JFXD, 건강, 요크 대학과 저자의 연구에 대한 국립 과학 및 공학 연구 협의회 (NSERC)의 재정 지원은 SO 온타리오 문제 도박 연구 센터 (OPGRC)에서 박사 학위 기금 있습니다.

1. MRI 룸에 들어가기 전에 <ol><li> 참가자는 실험적인 위험 (예 : 심장 박동기, 폐쇄 공포증, 금속 임플란트, 임신의 가능성 등), 그리고 참여의 혜택을 설명하고 동의서를 작성해야합니다. </li><li> 모든 참가자는 MRI 안전성과 선별 설문 (간단한 병력, 수술 이전 절차 등) contraindications와 참가자는 제외합니다을 작성해야합니다. </li></ol> 2. 작업 개요 및 교육 <ol><li> 안티 saccade의 작업 성능에 대한 교육을 제공한다. <ol><li> 그린 고정은 프로 saccade 재판을 나타냅니다. 8-10 °의 시각 각도, 화면의 주변에 나타나는 표적을보고 참가자를 지시한다. </li><li> 레드 고정은 안티 saccade 재판을 나타냅니다. 8-10 ° (예 : 표적에 대한의 시각 각도, 화면의 주변에 나타나는 대상의 미러 반대로보고 참가자 지시 일을 쳐다보 아라E)는 떠났어. </li></ol></li><li> 스캐너 외부 정서적 Stroop 대한 작업 성능에 대한 교육을 제공한다. <ol><li> 스캐너 외부의 컴퓨터에 얼굴 단어 표현의 여러 가지 조합으로 15 연습 시험을 포함합니다. 참가자들이 작업을 배워와 MRI 스캐너에서 해당 버튼을 누르면에서 기대되는 동안 연습의 목적입니다. 어떤 버튼이 행복한 표현 / 단어, 중성 표현 / 단어와 슬픔을 표현 / 단어를 보고해 주셔서 누를하고하는 등 참가자들에게 지시한다. 또한, 언제 스캐너 안에서, 각 버튼이 나타내는 어떤 감정으로 참가자를 생각나게 해요. </li><li> 표현을 (슬픈, 중성, 해피) 나타내는 단어는 각각의 얼굴 사진 위에 겹쳐있다. 이 글은 중 합동이나 그림 (그림 1)의 얼굴로 그려져 감동과 부적당한 있습니다. 기라 어느로 참가자들에게 상기 화면에 쓰여진 명령과 함께 각각의 스캔을 시작합니다가능한 해당 버튼을 빨리 누르면 &quot;얼굴 표현 (슬프다, 중성, 행복)&quot;또는 &quot;문어체를 (슬픈, 중성, 행복)&quot;오트. </li><li> 수업은 참가자가 다른 1 초 동안에 집착 고정 십자가, 다음, 1 초 동안 표시됩니다. 고정 교차은 2 초 동안 응답 이미지 뒤에 250 밀리초 후 제시 얼굴 자극이옵니다. 응답 이미지가 참가자들에게 해당 버튼을 누르면 자신의 반응을보고하는 시간을 제공하는 데 사용됩니다. 고정 십자가의 다음 시각적인 표현이 응답 이미지의 끝 후에 시작됩니다. 각 참가자는 두 개의 명령어 그룹 (즉, 얼굴 표정 또는 서면 단어) 중 하나의 실험 검사를 반복합니다. 모든 자극이 만들어지고 프레 젠 테이션 12.1 (사용 수여되었다 <a href="http://www.neurobs.com" target="_blank">www.neurobs.com을</a> ). </li></ol></li></ol> 3. 스캐너 및 안구 추적 설정 <ol><li> B에egin이 실험의 설정, 디지털 프로젝터와 MRI의 화면에 초점을 맞춘 이미지로 컴퓨터 자극을 예상하여 시작합니다. </li><li> 참가자는 컨트롤 룸에서 자신의 의자에서 일어나서 스캐너 방으로 걸어 달라는 요청을받습니다. 귀마개 및 / 또는 헤드 전화가 제공되며 주제는 귀의 운하에 배치합니다. <ol><li> 주제는 헤드 코일의 중심에 자신의 머리 위치와 부정사에 자리잡고 있습니다. 우리는 데이터의 원인 손실을 스캔하는 동안 머리 움직임 때문에 헤드의 움직임을 제한에서 그들이 가능한 한 편안한뿐만 아니라 보좌관으로 만들어 베개 또는 폼 삽입과 함께 참가자의 신체와 머리의 위치를​​ 안정화. 머리 운동은 어떤 방향으로 1mm보다 큰 경우에는 특히. </li><li> 참가자의 머리 headcoil 배치 / 슬라이드와 프로젝터의 화면을 반영하는 거울을 볼 앞에 똑바로 보면서 그들은 그들의 머리처럼 편안하게 최대한를 기울이고있다. 눈은 P와 같은 기본 위치에 최대한 가까이 있어야합니다최대 2 시간 지속될 수있는 스캐닝 세션을 통해 참가자의 편안함을 유지하기 위해 8 ossible. </li></ol></li><li> 그들이 스캐너에 한번 투영 이미지의 초점이 얼마나 참가자에게 물어보십시오. 그것이 날카로운되지 않으면 화면에 이미지를 개선하기 위해 렌즈를 다시 조정합니다. </li><li> eyetracker 이제 IRED 카메라가 올바른 위치에 있도록 보정에 의해 테스트됩니다. 각막에 반사 이상적인 않거나 제대로 작동하지 않는 경우, IRED 소스가 조정해야하며, 참가자의 머리 위치 근처 IRED 소스를 반영 미러는 realigned / 조정할 수 있어야합니다. 참가자의 머리를 조정할 경우보다 패딩 / 거품이나 베개는이 헤드 / 바디 순위를 유지하는 데 필요한 경우 제목을 부탁드립니다. 모니터를 스캔하고 적외선 안구 추적기 (즉 Sensomotoric 인 스트 루먼트, Needham / 보스톤, MA)를 사용하여 기록적인 참가자들의 수평 및 수직 안구 위치시와 행동 패러다임 대체와 함께 이것을 상관 관계욕실이 두뇌 활동을 분석. 5,7 </li></ol> 4. 검사 절차 <ol><li> 참가자의 자신의 왼손에있는 복부와 오른손의 조이스틱 / 버튼을 상자에 긴급 연락처 짜내 공을 놓으십시오. 머리 근처의 오른쪽에 비타민 E 캡슐을 놓습니다. 이것은 특정 오류를하게 해부 검사에서 볼 수 있습니다 왼쪽에서 오른쪽으로 이미지를 배신하지 않습니다. MRI의 중앙에 침대를 들고 끼웁니다. </li><li> 경험의 모든 MRI 방을 떠나기 확인 및 MRI에 문을 닫습니다. </li><li> 컨트롤 룸에있는 인터폰을 통해 참가자들과 의사 소통하고 그들이 스캔을 시작할 수 있도록 준비하고 최대한 편안하고 있는지 확인합니다. 그렇지 않을 경우 필요에 순응하다. </li><li> 스캐너에서 소음이 크게되며 이것이 정상임을 참가자를시키십시오. <ol><li> 첫 번째 검사는 집중 / 또는 정확한 처방 수 있도록 화살 지역 몇개의 뇌 이미지를 수집합니다전체 해부 학적 및 기능적 데이터 조각의 ientation. 참가자는이 검사가 몇 분 정도 걸릴 것이다라고한다. </li><li> 경험이 localizer 검사의 결과를 볼되면, 우리는 전체 뇌를 포함 해부 조각 일련의 처방. 우리의 경우 우리는 일반적으로 전체 두뇌 (170-256 조각)을 망라 축 경사 조각을 검사합니다. 이 검사는 조각의 소정의 수에 따라 10-6 주위 분 정도 소요됩니다 것을 참가자에게 말해. 어떤 경우에는 해부 학적 검사는 기능적 검사 후에 할 수 있습니다. 후자의 일부 이점이 있는데, 일반적으로 긴 실험에서 과목 피로가 발생합니다. 그들이 눈을 감고 수 있도록 그러므로 해부 검사 대상으로 아무런주의를 필요가 없다. 그것은 이미징 세션이 끝날 때 이러한 스캔을 수행하는 것이 유용할 수도 있습니다. </li><li> 해부 학적 검사가 완료되면 참가자가 마이크를 통해 통신을 통해 향후 검사의 구체적인 지침이 상기된다/ 스피커 시스템. </li></ol></li><li> 이 예제에서 의사 이벤트 관련 디자인 2 감정 stroop 작업에 의해 활성화된 뇌 영역을 식별하는 데 사용되지만 필요한 경우 다른 감각, 내부 지각 9 모터 자극 10 사용하기 위해 감독 수 있습니다. 이들은 스캔 후 우린 반 saccade 패러다임이 다음에 스캔됩니다 제목을 지시합니다. 선택된 이미지 매개 변수에 따라 검사는 6 분 정도에 가까운 것입니다. 우리는이 잠들길 과목을 유도보다 오래 검사 데요. </li><li> 총 이미지 세션은 분석에 필요한 총 검사에 따라, 분 120으로 약 60 걸립니다. </li></ol> 5. fMRI 분석 <ol><li> BrainVoyager QX 소프트웨어 (또는 AFNI이나 SPM과 같은 분석 패키지)를 사용하여 데이터를 분석. </li><li> 해부 학적 뇌 이미지 고정 기능 데이터 통계지도를 도랑으로 시작합니다. 기능 (RO 관심 뇌 영역을 정의) 검사 2의 두 가지 유형 중 작업의 조건 각각에 대해 별도의 predictors (예, 합동 및 부적당한, 얼굴 명령, 워드 명령어, 안티 saccade, 프로 saccade)로, 일반 선형 모델 (GLM)을 사용하고 있습니다. </li><li> GLM의 대조에서 모든 활성 전두엽 영역의 신호 강도를 (분야지도를 제작하는 모든 합동 대 모두 부적당한를 IE) 검사, 모든 참가자에 걸쳐 표준화된 굵게 신호를 계산 및 / 합동 단어로 부적당한 단어 / 얼굴 표정을 비교 두 조건 2 표현에 직면해있다. </li><li> GLMs에 사용된 실험에서 수집된 반응 시간을 상관 관계를 다음 그림 4에서와 같이 특정 시련 2에 대한 자신의 반응 시간과 각 개별 걸쳐 뇌의 활동 상관 관계. </li></ol> 6. 대표 결과 분석 후 우리는 전자와 연관 뇌 영역을 표시운동의 stroop 및 안티 saccade 작업은 스캔하는 동안 녹음. 정서적 stroop 패러다임의 결과 표현,지도, 그리고 뇌 영역의 세 가지 요소 사이의 상호 작용 효과를 보여주지만, 표현과 명령어 2의 노 주요 효과에 대한 주요 효과는 없었습니다. 우리는 얼굴의 표정이 겹쳐 감정적인 단어에 부적당한 때, 조서에 의하면보고에서 생산이 incongruency가 왼쪽 IFG 2 (그림 2)에서 높은 굵은 신호 강도를 보였다는 사실을 발견했습니다. 합동 식을 비교하여 부적당한 표현에 더 큰 신호 강도가 합동 행복이 가장 큰 차이점 2를 보여주으로 통계적으로 의미했습니다. 테스트한 세 가지 부적당한 조건 (, 슬프고 행복하고 중립)에 대한 가장 중요한 것은 RTS는 모든 합동 조건 (그림 3)에 비해 왼쪽 IFG 내에서 증가 굵은 신호를 예측했다. 이 애나를 위해용해 우리는 특별히 반응 시간을 검사하고 부적당한 및 합동 조건 RT이 뇌 영역 내에서 굵은 신호 활동 (그림 3)의 예측에 있건 없건 테스트하기 위해 회귀 분석을 실시 하였다. 우리는 발견 부적당한 및 합동 조건 2시 해피, 중립, 그리고 슬픈의 단어 표현을보고 왼쪽 IFG 활동 편차 81 %를 RT를 차지하고 있습니다. 높은 RT 다른 모든 표현식 조건에 비해 최고의 RT / 신호 강도 비율을하였으며 부적당한 슬픈 상태가 큰 왼쪽 IFG 활성화의 예측이다. 우리는 활동의 두 네트워크를 비교 수 있도록 위와 같이 유사한 방법을 사용 방지 saccade 패러다임을 분석했다. 이 예제에서, 우리는 프로 saccade 작업에 비해 안티 saccade 위해 왼쪽 IFG에는 증가된 신호가없는 것으로 나타났습니다. 자세한 내용은, 우리는 포드 외. (2007)에 독자를 참조하십시오. <img alt="그림 1" src=&quot;/ files/ftp_upload/3237/3237fig1.jpg&quot;/&gt; 그림 1. 부적당한 재판 (슬픈 단어가 겹쳐 행복한 표정있는 얼굴)의 예. 실험은 얼굴 자극 (250 MS)와 참가자의 버튼 응답을 필요로 마스크 이미지 (2 초)에 의해 진행, 고정 점 (1 초)로 시작됩니다. <img alt="그림 2" src="/files/ftp_upload/3237/3237fig2.jpg" /> 그림 2. 모든 고정 볼륨이 기준선으로 사용되었다. 오차 막대는 평균 (SEM)의 표준 오류를냅니다. 부적당한 표현 (슬픈, 중성, 해피) 합동 표현식 2에 비해 훨씬 크고 굵은 신호의 변화를 보여주었다. 삽입된 페이지 이미지는 기능상 단어 명령 집합에 참석하는 동안 합동 조건 비교 부적당한 감정 stroop에 대해 섹션 5.2 대비 묘사를 사용하여 지역화된되었다 열등 전두엽 이랑 (IFG)을 왼쪽으로 보여줍니다. <img al지마 = &quot;그림 3&quot;SRC = &quot;/ files/ftp_upload/3237/3237fig3.jpg&quot;/&gt; 그림 3. &#39;단어에 참석 &quot;교육에는 부적당한 - 합동 대비 RTS와 굵은 신호 강도 간의 긍정적인 상관 관계를 보여주었다. 이 그래프는 모두 10 과목 &#39;RTS와 여섯 조건의 각 동안 굵은 신호의 평균입니다. 오차 막대는 평균 (SEM) 2의 표준 오류를냅니다. <img alt="그림 4" src="/files/ftp_upload/3237/3237fig4.jpg" /> 그림은 4. 각 표현의 두 반복이 과목을 표시했다. 끝줄는 재판에서 한 블록에서 시험 순서의 개략도 그림입니다. 하단 부분은 정서적 얼굴 표정과 관련된 뇌 영역을 발견하는 데 사용되는 두 감마 hemodynamic 응답 함수 (HRF)의 묘사이다.

<ol>
	<li>Stroop, J. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Studies+of+interference+in+serial+verbal+reactions.">Studies of interference in serial verbal reactions.</a> Journal of Experimental Psychology. 18, 643-662 (1935).</li><li>Ovaysikia, S., Tahir, K. A., Chan, J. L., DeSouza, J. F. X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Word+wins+over+face:+emotional+Stroop+effect+activates+the+frontal+cortical+network.">Word wins over face: emotional Stroop effect activates the frontal cortical network.</a> Front Hum. Neurosci. 4, 234 (2011).</li><li>Hallett, P. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Primary+and+secondary+saccades+to+goals+defined+by+instructions.">Primary and secondary saccades to goals defined by instructions.</a> Vision Res. 18, 1279-1296 (1978).</li><li>Connolly, J. D., Goodale, M. A., DeSouza, J. F. X., Menon, R. S., Vilis, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+comparison+of+frontoparietal+fMRI+activation+during+anti-saccades+and+anti-pointing.">A comparison of frontoparietal fMRI activation during anti-saccades and anti-pointing.</a> J. Neurophysiol. 84, 1645-1655 (2000).</li><li>DeSouza, J. F. X., Menon, R. S., Everling, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Preparatory+set+associated+with+pro-saccades+and+anti-saccades+in+humans+investigated+with+event-related+FMRI.">Preparatory set associated with pro-saccades and anti-saccades in humans investigated with event-related FMRI.</a> J. Neurophysiol. 89, 1016-1023 (2003).</li><li>Everling, S., DeSouza, J. F. X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rule-dependent+activity+for+prosaccades+and+antisaccades+in+the+primate+prefrontal+cortex.">Rule-dependent activity for prosaccades and antisaccades in the primate prefrontal cortex.</a> J. Cogn. Neurosci. 17, 1483-1496 (2005).</li><li>Ford, K. A., Goltz, H. C., Brown, M. R. G., Everling, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Neural+processes+associated+with+antisaccade+task+performance+investigated+with+event-related+fMRI.">Neural processes associated with antisaccade task performance investigated with event-related fMRI.</a> J. Neurophysiol. 94, 429-440 (2005).</li><li>DeSouza, J. F. X., Nicolle, D. A., Vilis, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Task-dependent+changes+in+the+shape+and+thickness+of+Listing's+plane.">Task-dependent changes in the shape and thickness of Listing's plane.</a> Vision Res. 37, 2271-2282 (1997).</li><li>Hadjikhani, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mechanisms+of+migraine+aura+revealed+by+functional+MRI+in+human+visual+cortex.">Mechanisms of migraine aura revealed by functional MRI in human visual cortex.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 98, 4687-4692 (2001).</li><li>DeSouza, J. F. X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Eye+position+signal+modulates+a+human+parietal+pointing+region+during+memory-guided+movements.">Eye position signal modulates a human parietal pointing region during memory-guided movements.</a> J. Neurosci. 20, 5835-5840 (2000).</li></ol>

