Entrar

Decodificação de imagens auditivas com análise de padrão multivoxel

Visão Geral

Fonte: Laboratórios de Jonas T. Kaplan e Sarah I. Gimbel - Universidade do Sul da Califórnia

Imagine o som de um sino tocando. O que está acontecendo no cérebro quando conjuramos um som como este no "ouvido da mente"? Há evidências crescentes de que o cérebro usa os mesmos mecanismos de imaginação que usa para a percepção. 1 Por exemplo, ao imaginar imagens visuais, o córtex visual se torna ativado, e ao imaginar sons, o córtex auditivo é engajado. No entanto, até que ponto essas ativações de cortices sensoriais são específicas para o conteúdo de nossa imaginação?

Uma técnica que pode ajudar a responder a essa pergunta é a análise de padrões multivoxel (MPVA), na qual imagens funcionais do cérebro são analisadas usando técnicas de aprendizagem de máquina. 2-3 Em um experimento de MPVA, treinamos um algoritmo de aprendizagem de máquina para distinguir entre os vários padrões de atividade evocados por diferentes estímulos. Por exemplo, podemos perguntar se imaginar o som de um sino produz diferentes padrões de atividade no córtex auditivo em comparação com imaginar o som de uma motosserra, ou o som de um violino. Se nosso classificador aprender a diferenciar os padrões de atividade cerebral produzidos por esses três estímulos, então podemos concluir que o córtex auditivo é ativado de forma distinta por cada estímulo. Uma maneira de pensar nesse tipo de experimento é que, em vez de fazer uma pergunta simplesmente sobre a atividade de uma região cerebral, fazemos uma pergunta sobre o conteúdo da informação daquela região.

Neste experimento, baseado em Meyer et al., 2010,4 vamos deixar os participantes imaginarem vários sons apresentando-os com vídeos silenciosos que provavelmente evocarão imagens auditivas. Uma vez que estamos interessados em medir os padrões sutis evocados pela imaginação no córtex auditivo, é preferível que os estímulos sejam apresentados em completo silêncio, sem interferência dos ruídos altos feitos pelo scanner fMRI. Para isso, usaremos um tipo especial de sequência funcional de ressonância magnética conhecida como amostragem temporal esparsa. Nesta abordagem, um único volume de ressonância magnética é adquirido de 4 a 5 s após cada estímulo, cronometrado para capturar o pico da resposta hemodinâmica.

Procedimento

1. Recrutamento de participantes

  1. Recrute 20 participantes.
    1. Os participantes devem ser destros e não ter histórico de distúrbios neurológicos ou psicológicos.
    2. Os participantes devem ter uma visão normal ou corrigida para o normal para garantir que eles possam ver as pistas visuais corretamente.
    3. Os participantes não devem ter metal em seu corpo. Este é um importante requisito de segurança devido ao alto campo magnético envolvido na ressonância magnética.
    4. Os participantes n

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

Resultados

A precisão média do classificador no planum temporale entre todos os 20 participantes foi de 59%. De acordo com o teste de Classificação Assinada de Wilcoxon, isso é significativamente diferente do nível de chance de 33%. O desempenho médio na máscara do polo frontal foi de 32,5%, o que não é maior que o acaso (Figura 2).

Figure 2
Figur...

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

Aplicação e Resumo

O MVPA é uma ferramenta útil para entender como o cérebro representa informações. Em vez de considerar o curso de tempo de cada voxel separadamente como em uma análise de ativação tradicional, esta técnica considera padrões em muitos voxels ao mesmo tempo, oferecendo maior sensibilidade em comparação com técnicas univariadas. Muitas vezes, uma análise multivariada revela diferenças onde uma técnica univariada não é capaz de. Neste caso, aprendemos algo sobre os mecanismos do imaginário mental sondando ...

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

Referências
  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

Pular para...

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

Vídeos desta coleção:

article

Now Playing

Decodificação de imagens auditivas com análise de padrão multivoxel

Neuropsychology

6.4K Visualizações

article

O Cérebro Dividido

Neuropsychology

67.8K Visualizações

article

Mapas motorizados

Neuropsychology

27.3K Visualizações

article

Perspectivas sobre Neuropsicologia

Neuropsychology

11.9K Visualizações

article

Tomada de decisão e a Tarefa de Jogo de Iowa

Neuropsychology

31.4K Visualizações

article

Função executiva no Transtorno do Espectro Autista

Neuropsychology

17.3K Visualizações

article

Amnésia anterograda

Neuropsychology

30.1K Visualizações

article

Correlações fisiológicas do Reconhecimento de Emoções

Neuropsychology

15.8K Visualizações

article

Potenciais relacionados a eventos e a tarefa Oddball

Neuropsychology

27.1K Visualizações

article

Linguagem: O N400 em Incongruência Semântica

Neuropsychology

19.3K Visualizações

article

Aprendizado e Memória: A Tarefa de Lembrar-Saber

Neuropsychology

17.0K Visualizações

article

Medir diferenças de matéria cinzenta com morfometria baseada em Voxel: O Cérebro Musical

Neuropsychology

16.9K Visualizações

article

Atenção Visual: fMRI Investigação do Controle Acionário Baseado em Objeto

Neuropsychology

39.3K Visualizações

article

Usando difusão tensor imagem em lesão cerebral traumática

Neuropsychology

16.6K Visualizações

article

Usando TMS para medir a excitabilidade motora durante a observação de ação

Neuropsychology

9.9K Visualizações

JoVE Logo

Privacidade

Termos de uso

Políticas

Pesquisa

Educação

SOBRE A JoVE

Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. Todos os direitos reservados