Sign In

פענוח תמונות שמיעתיות עם ניתוח תבניות רב-תכליתיות

Overview

מקור: מעבדות של ג'ונאס ט. קפלן ושרה גימבל – אוניברסיטת דרום קליפורניה

תארו לעצמכם את הצליל של פעמון מצלצל. מה קורה במוח כשאנחנו מעלה צליל כזה ב"אוזן של המוח"? ישנן עדויות הולכות וגדלות לכך שהמוח משתמש באותם מנגנונים לדמיון שהוא משתמש בהם לתפיסה. 1 לדוגמה, כאשר מדמיינים תמונות חזותיות, קליפת המוח החזותית הופכת מופעלת, וכאשר מדמיינים צלילים, קליפת המוח השמיעתית עוסקת. עם זאת, באיזו מידה ההפעלות האלה של קליפות חושיות ספציפיות לתוכן הדמיון שלנו?

טכניקה אחת שיכולה לעזור לענות על שאלה זו היא ניתוח דפוס multivoxel (MPVA), שבו תמונות מוח פונקציונליות מנותחות באמצעות טכניקות למידת מכונה. 2-3 בניסוי MPVA, אנו מאמנים אלגוריתם למידת מכונה כדי להבחין בין דפוסי הפעילות השונים המעוררים גירויים שונים. לדוגמה, אנו עשויים לשאול אם לדמיין את הצליל של פעמון מייצר דפוסים שונים של פעילות בקליפת המוח השמיעתית לעומת דמיון צליל של מסור חשמלי, או צליל של כינור. אם המסווג שלנו לומד להבדיל בין דפוסי הפעילות המוחית המיוצרים על ידי שלושת הגירויים האלה, אז אנחנו יכולים להסיק שקליפת המוח השמיעתית מופעלת בצורה ברורה על ידי כל גירוי. דרך אחת לחשוב על סוג זה של ניסוי היא שבמקום לשאול שאלה פשוט על הפעילות של אזור במוח, אנו שואלים שאלה על תוכן המידע של אזור זה.

בניסוי זה, המבוסס על מאייר ואח', 2010,4 נסמן למשתתפים לדמיין כמה צלילים על ידי הצגתם עם קטעי וידאו שקטים שעשויים לעורר דימויים שמיעתיים. מכיוון שאנו מעוניינים למדוד את הדפוסים העדינים שמעורר הדמיון בקליפת המוח השמיעתית, עדיף אם הגירויים מוצגים בדממה מוחלטת, ללא הפרעה מהרעשים הרועשים שנעשו על ידי סורק fMRI. כדי להשיג זאת, נשתמש בסוג מיוחד של רצף MRI פונקציונלי המכונה דגימה זמנית דלילה. בגישה זו, נפח fMRI יחיד נרכש 4-5 s לאחר כל גירוי, מתוזמן כדי ללכוד את השיא של התגובה המודינמית.

Procedure

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 ס

Log in or to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

Results

דיוק המסווג הממוצע בפלנום הזמני על פני כל 20 המשתתפים היה 59%. על פי מבחן הדרגה החתומה של וילקוסון, זה שונה באופן משמעותי מרמת הסיכוי של 33%. הביצועים הממוצעים במסכת הקוטב הקדמי היו 32.5%, וזה לא יותר מהתאונה (איור 2).

Figure 2

Log in or to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

Application and Summary

MVPA הוא כלי שימושי להבנת האופן שבו המוח מייצג מידע. במקום לשקול את מהלך הזמן של כל ווקסל בנפרד כמו בניתוח הפעלה מסורתי, טכניקה זו שוקלת דפוסים על פני voxels רבים בבת אחת, ומציע רגישות מוגברת לעומת טכניקות univariate. לעתים קרובות ניתוח רב משתני חושף הבדלים שבהם טכניקה חד-לאומית אינה מסוגלת. במקרה זה, ...

Log in or to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

References
  1. Kosslyn, S.M., Ganis, G. & Thompson, W.L. Neural foundations of imagery. Nat Rev Neurosci 2, 635-642 (2001).
  2. Haynes, J.D. & Rees, G. Decoding mental states from brain activity in humans. Nat Rev Neurosci 7, 523-534 (2006).
  3. Norman, K.A., Polyn, S.M., Detre, G.J. & Haxby, J.V. Beyond mind-reading: multi-voxel pattern analysis of fMRI data. Trends Cogn Sci 10, 424-430 (2006).
  4. Meyer, K., et al. Predicting visual stimuli on the basis of activity in auditory cortices. Nat Neurosci 13, 667-668 (2010).
Tags
Auditory ImageryMultivoxel Pattern AnalysisPerceptionBrain ActivationFunctional Magnetic Resonance Imaging fMRISilent VideosAcoustic StimuliDistinguishing SoundsAuditory CortexImaginationMemoryDetailed ProcessingFMRI SessionsNeural Patterns

Skip to...

0:00

Overview

1:30

Experimental Design

4:40

Running the Experiment

6:37

Data Analysis

7:54

Representative Results

9:50

Applications

11:14

Summary

Videos from this collection:

article

Now Playing

פענוח תמונות שמיעתיות עם ניתוח תבניות רב-תכליתיות

Neuropsychology

6.4K Views

article

המוח המפוצל

Neuropsychology

68.2K Views

article

מפות מנוע

Neuropsychology

27.4K Views

article

פרספקטיבות על נוירופסיכולוגיה

Neuropsychology

12.0K Views

article

קבלת החלטות ומשימת ההימורים באיווה

Neuropsychology

32.2K Views

article

תפקוד מבצעי בהפרעת ספקטרום האוטיזם

Neuropsychology

17.6K Views

article

אמנזיה אנטרוגרדית

Neuropsychology

30.3K Views

article

קורלציה פיזיולוגית של הכרה רגשית

Neuropsychology

16.2K Views

article

פוטנציאלים הקשורים לאירועים והמשימה המוזרה

Neuropsychology

27.4K Views

article

שפה: N400 באי התאמה סמנטית

Neuropsychology

19.5K Views

article

למידה וזיכרון: משימת הזיכרון-לדעת

Neuropsychology

17.1K Views

article

מדידת הבדלי חומר אפור עם מורפומטריה מבוססת ווקסל: המוח המוזיקלי

Neuropsychology

17.3K Views

article

תשומת לב חזותית: חקירת fMRI של בקרת קשב מבוססת אובייקט

Neuropsychology

41.4K Views

article

שימוש בהדמיית טנזור דיפוזיה בפגיעה מוחית טראומטית

Neuropsychology

16.7K Views

article

שימוש ב- TMS למדידת עירור מוטורי במהלך תצפית פעולה

Neuropsychology

10.1K Views

JoVE Logo

Privacy

Terms of Use

Policies

Research

Education

ABOUT JoVE

Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved