Name: transferring cognitive tasks between brain imaging modalities: implications for task design and results interpretation in fmri studies
Uploaded: 2014-09-22T14:00:00.000+00:00
Duration: 10 min 9 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Transferring Cognitive Tasks Between Brain Imaging Modalities: Implications for Task Design and Results Interpretation in fMRI Studies at JoVE.com

NOT: Çalışma protokolü RWTH Aachen Üniversitesi&#39;nde yerel İnsan Deneklerin Değerlendirme Kurulu tarafından onaylandı ve Helsinki Bildirisi&#39;ne uygun olarak yürütülmüştür. 1. Görev Tasarım <ol><li> Ilgi bilişsel / psikolojik yapısını araştırmak için uygun bir görev seçin. Hedef saptama yanıtları ve hedef tespiti konusunda dikkat etkilerini ölçmek için görsel acayip görev (Şekil 1) kullanın. Bu fMRI veri görev manipülasyon etkisi soruşturma sağlar. </li><li> Tuhaf görevin üç sürümlerini kullanın. <ol><li> Pasif sürümü: görsel uyaranlara gözlemlemek için konuyu isteyin. Herhangi bir tepki tespit etmeyin. </li><li> Sessiz sayısı sürümü: Hedef uyaranlara saymak için konuyu isteyin. Bu görev ve bu uyaranlara bir ayrışımı doğru yöneltmektedir gerektirir. </li><li> Sürümü Yanıt: Bir ta görünce bir tepki düğmeye basmak konuyu sorrYer uyarıcı. Bu görev dikkat, ayrımcılık süreçleri ve seçimi / hedef uyaranla bir tepki üretimini gerektirir. </li></ol></li><li> Sağlam bir yanıt için gereken çalışmaların uygun sayıda düşünün. FMRI ölçümlerde gürültü oranı sinyal nispeten düşüktür ve yanıtlar sayıda ilgi 9 etkilerini araştırmak amacıyla, ortalama gerektirir. Bu, kullanılan görev ve uyaran modalitesi bağlıdır. 200 denemeleri güçlü bir tepki ortaya çıkarmak için yeterli bir hedef deneylerdir 40 içerir, bu görev kullanılır. </li><li> Uyarıcının dizisi için zamanlamaları belirler. Uyaranların zamanlaması sunum hızı 10 değerlendirilmek üzere bir fMRI çalışmasında önemlidir. Uyaranın başlangıcından ve ölçülen beyin yanıtı (Şekil 2) arasındaki hemodinamik yanıt-gecikme düşünün. <ol><li> Zaman makul bir miktarda teslim yeterli uyaranlar arasında bir dengeyi korumak ve hemodinamik res yeterli örnekleme izinbaşlangıca dönüş de dahil olmak üzere, her uyarana Ponse. İndirme, yükleme ve optseq yazılımı çalıştırmak. Run optseq optimal çalışmalarda, uyarıcı süresi ve tarama parametreleri (tekrarlama zamanı ve hacimleri sayısı) sayısına dayalı deney boyunca denemeler dağıtmak. </li></ol></li><li> Konuya paradigma sunulması için uygun bir programa uyaranlara (önceden belirlenmiş) sırasını uygular. <ol><li> Uyaranlar, zamanlama ve yanıtları türü açısından paradigma ile ilgili tüm bilgileri belirtin. NOT: Her paradigma irade farklı yazılım paketleri gibi farklı gereksinimleri vardır çünkü Programlama detaylar burada sunulmamıştır. </li></ol></li><li> O tarayıcıdan bir tetikleyici ile başlayacak, böylece deneysel paradigma teslim edecek programı kurmak. Bu, elde edilen verilerde ve sunulan uyaranların dizisinin senkronizasyonu sağlar. </li></ol> 2. Kurulum Deneysel Çevre <ol><li> PrTarayıcı odası epare. Tarayıcı yatağa doğru kafa bobini alt kısmını bağlayın. Tarayıcı yatak ve yastıkları temiz koruyucu kapakları yerleştirin. </li><li> Bir elle tutulan cihaz kullanarak yanıtları konuya deneysel paradigma sunmak ve kaydetmek için bir görüntüleme aygıtı kullanın. Görüntü aygıtı ve &quot;&quot; elle tutulan bir cihazı kapatın. </li><li> Deneysel paradigma teslim ve günlük dosyası için bir ad sağlayacaktır yazılımını başlatın. Günlük dosyası uyaranların zamanlaması hakkında ve konuya tarafından yapılan tepkilerin bilgileri içerir. Verileri analiz etmek için bu bilgileri kullanın. </li><li> MR tarayıcı veritabanında konuyu kaydedin. Benzersiz bir kimlik numarasını kullanarak verileri kaydedecek. Gizlilik garanti veri ile öznenin adını tutmayın. </li><li> MR sekansları hazır ve ayarlanır çalıştırmak için emin olun. Aşağıdaki dizileri kullanın: yerelleştirici bobin, fu için bir EPI sekansı içinde deneklerin baş pozisyonu elde etmek için taramayüksek çözünürlüklü yapısal tarama için nctional görüntüleme ve MPRAGE. </li></ol> 3. Konu Geliş ve giriş tarayıcıya <ol><li> (Işe alma prosedürü sırasında, örneğin) deney öncesinde MRG ile kontrendikasyonlar için konuyu Ekran. <ol><li> Taramadan önce MR güvenlik talimatlarını sağlayın. (Eğitimli personel tarafından) konularda tarama gerçekleştirin. Deneklerin güvenliğini sağlamak. Onlar kalp pili gibi cihazlar yok, kendi vücudunda hiçbir metal ve diğer herhangi bir dışlama kriterlerine uymayan emin olun. </li></ol></li><li> Deneklerin Girişte tarama anketi kontrol ve geçmeden önce onların uyumluluğu doğrulamak. </li><li> Konuya deneysel prosedürü açıklamak ve soru sorma fırsatı sunuyoruz. Rıza ve veri koruma formlarını imzalamak için konuyu isteyin. </li><li> Deneme eğitim gerektiren karmaşık görevleri kapsar Eğer konu çalıştırmak bir uygulama gerçekleştirir önerilir g öncetarayıcıya meler. </li><li> Konu herhangi bir bozuk para, kemer, saat ve takı olmadan, ücretsiz metal olduğundan emin olun. Onaylandıktan sonra, tarayıcı odasında konuyu edelim. </li><li> Kulaklıklar giyen tarayıcı yatağına oturup konuyu isteyin. Burada kullanılan kulaklıklar tarama sırasında tarayıcıdan gürültüye karşı koruma sağlar ve aynı zamanda araştırmacı kontrol odasından konu ile doğrudan iletişim kurmalarını sağlar. Bazı tesislerde kulaklıklar konu ile iletişim için kullanılır. </li><li> Tarayıcı yatakta yatmak konuyu isteyin. Konuyu sırt ağrısını azaltmak için dizlerinizin altına gitmek için bir yastık sunuyoruz. Konunun konfor onların refahı ve veri kalitesi açısından önemlidir. Rahatsızlık sonucu Hareket görevin performansını etkileyecektir rahatsızlık nedeniyle görüntüleme verileri ve oyalama üzerinde olumsuz bir etkiye sahip olacaktır. </li><li> Kişinin başının üzerinde kafa bobinin üst kısmını yerleştirin ve konnektörleri takın. Hedefi217; uygun bir kafa bobin kafası. Deneklerin kaş boyunca kafa bobin üzerinde küçük işaretleyici hizalayın. Konu düz ve rahat yalan olduğundan emin olun. Bobin yüzeyi (burun basarak, örneğin) yüze temas etmemelidir. </li><li> Tarama sırasında baş hareketleri en aza indirmek için küçük yastıklar ile deneğin kafasını sabitleyin. Baş hareketleri verilerin kalitesi üzerinde olumsuz etkiye sahip. </li><li> Konu arkasındaki ekranda görüntülenen deneysel paradigma görmek için kafa bobin üstüne bir ayna yerleştirin. Tüm ekranı görebilirsiniz konuyu emin olun. Öznenin konumuna göre monte edilen ayna taşıyın. Gözlük ile konular MR uyumlu gözlük takmalıdır. En MR araştırma tesisleri uyumlu lensler veya gözlük var. Bu durumda, ayna tutan çerçeve üzerinde MR uyumlu lensleri. Konu tarayıcı odaya girmeden önce uygun bir lens gücünü belirler. </li><li> Konuyu acil çağrı butonu t verGerekirse o taramayı durdurmak. Konu düğme nerede olduğunu bilen ve onlar kolayca ulaşabilirsiniz emin olun. </li><li> Tarayıcının deliğinin girişinde konuyu taşıyın. Bu işlem sırasında gözlerini kapatmak için konuyu isteyin. Doğru pozisyon kurmaya kafa bobin üzerinde küçük işaretleri ile ışık hizalayın. </li><li> Display &#39;0 mm&#39; okur kadar tarayıcının deliğinin içine konuyu taşıyın. Bu konunun baş tarayıcının İzomerkez olduğu anlamına gelir. </li><li> Konuyu yanıtlama aygıtı uzat. </li></ol> 4. Deney Prosedürü <ol><li> Konu interkom üzerinden ve konu konforlu ve başlamak için hazır olduğunu deneyci duyabiliyorum olmadığını kontrol edin. </li><li> Tarayıcıya konu kafa pozisyonunu elde etmek için bir yerelleştirici tarama gerçekleştirin. Beyin bölümlerinde ölçümler yapılabilir belirlemek için geri kalan bütün ölçümlerin görüş alanını konumlandırmak için kullanın. </li><li> Ilk pyüksek çözünürlüklü yapısal tarama ERFORM. MPRAGE dizisi / programı açın ve görüş alanını yerleştirin. Tüm öznenin baş görüş alanı içinde olduğundan emin olun. MP-RAGE parametreleri: TR / TE = 2,250 / 3.03 msn, sapma açısı = 9 °, 176 sagittal kesitler, FOV 256 x 256 mm, 64 x 64 matris, Voksel boyutu 1 x 1 x 1 mm). </li><li> Konu tarama başlatmak ve daha sonra ölçüm başlayacak bildirin. </li><li> Fonksiyonel MRI tarama gerçekleştirin. <ol><li> Tarayıcı bilgisayarda EPI dizisini açın ve tüm beyni kapsayacak şekilde görüş alanını hizalayın. EPI parametreleri: 33 dilim, dilim kalınlığı 3 mm, FOV 200 x 200 mm, 64 x 64 matrix, tekrarlama zamanı 2.000 msn, eko süresi 30 msn, sapma açısı 79 °. </li><li> Tek bir hacim test ölçümü çalıştırın. Deneğin beyninin bütün (veya mümkün olduğunda çok) görüş alanı içinde yer alan olduğundan emin olun. NOT: Konular farklı şekiller ve kafaları (ve beyinleri) boyutları var. Bu nedenle, optimal olarak en alan konumlandırmakher konu için görüntüleyin. </li><li> Görüş alanında yerleştirilmiş bir sonraki ölçüm için aynı kalacak şekilde FMRI sekansı kopyalar. Bu durumda, ölçüm, 304 için gerekli miktarda sayısını girin. </li><li> Paradigma sunan yazılım, tarayıcıdan bir tetikleyici bekliyor emin olun. Yüklenir ve beklemek ayarlanabilir böylece paradigma tarayıcıdan bir tetikleyici olmadan başlamaz. </li><li> Deney başlamak üzere olduğunu konu bilgilendirin. Ölçümü başlatmak. </li><li> Paradigma sunan yazılım (bu tarayıcı tarafından tetiklenir yani) uygun zamanda başladığını kontrol edin. </li><li> Pasif. Tuhaf görevin üç versiyonu gerçekleştirin Kont ve cevap. </li><li> Çalışır güvencesini sağlamak için arasında konuya konuşun. Kendi konfor sağlamak. Konu izinleri çalışma ile devam etmek isteyin. Yaklaşan görevin konusunu öğretin. </li><li> İlk pasif c çalıştırmakondition hedef uyaranlar gerçekten hedef uyaranla edilir bilgisi olmadan gerçek pasif görüntüleme sağlamak. Sayım sırasını dengeliyor ve sipariş etkilerini önlemek için denekler genelinde koşullara cevap. </li></ol></li></ol> Deney 5. sonu <ol><li> Deney tarayıcı odaya girmek bitmiş olduğunu konuyu bilgilendirin. </li><li> Tarayıcı üzerinden konusunu kaydırın. </li><li> Kafa bobini ve yastıkları kaldırın. </li><li> Yavaş yavaş oturup konuyu isteyin. Onlar rahat olduğunuzda, konu ayağa ve tarayıcı odayı terk edebilirsiniz. </li><li> Deneyden sonra tamamlanması gereken herhangi bir anket / evrak yönetmek </li><li> Konuyu toparlayın: Bu deney öncesinde tam olarak mümkün değilse çalışmanın amaç ve amacı hakkında bir açıklama ile konuyu sunmak ve soru sorma fırsatı sunuyoruz </li></ol> 6. Veri Analizi <ol><li> Analyzi için uygun bir yazılım paketi kullanınng fMRI verileri. Her konu ve ayrı ayrı her durum için ilk seviye veri analizi yapın. NOT: fMRI veri analizi için FMRIB Yazılım Kütüphanesi (FEF) kullanın. </li><li> Daha fazla analiz için verileri hazırlamak için standart ön işlem adımları uygulayın. NOT: Hareket düzeltme, dilim zamanlama düzeltme, yapısal ve fonksiyon bilgisi, uzaysal düzgünleştirme, üstgeçer zamansal filtreleme coregistration, standart (örneğin, MNI) uzaya bireyin normalleşme: aşağıdaki adımları uygulayın. FMRI bu adımların bir özetini bulacaksınız Huettel vd, (2008) 9 ve Jezzard vd, (2001) 11 ders kitapları. Ön işlem adımları gerçekleştirmek için nasıl ilgili özel bilgiler web sitesinde ve her yazılım paketi için destekleyici belgelerde mevcuttur. </li><li> İstatistiksel analiz için tüm olayların başlangıcı sürelerini ve sürelerini belirtmek. Bu açıklayıcı değişkenler (AGH), ya da önsavının denir. </li><li> Belirlemek için kontrastlar ayarlayınhangi AGH karşılaştırılmıştır. Hedef&gt; hedef olmayan uyaranlara: Aşağıdaki kontrastını ayarlamak hedef uyarana tespiti özgü BOLD aktivasyonunun belirlenmesi. NOT: İsteğe bağlı olarak diğer zıtlıkları kullanın: Başlangıçta karşı hedef uyaranlara; temel karşı hedef olmayan uyaranlar; hedef uyaranlara&gt; hedef olmayan uyaranlar; hedef olmayan uyaranlara&gt; hedef uyaranlar </li><li> Her konu ve ayrı ayrı her durum için ilk düzeyde istatistiksel analiz gerçekleştirin. Analiz çıktısı, ilgili kontrast her biri için aktif beyin bölgelerini göstermektedir. </li><li> Üç ikinci bir seviyede kullanarak koşulları veya grup düzeyi karşılaştırın, analiz eder. Grup düzeyinde analizi için girdi olarak ilk seviye analiz çıkışını kullanın. NOT: Orijinal kağıdın 7 hedef koşulları arasındaki farklar ise&gt; aşağıdaki karşıtlıkları içeren üçe katlanması İki Grup Farkı tasarım kullanılarak sık kontrast: sayımı&gt; cevap, pasif&gt;, pasif&gt; cevap sayısı.Bu zıtlıklar üç farklı yanıt modalitelerde bilişsel süreçlerinde farklılık ile ilişkili beyin aktivitesini ortaya koymaktadır. </li></ol>

<ol>
	<li>Squires, N. K., Squires, K. C., Hillyard, S. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Two+varieties+of+long-latency+positive+waves+evoked+by+unpredictable+auditory+stimuli+in+man.">Two varieties of long-latency positive waves evoked by unpredictable auditory stimuli in man.</a> Electroencephalography and clinical neurophysiology. 38, 387-401 (1975).</li><li>Polich, J., Criado, 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=Neuropsychology+and+neuropharmacology+of+P3a+and+P3b.">Neuropsychology and neuropharmacology of P3a and P3b.</a> International journal of psychophysiology : official journal of the International Organization of Psychophysiology. 60, 172-185 (2006).</li><li>Turetsky, B. I., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Neurophysiological+endophenotypes+of+schizophrenia:+the+viability+of+selected+candidate+measures.">Neurophysiological endophenotypes of schizophrenia: the viability of selected candidate measures.</a> Schizophrenia bulletin. 33, 69-94 (2007).</li><li>Mobascher, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+P300+event-related+potential+and+smoking--a+population-based+case-control+study.">The P300 event-related potential and smoking--a population-based case-control study.</a> International journal of psychophysiology : official journal of the International Organization of Psychophysiology. 77, 166-175 (2010).</li><li>Li, L., Gratton, C., Fabiani, M., Knight, R. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Age-related+frontoparietal+changes+during+the+control+of+bottom-up+and+top-down+attention:+an+ERP+study.">Age-related frontoparietal changes during the control of bottom-up and top-down attention: an ERP study.</a> Neurobiology of aging. 34, 477-488 (2013).</li><li>Kirino, E., Belger, A., Goldman-Rakic, P., McCarthy, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Prefrontal+activation+evoked+by+infrequent+target+and+novel+stimuli+in+a+visual+target+detection+task:+An+event-related+functional+magnetic+resonance+imaging+study.">Prefrontal activation evoked by infrequent target and novel stimuli in a visual target detection task: An event-related functional magnetic resonance imaging study.</a> Journal of Neuroscience. 20, 6612-6618 (2000).</li><li>Warbrick, T., Reske, M., Shah, N. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Do+EEG+paradigms+work+in+fMRI?+Varying+task+demands+in+the+visual+oddball+paradigm:+Implications+for+task+design+and+results+interpretation.">Do EEG paradigms work in fMRI? Varying task demands in the visual oddball paradigm: Implications for task design and results interpretation.</a> Neuroimage. 77, 177-185 (2013).</li><li>Warbrick, T., Arrubla, J., Boers, F., Neuner, I., Shah, N. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Attention+to+Detail:+Why+Considering+Task+Demands+Is+Essential+for+Single-Trial+Analysis+of+BOLD+Correlates+of+the+Visual+P1+and+N1.">Attention to Detail: Why Considering Task Demands Is Essential for Single-Trial Analysis of BOLD Correlates of the Visual P1 and N1.</a> J Cogn Neurosci. 26, 529-542 (2014).</li><li>Huettel, S. A., Song, A. W., McCarthy, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Functional magnetic resonance imaging. , (2008).</li><li>Miezin, F. M., Maccotta, L., Ollinger, J. M., Petersen, S. E., Buckner, R. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Characterizing+the+hemodynamic+response:+effects+of+presentation+rate,+sampling+procedure,+and+the+possibility+of+ordering+brain+activity+based+on+relative+timing.">Characterizing the hemodynamic response: effects of presentation rate, sampling procedure, and the possibility of ordering brain activity based on relative timing.</a> Neuroimage. 11, 735-759 (2000).</li><li>Jezzard, P., Matthews, P. M., Smith, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Functional Magnetic Resonance Imaging: An Introduction to Methods. , (2001).</li></ol>