우리는 공개 할게 없다.

작업과 관련된 정품 인증의지도를 생성하기 위해, 뇌의 영역을 파악하면 (또는 안티 saccade 대 프로 saccade Stroop 중의 즉, 부적당한 대 합동 감정과 얼굴 표정) 스캔 작업 사이의 정확한 대조를 생성에 의존합니다. 이러한 기능적지도 문제는 피사체가 오류를 만들어 실험을 제거하려면 스캐너에서 수집되었을 때 더 세련된 될 수 있습니다. 이러한 오류를 제거할 수 있으며 기능적인지도보다는 에러?...

A correction was made to <a href="http://http://www.jove.com/video/3237">Correlating Behavioral Responses to fMRI Signals from Human Prefrontal Cortex: Examining Cognitive Processes Using Task Analysis</a>. Joseph DeSouza and Laura Pynn middle initials were omitted at publication.
These have been corrected to:
Joseph F.X. DeSouza Laura K. Pynn

A correction was made to <a href="http://http://www.jove.com/video/3237">Correlating Behavioral Responses to fMRI Signals from Human Prefrontal Cortex: Examining Cognitive Processes Using Task Analysis</a>. Some of the authors middle initials were omitted.

Erratum: Correlating Behavioral Responses to fMRI Signals from Human Prefrontal Cortex: Examining Cognitive Processes Using Task Analysis

<table border="1"><tbody><tr><td> 장비의 명칭 </td><td> 회사 </td></tr><tr><td> 3 테슬라 MRI 기계 </td><td> 지멘스 Magnetom 트리오 (에어 랑엔, 독일) </td></tr><tr><td> iViewX 아이 추적 </td><td> SensoMotoric 인 스트 루먼트 주식 회사 </td></tr><tr><td> BrainVoyager QX 소프트웨어 </td><td> 브레인 혁신, 마스트리 히트, 네덜란드 </td></tr><tr><td> 포 - 버튼 조이스틱 </td><td> 현재 설계 주식 회사, 필라델피아, PA, 미국 </td></tr></tbody></table> 표 1. 특정 시약 및 장비.

correlating behavioral responses to fmri signals from human prefrontal cortex: examining cognitive processes using task analysis

