stereoscopic cues in the discrimination of viewpoint rotated shapes and objects.

We discuss a novel method forviewpoint-rotation of visual stimuli, and demonstrate using a mirror stereoscopethe three-dimensional percept of rotation-in-depth. The technique can be used to investigate the role of stereoscopic cues in encoding viewpoint-rotated figures.

The speed and accuracy of object recognition is compromised by a change in viewpoint; demonstrating that human observers are sensitive to this ...

Forschung

Verhalten

Assessment of Age-related Changes in Cognitive Functions Using EmoCogMeter, a Novel Tablet-computer Based Approach

The main goal of this study was to assess the usability of a tablet-computer-based application (EmoCogMeter) in investigating the effects of age on cognitive functions across the lifespan in a sample of 378 healthy subjects (age range 18-89 years). Consistent with previous findings we found an age-related cognitive decline across a wide range of neuropsychological domains (memory, attention, executive functions), thereby proving the usability of our tablet-based application. Regardless of prior computer experience, subjects of all age groups were able to perform the tasks without instruction or feedback from an experimenter. Increased motivation and compliance proved to be beneficial for task performance, thereby potentially increasing the validity of the results. Our promising findings underline the great clinical and practical potential of a tablet-based application for detection and monitoring of cognitive dysfunction.

We tested the usability of a tablet-computer-based application (EmoCogMeter) in investigating the effects of age on cognition. Results show an age-related cognitive decline, thereby proving the usability of our application. Findings underline the great clinical and practical potential of a tablet-based application for detection and monitoring of cognitive dysfunction.

Bewertung der Altersbedingte Veränderungen der kognitiven Funktionen Verwenden EmoCogMeter, einen Tablet-Computer Novel Based Approach

The main goal of this study was to assess the usability of a tablet-computer-based application (EmoCogMeter) in investigating the effects of age on ...

A Fully Automated Rodent Conditioning Protocol for Sensorimotor Integration and Cognitive Control Experiments

Rodents have been traditionally used as a standard animal model in laboratory experiments involving a myriad of sensory, cognitive, and motor tasks. Higher cognitive functions that require precise control over sensorimotor responses such as decision-making and attentional modulation, however, are typically assessed in nonhuman primates. Despite the richness of primate behavior that allows multiple variants of these functions to be studied, the rodent model remains an attractive, cost-effective alternative to primate models. Furthermore, the ability to fully automate operant conditioning in rodents adds unique advantages over the labor intensive training of nonhuman primates while studying a broad range of these complex functions.
Here, we introduce a protocol for operantly conditioning rats on performing working memory tasks. During critical epochs of the task, the protocol ensures that the animal's overt movement is minimized by requiring the animal to 'fixate' until a Go cue is delivered, akin to nonhuman primate experimental design. A simple two alternative forced choice task is implemented to demonstrate the performance. We discuss the application of this paradigm to other tasks.

A fully automated protocol for rodent operant conditioning is proposed. The protocol relies on precise temporal control of behavioral events to investigate the extent to which this control influences neural activity underlying sensorimotor integration and cognitive control experiments.

Eine vollautomatische Nageranlage Protokoll für die Integration sensorischer und kognitiver Kontrollexperimente

Rodents have been traditionally used as a standard animal model in laboratory experiments involving a myriad of sensory, cognitive, and motor tasks. ...

Assessing Functional Performance in the Mdx Mouse Model

Duchenne muscular dystrophy (DMD) is a severe and progressive muscle wasting disorder for which no cure is available. Nevertheless, several potential pharmaceutical compounds and gene therapy approaches have progressed into clinical trials. With improvement in muscle function being the most important end point in these trials, a lot of emphasis has been placed on setting up reliable, reproducible, and easy to perform functional tests to pre clinically assess muscle function, strength, condition, and coordination in the mdx mouse model for DMD. Both invasive and noninvasive tests are available. Tests that do not exacerbate the disease can be used to determine the natural history of the disease and the effects of therapeutic interventions (e.g. forelimb grip strength test, two different hanging tests using either a wire or a grid and rotarod running). Alternatively, forced treadmill running can be used to enhance disease progression and/or assess protective effects of therapeutic interventions on disease pathology. We here describe how to perform these most commonly used functional tests in a reliable and reproducible manner. Using these protocols based on standard operating procedures enables comparison of data between different laboratories.

Assessing Functional Performance in the Mdx Mouse Model

The primary outcome measure in clinical trials for neuromuscular disorders is generally improved muscle function. Therefore, assessing the effect of potential therapeutic compounds on muscle performance pre clinically in mouse models is of great importance. We here describe several functional tests to address this.

Beurteilung der Funktionsentwicklung in der<em&gt; Mdx</em&gt; Maus-Modell

Duchenne muscular dystrophy (DMD) is a severe and progressive muscle wasting disorder for which no cure is available. Nevertheless, several potential ...