The authors have nothing to disclose.

Biz görevi manipüle sayımı BOLD aktivasyon farklı desen görsel acayip görev sonuçlarında talep ve koşullara cevap olduğunu göstermektedir. Uygunsuz atanmış olurdu her durumda sorumlu bölgelerin bazı fonksiyonel rolleri karşılaştırma için mevcut olmamıştır görevin üç sürümleri veri vardı. Veri yorumlama Bu belirsizlik mutlaka görevin başka bir görüntüleme yöntemi deneysel paradigmalar aktarırken özel olarak değerlendirilmesi için gereğinin altını, kökeni vard?...

Bilişsel Sinirbilim yöntemleri geliştirmek gibi, kurulan deneysel görevler gelişmekte olan beyin görüntüleme yöntemleri ile kullanılır. (Örneğin, farklı hafıza alt-bileşenler) davranışsal etki ve belirli Tarama işlevleri için uygun deneysel görevler araştırılmıştır en nöropsikolojik kavramlar geliştirilmiş ve test edilmiştir beri bu mantıklı bir ilerlemedir. Yeni teknoloji bu davranışsal gözlemler nöral temelleri kanıt ortaya çıktığı gibi yeni beyin görüntüleme yöntemleri ile aranır. Basitçe görüntüleme çalışmaları için iyi çalışılmış davranışsal görevleri çizmek için cazip olsa da, birçok önemli uyarılar dikkate alınmalıdır. Bir önemli, sık sık ihmal olsa da, göz başka davranışsal kanıt soruşturma için en uygun görüntüleme tekniğinin kullanılmasıdır. Bilişsel nörobilim ve psikoloji açısından nöral activ anlayışımızı geliştirmek için pek çok beyin görüntüleme yöntemleri vardırSığ ilgi kavramları altında yatan; örnek elektroensefalografi (EEG), manyetoensefalografi (MEG), transkranial manyetik stimülasyon (TMS), fonksiyonel manyetik rezonans görüntüleme (fMRI) ve pozitron emisyon tomografisi (PET). Tüm bu yöntemlerin avantajları, dezavantajları ve uygun uygulamalar var. İşte bir fMRI deneyi davranışsal ve EEG deneylerinde uzun bir geçmişi olan bir paradigma transfer olarak kabul edilir. EEG algısal ve bilişsel süreçleri ile ilişkili sinir yanıtları araştırmak için yıllardır kullanılmaktadır. Gibi birçok paradigmalar bu yöntem ile kullanılmak için geliştirilmiş olan ve zamanla gelişmiştir. Fonksiyonel MR bilişsel nörobilim daha son zamanlarda ortaya bir tekniktir ve bu fMRI kullanılan EEG araştırma içinde geliştirilen bazı paradigmalar yol açmıştır. Yeni teknikler EEG deneylerden bilgi tabanı üzerine inşa etmek mantıklı bir adım ama yine de bazı önemli noktalar transferi ihmal edilebilir. Tekniklerçok farklı re ve görevleri buna göre dizayn edilmesi gerekir. Bu yöntem özellikle, nasıl çalıştığını ve bilgi gerektirir, paradigmanın potansiyel modülasyonlarının alınan tedbirleri etkileyecektir kullanılır nasıl. FMRI deney tasarımı hakkında daha fazla bilgi için, ilgilenen okuyucu aşağıdaki linke yönlendirilir <a href="http://imaging.mrc-cbu.cam.ac.uk/imaging/DesignEfficiency">http://imaging.mrc-cbu.cam.ac.uk/imaging/DesignEfficiency</a> . Görev tasarım fMRI çevreye EEG araştırma için geliştirilen bir paradigma aktarılması bağlamında ele alınacaktır. Bu yazının amaçları şunlardır: i) kısaca fMRI tanımlamak ve kullanımı bilişsel nörobilim uygun olduğunda etmek; ii) görev tasarım bu görevi başka bir görüntüleme yöntemi ödünç özellikle bir fMRI deneyi, sonuçlarını etkileyebilir nasıl göstermek için; ve iii) fMRI deney gerçekleştirme pratik yönlerini açıklamak. Fonksiyonel MR artık yaygın olarak kullanılabilir teknigi olduğunuique ve gibi bilişsel nörobilim kullanılan yaygın bir yöntemdir. Tekniği fMRI avantajları ve dezavantajları mevcut diğer tekniklere göre düşünülmesi gereken belirli bir deney için uygun olup olmadığı konusunda bir karar için. Yöntemin bir dezavantajı, bunun yerine hemodinamik yanıtın konvolüsyon bu metabolik yanıt (oksijen gereksinimi) nöral aktivitenin bir bağıntısı olduğunu gösterdi, bu nöral aktivitenin doğrudan bir ölçüsüdür olmadığıdır. Böylece zamansal çözünürlüğü ölçülen elektrik sinyali altta yatan nöronal aktivitenin yerine bir metabolik yanıtın daha yakın olan, örneğin, elektrofizyoloji kıyasla zayıftır. EEG fMRI saniye için bir çözünürlüğe göre milisaniye için bir zamansal çözünürlüğe sahip. Bununla birlikte, fonksiyonel MR ana avantajı tekniğin uzaysal çözünürlüğü çok iyi olmasıdır. Ayrıca, invaziv olmayan ve bu nedenle konular gibi eş gibi maddeler yutmayın gerekmezntrast maddeleri veya pozitron emisyon tomografisi (PET) durumda olurdu gibi radyasyona maruz kalmak. Bu nedenle, beyin bölgelerinde FMRI algılama, biliş ve davranışı ile ilgili olan araştıran deneyler için uygun bir