이 방법은 용지의 목적은 두 비슷한 작업으로 종사하는 상호 보완적인 두뇌 프로세스를 검사하기 위해 neuroimaging 기술을 구현하는 방법을 설명하는 것입니다. fMRI 스캐너의 작업 성능이 기간 동안 참가자들의 동작은 다음 혈액 산소 수준의 종속 신호를 사용하여 두뇌 활동에 상호하실 수 있습니다. 우리는 피사체가 올바르게 작업을 수행한 후 두뇌 성능을 해결하기 위해 관련된 신호를 검사할 수있는 곳에, 올바른 재판을 정렬할 수 있도록 행동을 측정합니다. 과목이 제대로 작업을 수행하지 않으며, 이러한 시도가 올바른 재판과 같은 분석에 포함되어있다면 반대로, 우리는 올바른 성능 뿐아 시련을 소개합니다. 따라서 많은 경우에 이러한 오류가 나서 그들에게 두뇌 활동 신원을 확인하도록 스스로를 사용할 수 있습니다. stroop 1과 안티 saccade 작업 : 우리는 자동 응답 억제하는 동안 두뇌를 검사하기 위해 실험실에서 사용되는 두 보완 작업을 설명합니다.정서적 stroop 패러다임 역시 정서적인 얼굴이나 얼굴 자극의 1,2의 얼굴 &#39;표정&#39;에 걸쳐 겹쳐 감정 &#39;단어&#39;를보고 참가자를 지시합니다. 단어와 얼굴 표정이 다른 감정을 참조하면 어떤 간의 갈등이 말한 무엇을 자동으로 읽어 것은 발생해야합니다. 참가자는 단어 읽기와 얼굴 표정의 두 동시에 경쟁하는 프로세스 사이의 충돌을 해결한다. 단어를 읽을 수있는 우리의 욕구가 강한 &#39;자극 - 반응 (SR)&#39;협회에 이르게; 따라서 억제 이러한 강력한 SR의 어려운이며, 참가자들은 오류를 제작하는 경향이 있습니다. 이러한 갈등을 극복하고 얼굴이나 단어로부터주의를 멀리 지시하면 피사체가 일반적으로 더 돌출 자극에주의를 지휘 프로세스를 백업 바닥을 억제해야합니다. 마찬가지로, 명령어 큐는 어이 후 말초 자극 위치에만주의를 기울여 주시기 바랍니다 데 사용되지만, 안티 saccade 작업 3,4,5,6,의전자의 움직임이 거울 반대 위치로 이루어집니다. 또 다시 우리는 그러면 뇌의 활동을 상호 수있는 정확하고 오류에 실험 행동 반응의 분류 7 있도록 참가자의 눈 움직임을 기록하여 행동을 측정합니다. 지금 Neuroimaging 것은 연구자가 다른인지 과정의 지표와 관련된 다른 신경망를 정확하게 정확하고 오류가 재판의 여러 동작을 측정할 수 있습니다.

Watch this Scientific Journal Video about Correlating Behavioral Responses to fMRI Signals from Human Prefrontal Cortex: Examining Cognitive Processes Using Task Analysis at JoVE.com

Correlating Behavioral Responses to fMRI Signals from Human Prefrontal Cortex: Examining Cognitive Processes Using Task Analysis

연구의 목표는 두뇌 활동에 동작을 상관 관계하는 것입니다. 정확한 행동 측정 및 이미징 기술은 우리가 뇌 - 행동 관계를 명료하게하다 수 있습니다.

인간의 전두엽 피질에서 fMRI 신호에 행동 응답을 연관 : 작업 분석을 사용하여인지 과정을 검토

The aim of this methods paper is to describe how to implement a neuroimaging technique to examine complementary brain processes engaged by two similar ...

correlating-behavioral-responses-to-fmri-signals-from-human

Research

JoVE Journal

Neuroscience

12.7K 조회수.  Centre for Vision Research, York University. 연구의 목표는 두뇌 활동에 동작을 상관 관계하는 것입니다. 정확한 행동 측정 및 이미징 기술은 우리가 뇌 - 행동 관계를 명료하게하다 수 있습니다.

비디오: Correlating Behavioral Responses to fMRI Signals from Human Prefrontal Cortex: Examining Cognitive Processes Using Task Analysis

Recording Behavioral Responses to Reflection in Crayfish

Social behavior depends on sensory input from the visual, mechanical and olfactory systems. One important issue concerns the relative roles of each sensory modality in guiding behavior. The role of visual inputs has been examined by isolating visual stimuli from mechanical and chemosensory stimuli. In some studies (Bruski &amp; Dunham, 1987: Delgado-Morales et al., 2004) visual inputs have been removed with blindfolds or low light intensity, and effects of remaining sensory modalities have been elucidated. An alternative approach is to study the effects of visual inputs in the absence of any appropriate mechanical and chemosensory cues. This approach aims to identify the exclusive role of visual inputs. 
We have used two methods to provide visual stimuli to crayfish without providing chemical and mechanical cues. In one method, crayfish are videotaped in an aquarium where half of the walls are covered in mirrors to provide a reflective environment, and the other half are covered in a non-reflective (matte finish) plastic. This gives the crayfish a choice between reflective and non-reflective environments. The reflective environment provides visual cues in the form of reflected images of the crayfish as it moves throughout half of the tank; these visual cues are missing from the non-reflective half of the tank. An alternative method is to videotape the behavior of crayfish in an aquarium separated by a smaller chamber at each end, with a crayfish in one small chamber providing visual cues and an inert object in the opposite small chamber providing visual input from a non-moving, non-crayfish source. 
Our published results indicate that responses of crayfish to the reflective environment depend on socialization and dominance rank. Socialized crayfish spent more time in the reflective environment and exhibited certain behaviors more frequently there than in the non-reflective environment; isolated crayfish showed no such differences. Crayfish that were housed in same-sex pairs developed a social rank of either dominant or subordinate. Responses to reflection differed between dominant and subordinate crayfish (May &amp; Mercier, 2006; May &amp; Mercier, 2007). Dominant crayfish spent more time on the reflective side, entered reflective corners more frequently and spent more time in reflective corners compared to the non-reflective side. Subordinate crayfish walked in reverse more often on the reflective side than on the non-reflective side. Preliminary data suggest similar effects from visual cues provided by a crayfish in a small adjoining chamber (May et al., 2008).

