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Multivoxel パターン分析で聴覚イメージをデコード

概要

ソース: ジョナス ・ t. カプラン サラ I. ギンベル所-南カリフォルニア大学

鳴っている鐘の音を想像します。私たちは「心の耳」ですか? このような音を想起させるとき脳で起きていること脳が想像力の認識で使用するのと同じメカニズムを使用して成長している証拠があります。1視覚的なイメージを想像して、視覚野がアクティブになるなど、大脳皮質の聴覚野は従事している音を想像すると。ただし、どの程度、感覚野のこれらのアクティベーション私達の想像の内容に?

この質問に答えることができる 1 つの方法は、機械学習技術を使用して脳機能画像解析 multivoxel パターン解析 (MPVA) です。2-3の MPVA の実験では、さまざまな刺激により誘発される活動の様々 なパターンの間で区別するために、機械学習アルゴリズムを養成します。たとえば、我々 はかどうかは、チェーンソーの音やバイオリンの音を想像しながら比較して聴覚野の活動のさまざまなパターンを生成する鐘の音を想像して頼むかもしれない。分類器はこれら 3 つの刺激による脳活動のパターンを区別することを学ぶ、我々 は聴覚野が各刺激によって異なる方法でアクティブであるを判断できます。この種の実験を考える 1 つの方法は、単に脳の領域の活動についての質問ではなく我々 はその地域の情報の内容について質問をしました。

マイヤー、に基づいて、この実験では 2010 年4私たちがキューのサイレント ビデオでそれらを提示いくつかの音が聴覚イメージを呼び起こす可能性が高い想像する参加者。以来、私たちの聴覚皮質における想像力によって誘発される微妙なパターンの測定に興味があるをお勧め fMRI スキャナー製騒音干渉されることがなく、完全な沈黙の中で刺激した場合。このため、スパース時空間サンプリングとして知られている機能 MRI シーケンスの特殊なを使用します。このアプローチで単一 fMRI ボリュームは血行動態の応答のピークをキャプチャするタイミング、各刺激後取得した 4-5 秒です。

手順

1. 参加者募集

  1. 20 人の参加者を募集します。
    1. 参加者は右利きで、神経学的または精神的な障害の歴史があります。
    2. 参加者に視覚的な合図を正しく表示できるように正常または正常に修正のビジョンが必要です。
    3. 参加者は、自分の体で金属をなりません。これ高磁場 fMRI の関与のための重要な安全要件です。
    4. 参加者する必要があります閉所恐怖症に苦しむ、fMRI スキャナーの小さなスペースで横になっている必要があるためにの穴はありません。

2. 事前スキャン手順

  1. スキャン前書類を記入します。
  2. 参加者は、fMRI スキャンのために来る、彼らは MRI、カウンター表示がない確認する金属スクリーン フォーム、放射線科、見てする彼らのスキャンのために同意を与える偶発的所見フォームおよびリスクと研究の利点について詳述した同意書の記入を最初に教えます。
  3. ベルト、財布、携帯電話、ヘアー クリップ、

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結果

すべての 20 の参加者間で平 temporale で平均分類精度 59% であった。ウィルコクソン符号付き順位検定によるとこれは 33% のチャンス レベルから大きく異なります。前頭極マスクの平均パフォーマンスは 32.5% 以上の可能性(図 2)であります。

Figure 2
図 2 。...

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申請書と概要

MVPA は脳が情報をどのように表現するかを理解するための便利なツールです。伝統的な放射化分析のように個別に各ボクセルの時間経過を考慮したではなくこの手法は単変量法と比較して感度の向上を提供する多くの画素を一度に、全体のパターンを考慮します。しばしば多変量解析は、単変量手法ことができない違いを発見します。この場合、聴覚皮質、脳の特定の領域で情報コンテンツ?...

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参考文献
  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).
タグ
Auditory ImageryMultivoxel Pattern AnalysisPerceptionBrain ActivationFunctional Magnetic Resonance Imaging fMRISilent VideosAcoustic StimuliDistinguishing SoundsAuditory CortexImaginationMemoryDetailed ProcessingFMRI SessionsNeural Patterns

スキップ先...

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

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