yöntemdir. Bu yazıda görsel acayip paradigma fMRI (ayrıntılar için bakınız Şekil 1) için köklü bir EEG-görevin transferi için bir örnek olarak alınır. Bu sorunlar için diğer paradigmaları kullanıldığında aynı zamanda sonuç ve veri yorumlama etkileyebilir tartışılan ve teknik olarak, tüm fonksiyonel manyetik rezonans deney tasarımında dikkat edilmesi gerektiği not edilmelidir. Tuhaf paradigma sık sık dikkat değerlendirmek ve algılama performansı hedef psikoloji ve bilişsel nörobilim kullanılır. Paradigma, özellikle, EEG araştırma geliştirilen olaya ilişkin potansiyeller (ERP), sözde P300 bileşeni 1 araştırılması için. P300 hedef tespiti temsil ve tanınması üzerine ortaya çıkarmasanadir bir hedef 1 uyaran. P300 şizofreni ve akrabaları 3, ağır sigara içenlerde 4 ve yaşlanan nüfus 5 ile bilişsel ve klinik etki 2, örneğin hasta bir dizi genelinde çalışmalarda kullanılmaktadır. Acayip paradigma (ve paradigma tarafından ortaya P300) sağlam ve farklı hastalık devletler tarafından modüle olduğu göz önüne alındığında, farklı görüntüleme yöntemleri karşısında onun transferi kaçınılmaz oldu. Diğer bilişsel kavramları çok sayıda tarama FMRI araştırmanın gösterdiği gibi tuhaf bir fonksiyonel manyetik rezonans ölçümü sırasında beyin görülen yaygın aktivasyonu, çok kognitif fonksiyonların sonucu olduğu bilinmektedir. Aktivasyon desen Bu yaygın doğası zor beyin bölgeleri deneyci ilgi olmasından dolayı belirli bir görev manipülasyonlar veya grup farklılıklarına fazla aktif (veya daha az) hangi belirlemek için yapar. Özellikle, bu AÇTI gözlemlenen farklılıkların olup olmadığı belli değilaktifleştirilmiş ara dikkat ilgili işlemlere, algılama kendisini hedef ile ilgili olup olmadığı veya bu tür bir motor yan üretimine ilişkin devam eden çalışma hafıza işlemleri veya işlemler gibi diğer görev talep ilişkilidir. Ölçülen etkinlik için fonksiyon verme işlemi ilgi (hedef tespiti) bilişsel bileşeni tuhaf görev (P300) açık serebral tepki olarak ölçülür EEG etki daha kolaydır. Bununla birlikte, sinirbilimciler yerine alternatif açıklamalar ekarte etmek için çaba koyarak daha, kendi hipotez ve deney lehine bulgularını yorumlama eğiliminde. Çoğu deneyler, ancak, doğal olarak bu önemli soruları çözmek mümkün olmayacaktır - tarama zamanı pahalı - biz ayrıntılı planlama ve paradigmaların pilot testleri için iddia neden olduğu. Beyin bölgeleri ve bilişsel bileşenleri arasında doğrudan bir bağlantı, aynı zamanda tuhaf paradigmanın doğasını kurarak, bu zorluğunun yanı sırafMRI aktarılıyor olası diğer metodolojik konular sunuyor. Örneğin, bir hedef uyaranın tespiti, genellikle bir yanıt tuşu ile gösterilir. Bu deneyci yanıtların doğruluğunu ve hızını kaydetmek için ancak bu uyaranlara yanıt da hedef FMRI KALIN yanıtı etkileyebilir sağlar. Uyarıcı-kilitli fMRI aktivasyon üzerindeki düğmeye basın etkileri için gerekli motor aksiyon sadece birkaç yüz milisaniye hedef uyaranın sunumunda sonra olur olduğunu verilmiştir. Bu örnek, aynı şekilde beyin ve motor tepkilerine hazırlanmasında yer alan bölgelerde yanlış hedef uyaran saptanmasında etkili olduğu varsayılan olabilir için, aktif hale getirme yorumlanması etkileyebilir ve benzeri. Bu motor yanıtların güvenerek değil, hedef tespiti dolaylı önlemler, alınır, bu sayede metodolojik değişiklikler yol açmıştır. Örneğin, hedef sayım uyarıcılar emin denekler Attenti korumak için bir yol olarak 6 önerilmiştirgörev üzerinde; çalışmaların sayısı bir konu nasıl dikkatsiz gösterebilir kaçırdı. Görevin sonunda sayılmıştır uyaranların sayısını Raporlama de deneyci özne doğru görevi yerine kontrol anlamına gelir. Üçüncü bir alternatif konusu doğal hedef tespit benzeri bir yanıt ortaya çıkarmak için kabul edilir tepki ile ilgili bir talimat ve bir hedef uyaran yenilik verilen bir tam pasif görev tasarım kullanmaktır. Görevlerin bilişsel ve motor talepler 7,8 farklı olduğundan uyaranlara ve temel tasarım aynı türünü kullanarak görevin bu sürümler rağmen, görevin her varyasyon sonucunda aktivasyon paterni farklı olacaktır. Örneğin, pasif görüntüleme sırasında gerekli olmayacak akılda hedef uyarana geçerli sayısını tutan, örneğin hedef uyaranlara sayma katılan bellek süreçlerini, çalışma olacak. Pasif tuhaf görevin İşte bu 3 sürümleri, saymak, birnd yanıt görev gereksinimleri bu değişiklikler için hesap ve sonuçların uygun yorumlanmasına izin nasıl dikkatli görev tasarım ve uygulama göstermek için kullanılır.