We have developed two methods for studying effects of visual cues on behavior in the absence of tactile and chemical cues. One method involves videotaping responses of crayfish to reflective walls in an aquarium; the other examines effects of visual inputs provided by a live crayfish behind a transparent partition.

크레이 피쉬에 리플렉션하는 행동 응답 녹음

Social behavior depends on sensory input from the visual, mechanical and olfactory systems.  One important issue concerns the relative roles of each ...

연구

신경과학

Functional Imaging of Auditory Cortex in Adult Cats using High-field fMRI

Current knowledge of sensory processing in the mammalian auditory system is mainly derived from electrophysiological studies in a variety of animal models, including monkeys, ferrets, bats, rodents, and cats. In order to draw suitable parallels between human and animal models of auditory function, it is important to establish a bridge between human functional imaging studies and animal electrophysiological studies. Functional magnetic resonance imaging (fMRI) is an established, minimally invasive method of measuring broad patterns of hemodynamic activity across different regions of the cerebral cortex. This technique is widely used to probe sensory function in the human brain, is a useful tool in linking studies of auditory processing in both humans and animals and has been successfully used to investigate auditory function in monkeys and rodents. The following protocol describes an experimental procedure for investigating auditory function in anesthetized adult cats by measuring stimulus-evoked hemodynamic changes in auditory cortex using fMRI. This method facilitates comparison of the hemodynamic responses across different models of auditory function thus leading to a better understanding of species-independent features of the mammalian auditory cortex.

Functional studies of the auditory system in mammals have traditionally been conducted using spatially-focused techniques such as electrophysiological recordings. The following protocol describes a method of visualizing large-scale patterns of evoked hemodynamic activity in the cat auditory cortex using functional magnetic resonance imaging.

하이 필드의 fMRI를 사용하여 성인 고양이의 청각 피질의 기능적 이미징

Current knowledge of sensory processing in the mammalian auditory system is mainly derived from electrophysiological studies in a variety of animal ...

Simultaneous Detection of c-Fos Activation from Mesolimbic and Mesocortical Dopamine Reward Sites Following Naive Sugar and Fat Ingestion in Rats

This study uses cellular c-fos activation to assess effects of novel ingestion of fat and sugar on brain dopamine (DA) pathways in rats. Intakes of sugars and fats are mediated by their innate attractions as well as learned preferences. Brain dopamine, especially meso-limbic and meso-cortical projections from the ventral tegmental area (VTA), has been implicated in both of these unlearned and learned responses. The concept of distributed brain networks, wherein several sites and transmitter/peptide systems interact, has been proposed to mediate palatable food intake, but there is limited evidence empirically demonstrating such actions. Thus, sugar intake elicits DA release and increases c-fos-like immunoreactivity (FLI) from individual VTA DA projection zones including the nucleus accumbens (NAC), amygdala (AMY) and medial prefrontal cortex (mPFC) as well as the dorsal striatum. Further, central administration of selective DA receptor antagonists into these sites differentially reduce acquisition and expression of conditioned flavor preferences elicited by sugars or fats. One approach by which to determine whether these sites interacted as a distributed brain network in response to sugar or fat intake would be to simultaneous evaluate whether the VTA and its major mesotelencephalic DA projection zones (prelimbic and infralimbic mPFC, core and shell of the NAc, basolateral and central-cortico-medial AMY) as well as the dorsal striatum would display coordinated and simultaneous FLI activation after oral, unconditioned intake of corn oil (3.5%), glucose (8%), fructose (8%) and saccharin (0.2%) solutions. This approach is a successful first step in identifying the feasibility of using cellular c-fos activation simultaneously across relevant brain sites to study reward-related learning in ingestion of palatable food in rodents.

The goal of this study is to identify reward-related distributed brain networks by delineating a reliable immunohistological technique using cellular c-fos activation to measure simultaneous changes in dopamine pathways and terminal sites after novel ingestion of fat and sugar in rats.

흰쥐의 나이브 설탕과 지방 섭취에 따라 변연계와 Mesocortical 도파민 보상 사이트에서 C-에 Fos 활성화의 동시 검출

This study uses cellular c-fos activation to assess effects of novel ingestion of fat and sugar on brain dopamine (DA) pathways in rats. Intakes of sugars ...