Irrelevant Stimuli and Action Control: Analyzing the Influence of Ignored Stimuli via the Distractor-Response Binding Paradigm

Selection tasks in which simple stimuli (e.g. letters) are presented and a target stimulus has to be selected against one or more distractor stimuli are frequently used in the research on human action control. One important question in these settings is how distractor stimuli, competing with the target stimulus for a response, influence actions. The distractor-response binding paradigm can be used to investigate this influence. It is particular useful to separately analyze response retrieval and distractor inhibition effects. Computer-based experiments are used to collect the data (reaction times and error rates). In a number of sequentially presented pairs of stimulus arrays (prime-probe design), participants respond to targets while ignoring distractor stimuli. Importantly, the factors response relation in the arrays of each pair (repetition vs. change) and distractor relation (repetition vs. change) are varied orthogonally. The repetition of the same distractor then has a different effect depending on response relation (repetition vs. change) between arrays. This result pattern can be explained by response retrieval due to distractor repetition. In addition, distractor inhibition effects are indicated by a general advantage due to distractor repetition. The described paradigm has proven useful to determine relevant parameters for response retrieval effects on human action.

The distractor-response binding paradigm is described. It can be used to shed light on the influence irrelevant stimuli, competing with targets for a response, can have on human action. Both response retrieval effects and distractor inhibition effects can be analyzed within the paradigm.

Irrelevante Reize und Aktionssteuerung: Analyse der Einfluss von Stimuli ignoriert über die Distraktor-Response-Paradigma-Bindung

Selection tasks in which simple stimuli (e.g. letters) are presented and a target stimulus has to be selected against one or more distractor stimuli are ...

Combined Invasive Subcortical and Non-invasive Surface Neurophysiological Recordings for the Assessment of Cognitive and Emotional Functions in Humans

In spite of the success in applying non-invasive electroencephalography (EEG), magneto-encephalography (MEG) and functional magnetic resonance imaging (fMRI) for extracting crucial information about the mechanism of the human brain, such methods remain insufficient to provide information about physiological processes reflecting cognitive and emotional functions at the subcortical level. In this respect, modern invasive clinical approaches in humans, such as deep brain stimulation (DBS), offer a tremendous possibility to record subcortical brain activity, namely local field potentials (LFPs) representing coherent activity of neural assemblies from localized basal ganglia or thalamic regions. Notwithstanding the fact that invasive approaches in humans are applied only after medical indication and thus recorded data correspond to altered brain circuits, valuable insight can be gained regarding the presence of intact brain functions in relation to brain oscillatory activity and the pathophysiology of disorders in response to experimental cognitive paradigms. In this direction, a growing number of DBS studies in patients with Parkinson&#39;s disease (PD) target not only motor functions but also higher level processes such as emotions, decision-making, attention, memory and sensory perception. Recent clinical trials also emphasize the role of DBS as an alternative treatment in neuropsychiatric disorders ranging from obsessive compulsive disorder (OCD) to chronic disorders of consciousness (DOC). Consequently, we focus on the use of combined invasive (LFP) and non-invasive (EEG) human brain recordings in assessing the role of cortical-subcortical structures in cognitive and emotional processing trough experimental paradigms (e.g. speech stimuli with emotional connotation or paradigms of cognitive control such as the Flanker task), for patients undergoing DBS treatment.

The present protocol aims at assessing cognitive-emotional functions in the basal ganglia by simultaneous neurophysiological recording of local field potentials and non-invasive brain cortical activity (EEG). The procedure is exemplified by the use of paradigms involving speech stimuli with emotional connotation or the Flanker task involving cognitive control.

Kombinierte Invasive Subcortical und Nicht-invasive Oberflächenneurophysiologische Aufnahmen zur Beurteilung von kognitiven und emotionalen Funktionen beim Menschen

In spite of the success in applying non-invasive electroencephalography (EEG), magneto-encephalography (MEG) and functional magnetic resonance imaging ...

The Emotional Stroop Task: Assessing Cognitive Performance under Exposure to Emotional Content

The emotional Stroop effect (ESE) is the result of longer naming latencies to ink colors of emotion words than to ink colors of neutral words. The difference shows that people are affected by the emotional content conveyed by the carrier words even though they are irrelevant to the color-naming task at hand. The ESE has been widely deployed with patient populations, as well as with non-selected populations, because the emotion words can be selected to match the tested pathology. The ESE is a powerful tool, yet it is vulnerable to various threats to its validity. This report refers to potential sources of confounding and includes a modal experiment that provides the means to control for them. The most prevalent threat to the validity of existing ESE studies is sustained effects and habituation wrought about by repeated exposure to emotion stimuli. Consequently, the order of exposure to emotion and neutral stimuli is of utmost importance. We show that in the standard design, only one specific order produces the ESE.

The emotional Stroop effect (ESE) is the result of longer naming latencies to ink colors of emotion words than those of neutral words. This report refers to potential sources of confounding and includes a modal experiment that provides the means to control for them.