<table><tbody><tr><td>Magnetom Tim Trio 3 T MRI scanner</td><td>Siemens Medical Solutions, Erlangen, Germany&amp;nbsp;</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Presentation version 14.8</td><td>Neurobehavioural system, Albany, CA, USA</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Lumitouch device</td><td>Photon Control Inc, Burnaby, BC, Canada</td><td></td><td>This device is no longer produced by the manufacturer. Alternative MR compatible response devices are available.</td></tr><tr><td>TFT display</td><td>Apple, Cupertino, CA, USA</td><td>30 inch cinema display</td><td>The screen was custom modified in-house to be MR compatible. However, a number of MR compatible screens are available on the market.</td></tr><tr><td>Optseq</td><td></td><td>surfer.nmr.mgh.harvard.edu/optseq</td><td>program for determining optimal stimulus timing for rapid event related designs</td></tr><tr><td>FMRIB software library (FSL)</td><td>FMRIB, Oxford</td><td>http://fsl.fmrib.ox.ac.uk/fsl/fslwiki/</td><td>Other software tools are available for analyzing fMRI data, for example SPM, AFNI and Brain Voyager.</td></tr></tbody></table>

transferring cognitive tasks between brain imaging modalities: implications for task design and results interpretation in fmri studies

As cognitive neuroscience methods develop, established experimental tasks are used with emerging brain imaging modalities. Here transferring a paradigm (the visual oddball task) with a long history of behavioral and electroencephalography (EEG) experiments to a functional magnetic resonance imaging (fMRI) experiment is considered. The aims of this paper are to briefly describe fMRI and when its use is appropriate in cognitive neuroscience; illustrate how task design can influence the results of an fMRI experiment, particularly when that task is borrowed from another imaging modality; explain the practical aspects of performing an fMRI experiment. It is demonstrated that manipulating the task demands in the visual oddball task results in different patterns of blood oxygen level dependent (BOLD) activation. The nature of the fMRI BOLD measure means that many brain regions are found to be active in a particular task. Determining the functions of these areas of activation is very much dependent on task design and analysis. The complex nature of many fMRI tasks means that the details of the task and its requirements need careful consideration when interpreting data. The data show that this is particularly important in those tasks relying on a motor response as well as cognitive elements and that covert and overt responses should be considered where possible. Furthermore, the data show that transferring an EEG paradigm to an fMRI experiment needs careful consideration and it cannot be assumed that the same paradigm will work equally well across imaging modalities. It is therefore recommended that the design of an fMRI study is pilot tested behaviorally to establish the effects of interest and then pilot tested in the fMRI environment to ensure appropriate design, implementation and analysis for the effects of interest.