A Free-breathing fMRI Method to Study Human Olfactory Function

The study of human olfaction is a highly complex and valuable field with applications ranging from biomedical research to clinical evaluation. Currently, evaluation of the functions of the human central olfactory system with functional magnetic resonance imaging (fMRI) is still a challenge because of several technical difficulties. There are some significant variables to take into account when considering an effective method for mapping the function of the central olfactory system using fMRI, including proper odorant selection, the interaction between odor presentation and respiration, and potential anticipation of or habituation to odorants. An event-related, respiration-triggered olfactory fMRI technique can accurately administer odorants to stimulate the olfactory system while minimizing potential interference. It can effectively capture the precise onsets of fMRI signals in the primary olfactory cortex using our data post-processing method. The technique presented here provides an efficient and practical means for generating reliable olfactory fMRI results. Such a technique can ultimately be applied in the clinical realm as a diagnostic tool for diseases associated with olfactory degeneration, including Alzheimer&#39;s and Parkinson&#39;s disease, as we begin to further understand the complexities of the human olfactory system.

We present the technical challenges and solutions for obtaining reliable functional magnetic resonance imaging (fMRI) data from the human central olfactory system. This includes special considerations in olfactory fMRI paradigm design, descriptions of fMRI data acquisition with an MRI-compatible olfactometer, odorant selection, and a special software tool for data post-processing.

인간의 후각 기능을 연구하기위한 자유 호흡 fMRI 방법

The study of human olfaction is a highly complex and valuable field with applications ranging from biomedical research to clinical evaluation. Currently, ...

Combined Transcranial Magnetic Stimulation and Electroencephalography of the Dorsolateral Prefrontal Cortex

Transcranial magnetic stimulation (TMS) is a non-invasive method that produces neural excitation in the cortex by means of brief, time-varying magnetic field pulses. The initiation of cortical activation or its modulation depends on the background activation of the neurons of the cortical region activated, the characteristics of the coil, its position and its orientation with respect to the head. TMS combined with simultaneous electrocephalography (EEG) and neuronavigation (nTMS-EEG) allows for the assessment of cortico-cortical excitability and connectivity in almost all cortical areas in a reproducible manner. This advance makes nTMS-EEG a powerful tool that can accurately assess brain dynamics and neurophysiology in test-retest paradigms that are required for clinical trials. Limitations of this method include artifacts that cover the initial brain reactivity to stimulation. Thus, the process of removing artifacts may also extract valuable information. Moreover, the optimal parameters for dorsolateral prefrontal (DLPFC) stimulation are not fully known and current protocols utilize variations from the motor cortex (M1) stimulation paradigms. However, evolving nTMS-EEG designs hope to address these issues. The protocol presented here introduces some standard practices for assessing neurophysiological functioning from stimulation to the DLPFC that can be applied in patients with treatment resistant psychiatric disorders that receive treatment such as transcranial direct current stimulation (tDCS), repetitive transcranial magnetic stimulation (rTMS), magnetic seizure therapy (MST) or electroconvulsive therapy (ECT).

The protocol presented here is for TMS-EEG studies utilizing intracortical excitability test-retest design paradigms. The intent of the protocol is to produce reliable and reproducible cortical excitability measures for assessing neurophysiological functioning related to therapeutic interventions in the treatment of neuropsychiatric diseases such as major depression.

Transcranial magnetic stimulation (TMS) is a non-invasive method that produces neural excitation in the cortex by means of brief, time-varying magnetic ...

Isolation of Adult Human Astrocyte Populations from Fresh-Frozen Cortex Using Fluorescence-Activated Nuclei Sorting

The complexity of human astrocytes remains poorly defined in primary human tissue, requiring better tools for their isolation and molecular characterization. Fluorescence-activated nuclei sorting (FANS) can be used to successfully isolate and study human neuronal nuclei (NeuN+) populations from frozen archival tissue, thereby avoiding problems associated with handling&#160;fresh tissue. However, efforts to similarly isolate astroglia from the non-neuronal (NeuN-) element are lacking. A recently developed and validated immunotagging strategy uses three transcription factor antibodies to simultaneously isolate enriched neuronal (NeuN+), astrocyte (paired box protein 6 (PAX6)+NeuN-), and oligodendrocyte progenitor (OLIG2+NeuN-) nuclei populations from non-diseased, fresh (unfixed) snap-frozen&#160;postmortem human temporal neocortex tissue.
This technique was shown to be useful for the characterization of cell type-specific transcriptome alterations in primary pathological epilepsy neocortex. Transcriptomic analyses confirmed that PAX6+NeuN- sorted populations are robustly enriched for pan-astrocyte markers and capture astrocytes in both resting and reactive conditions. This paper describes the FANS methodology for the isolation of astrocyte-enriched nuclei populations from fresh-frozen human cortex, including tissue dissociation into single-nucleus (sn) suspension; immunotagging of nuclei with anti-NeuN and anti-PAX6 fluorescently conjugated antibodies; FANS gating strategies and quality control metrics for optimizing sensitivity and specificity during sorting and for confirming astrocyte enrichment; and recommended procurement for downstream transcriptome and chromatin accessibility sequencing at bulk or sn resolution. This protocol is applicable for non-necrotic, fresh-frozen, human cortical specimens with various pathologies and recommended postmortem tissue collection within 24 h.

We have developed a method that enriches for and isolates human astrocyte populations from fresh-frozen tissue for use in downstream molecular analyses.