Die emotionale Stroop Aufgabe: Bewertung der kognitiven Leistung unter Einwirkung von emotionalen Inhalt

The emotional Stroop effect (ESE) is the result of longer naming latencies to ink colors of emotion words than to ink colors of neutral words. The ...

A Pressure Injection System for Investigating the Neuropharmacology of Information Processing in Awake Behaving Macaque Monkey Cortex

The top-down modulation of feed-forward cortical information processing is functionally important for many cognitive processes, including the modulation of sensory information processing by attention. However, little is known about which neurotransmitter systems are involved in such modulations. A practical way to address this question is to combine single-cell recording with local and temporary neuropharmacological manipulation in a suitable animal model. Here we demonstrate a technique combining acute single-cell recordings with the injection of neuropharmacological agents in the direct vicinity of the recording electrode. The video shows the preparation of the pressure injection/recording system, including preparation of the substance to be injected. We show a rhesus monkey performing a visual attention task and the procedure of single-unit recording with block-wise pharmacological manipulations.

Here, we show the pressure injection of neuropharmacological substances during single-cell recording in an awake, behaving macaque monkey. This procedure allows pharmacological manipulation in the direct vicinity of a cortical recording site.

Ein Druckinjektionssystem zur Untersuchung der Neuropharmakologie der Informationsverarbeitung in Awake Behaving Makaken Cortex

The top-down modulation of feed-forward cortical information processing is functionally important for many cognitive processes, including the modulation ...

The Rodent Psychomotor Vigilance Test (rPVT): A Method for Assessing Neurobehavioral Performance in Rats and Mice

The human Psychomotor Vigilance Test (PVT) is a widely used procedure for measuring changes in fatigue and sustained attention. The present article describes a rodent version of the PVT&#8212;termed the &#34;rPVT&#34;&#8212;that measures similar aspects of attention (i.e., performance accuracy, motor speed, premature responding, and lapses in attention). Data are presented that demonstrate both the short- and long-term usefulness of the rPVT when employed with laboratory rats. Rats easily learn the rPVT, and learning to perform the basic procedure takes less than two weeks of training. Once acquired, rat performances in the rPVT show a high degree of similarity to these same performance measures in the human PVT, including similarities in, lapses in attention, reaction times, vigilance decrements across session time (i.e., the human &#34;time-on-task&#34; effects), and the response-stimulus interval (RSI) effect described for humans. Thus the rPVT can be an extremely valuable tool for assessing the effects of a wide range of variables on sustained attention quite similar to human PVT performances, and thus can be useful for developing novel treatments for neurobehavioral dysfunctions.

The Rodent Psychomotor Vigilance Test rPVT: A Method for Assessing Neurobehavioral Performance in Rats and Mice

A rat version of the human Psychomotor Vigilance Test (PVT) is described that measures aspects of attention similar to those measured with the human PVT, including aspects of human vigilance such as performance accuracy, motor speed, premature responding, and lapses in attention.

Das Nagetier Psychomotorik Vigilance Test (rPVT): Eine Methode zur Beurteilung der Neuropsychologische Leistung bei Ratten und Mäusen

The human Psychomotor Vigilance Test (PVT) is a widely used procedure for measuring changes in fatigue and sustained attention. The present article ...

Eye-Tracking Control to Assess Cognitive Functions in Patients with Amyotrophic Lateral Sclerosis

Amyotrophic lateral sclerosis (ALS) is a neurodegenerative disorder with pathological involvement of upper and lower motoneurons, subsequently leading to progressive loss of motor and speech abilities. In addition, cognitive functions are impaired in a subset of patients. To evaluate these potential deficits in severely physically impaired ALS patients, eye-tracking is a promising means to conduct cognitive tests. The present article focuses on how eye movements, an indirect means of communication for physically disabled patients, can be utilized to allow for detailed neuropsychological assessment. The requirements, in terms of oculomotor parameters that have to be met for sufficient eye-tracking in ALS patients are presented. The properties of stimuli, including type of neuropsychological tests and style of presentation, best suited to successfully assess cognitive functioning, are also described. Furthermore, recommendations regarding procedural requirements are provided. Overall, this methodology provides a reliable, easy to administer and fast approach for assessing cognitive deficits in patients who are unable to speak or write such as patients with severe ALS. The only confounding factor might be deficits in voluntary eye movement control in a subset of ALS patients.

Cognitive deficits are common in about one third of patients with amyotrophic lateral sclerosis, a neurological condition leading to progressive impairments in speech and movement abilities. To conduct cognitive tests in patients unable to speak or write a reliable and easy to administer eye-tracking paradigm was developed.

Eye-Tracking-Steuerung zur Beurteilung kognitiver Funktionen bei Patienten mit amyotropher Lateralsklerose

Amyotrophic lateral sclerosis (ALS) is a neurodegenerative disorder with pathological involvement of upper and lower motoneurons, subsequently leading to ...