형광 활성화 핵 분류를 사용하여 신선 냉동 피질로부터 성인 인간 성상세포 집단의 분리

The complexity of human astrocytes remains poorly defined in primary human tissue, requiring better tools for their isolation and molecular ...

Ex Vivo Optogenetic Interrogation of Long-Range Synaptic Transmission and Plasticity from Medial Prefrontal Cortex to Lateral Entorhinal Cortex

Studying the physiological properties of specific synapses in the brain, and how they undergo plastic changes, is a key challenge in modern neuroscience. Traditional in vitro electrophysiological techniques use electrical stimulation to evoke synaptic transmission. A major drawback of this method is its nonspecific nature; all axons in the region of the stimulating electrode will be activated, making it difficult to attribute an effect to a particular afferent connection. This issue can be overcome by replacing electrical stimulation with optogenetic-based stimulation. We describe a method for combining optogenetics with in vitro patch-clamp recordings. This is a powerful tool for the study of both basal synaptic transmission and synaptic plasticity of precise anatomically defined synaptic connections and is applicable to almost any pathway in the brain. Here, we describe the preparation and handling of a viral vector encoding channelrhodopsin protein for surgical injection into a pre-synaptic region of interest (medial prefrontal cortex) in the rodent brain and making of acute slices of downstream target regions (lateral entorhinal cortex). A detailed procedure for combining patch-clamp recordings with synaptic activation by light stimulation to study short- and long-term synaptic plasticity is also presented. We discuss examples of experiments that achieve pathway- and cell-specificity by combining optogenetics and Cre-dependent cell labeling. Finally, histological confirmation of the pre-synaptic region of interest is described along with biocytin labeling of the post-synaptic cell, to allow further identification of the precise location and cell type.

Ex Vivo Optogenetic Interrogation of Long-Range Synaptic Transmission and Plasticity from Medial Prefrontal Cortex to Lateral Entorhinal Cortex

Here we present a protocol describing viral transduction of discrete brain regions with optogenetic constructs to permit synapse-specific electrophysiological characterization in acute rodent brain slices.

생체 외 내측 전두엽 피질에서 외측 내후각 피질까지의 장거리 시냅스 전달 및 가소성에 대한 광유전학적 심문

Studying the physiological properties of specific synapses in the brain, and how they undergo plastic changes, is a key challenge in modern neuroscience. ...

Rapid Golgi Stain for Dendritic Spine Visualization in Hippocampus and Prefrontal Cortex

Golgi impregnation, using the Golgi staining kit with minor adaptations, is used to impregnate dendritic spines in the rat hippocampus and medial prefrontal cortex. This technique is a marked improvement over previous methods of Golgi impregnation because the premixed chemicals are safer to use, neurons are consistently well impregnated, there is far less background debris, and for a given region, there are extremely small deviations in spine density between experiments. Moreover, brains can be accumulated after a certain point and kept frozen until further processing. Using this method any brain region of interest can be studied. Once stained and cover slipped, dendritic spine density is determined by counting the number of spines for a length of dendrite and expressed as spine density per 10 &#181;m dendrite.

The protocol describes a modification of the rapid Golgi method, which can be adapted to any part of the nervous system, for staining neurons in the hippocampus and medial prefrontal cortex of the rat.

해마와 전두엽 피질의 Dendritic Spine Visualization을위한 빠른 골지 얼룩

Golgi impregnation, using the Golgi staining kit with minor adaptations, is used to impregnate dendritic spines in the rat hippocampus and medial ...

시력 장애의 향상된 평가를 위한 시각 피질 매핑의 발전

Functional Magnetic Resonance Imaging (fMRI) of the Visual Cortex with Wide-View Retinotopic Stimulation

High-resolution retinotopic blood oxygenation level-dependent (BOLD) functional magnetic resonance imaging (fMRI) with a wide-view presentation can be used to functionally map the peripheral and central visual cortex. This method for measuring functional changes of the visual brain allows for functional mapping of the occipital lobe, stimulating &gt;100&#176; (&plusmn;50&#176;) or more of the visual field, compared to standard fMRI visual presentation setups which usually cover &lt;30&#176; of the visual field. A simple wide-view stimulation system for BOLD fMRI can be set up using common MR-compatible projectors by placing a large mirror or screen close to the subject's face and using only the posterior half of a standard head coil to provide a wide-viewing angle without obstructing their vision. The wide-view retinotopic fMRI map can then be imaged using various retinotopic stimulation paradigms, and the data can be analyzed to determine the functional activity of visual cortical regions corresponding to central and peripheral vision. This method provides a practical, easy-to-implement visual presentation system that can be used to evaluate changes in the peripheral and central visual cortex due to eye diseases such as glaucoma and the vision loss that may accompany them.

저자 스포트라이트: Wide-View fMRI Mapping을 통한 시각 피질 연구에 대한 통찰력 

We have developed techniques for mapping the visual cortex function utilizing more of the visual field than is commonly used. This approach has the potential to enhance the evaluation of vision disorders and eye diseases.

광시야 망막 자극을 이용한 시각 피질의 기능적 자기 공명 영상(fMRI)

High-resolution retinotopic blood oxygenation level-dependent (BOLD) functional magnetic resonance imaging (fMRI) with a wide-view presentation can be ...