Uyarımı yapılabilmesi ve analiz yöntemi görsel tuhaf görevi ile ilişkili beyin bölgelerinde KALIN aktivasyonu ortaya çıkarmıştır. Hedef&gt; hedef olmayan kontrast pasif durum için aktivasyonunu ortaya ama sayımı ve yanıt (Şekil 3) hem de aktivasyon ortaya yaptı. Şekil 3&#39;te sunulan veriler, sayısı niteliksel bir karşılaştırma ve koşullara cevap ve görevin her versiyonu tek başına gerçekleştirildi takdirde etkinleştirme desenler nasıl görüneceğini ...

Watch this Scientific Journal Video about Transferring Cognitive Tasks Between Brain Imaging Modalities: Implications for Task Design and Results Interpretation in fMRI Studies at JoVE.com

Transferring Cognitive Tasks Between Brain Imaging Modalities: Implications for Task Design and Results Interpretation in fMRI Studies

Transferring a paradigm with a history of use in EEG experiments to an fMRI experiment is considered. It is demonstrated that manipulating the task demands in the visual oddball task resulted in different patterns of BOLD activation and illustrated how task design is crucial in fMRI experiments.

Beyin Görüntüleme Yöntemlerinin Arasında Bilişsel Görevler aktarma: fMRI Çalışmaları Görev Tasarım Etkileri ve Sonuçları Yorumlama

As cognitive neuroscience methods develop, established experimental tasks are used with emerging brain imaging modalities. Here transferring a paradigm ...

transferring-cognitive-tasks-between-brain-imaging-modalities

Research

JoVE Journal

Behavior

13.1K Görüntüleme.  Research Centre Jülich GmbH. Transferring a paradigm with a history of use in EEG experiments to an fMRI experiment is considered. It is demonstrated that manipulating the task demands in the visual oddball task resulted in different patterns of BOLD activation and illustrated how task design is crucial in fMRI experiments.

Video: Transferring Cognitive Tasks Between Brain Imaging Modalities: Implications for Task Design and Results Interpretation in fMRI Studies

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

The ability to adjust behavior to sudden changes in the environment develops gradually in childhood and adolescence. For example, in the Dimensional Change Card Sort task, participants switch from sorting cards one way, such as shape, to sorting them a different way, such as color. Adjusting behavior in this way exacts a small performance cost, or switch cost, such that responses are typically slower and more error-prone on switch trials in which the sorting rule changes as compared to repeat trials in which the sorting rule remains the same. The ability to flexibly adjust behavior is often said to develop gradually, in part because behavioral costs such as switch costs typically decrease with increasing age. Why aspects of higher-order cognition, such as behavioral flexibility, develop so gradually remains an open question. One hypothesis is that these changes occur in association with functional changes in broad-scale cognitive control networks. On this view, complex mental operations, such as switching, involve rapid interactions between several distributed brain regions, including those that update and maintain task rules, re-orient attention, and select behaviors. With development, functional connections between these regions strengthen, leading to faster and more efficient switching operations. The current video describes a method of testing this hypothesis through the collection and multivariate analysis of fMRI data from participants of different ages.

This video presents a method of examining age-related changes in functional connectivity of cognitive control networks engaged by targeted tasks/processes. The technique is based on multi-variate analysis of fMRI data.

Boyutsal Değişim Kartı Sıralama Performans ile Bilişsel Kontrol Ağları Associated Fonksiyonel Bağlantı yaşa bağlı farklılıklar araştırılması için Bir Yöntem

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

Davranış

Transcranial Direct Current Stimulation and Simultaneous  Functional Magnetic Resonance Imaging

Transcranial direct current stimulation (tDCS) is a noninvasive brain stimulation technique that uses weak electrical currents administered to the scalp to manipulate cortical excitability and, consequently, behavior and brain function. In the last decade, numerous studies have addressed short-term and long-term effects of tDCS on different measures of behavioral performance during motor and cognitive tasks, both in healthy individuals and in a number of different patient populations. So far, however, little is known about the neural underpinnings of tDCS-action in humans with regard to large-scale brain networks. This issue can be addressed by combining tDCS with functional brain imaging techniques like functional magnetic resonance imaging (fMRI) or electroencephalography (EEG).
In particular, fMRI is the most widely used brain imaging technique to investigate the neural mechanisms underlying cognition and motor functions. Application of tDCS during fMRI allows analysis of the neural mechanisms underlying behavioral tDCS effects with high spatial resolution across the entire brain. Recent studies using this technique identified stimulation induced changes in task-related functional brain activity at the stimulation site&#160;and also in more distant brain regions, which were associated with behavioral improvement. In addition, tDCS administered during resting-state fMRI allowed identification of widespread changes in whole brain functional connectivity.
Future studies using this combined protocol should yield new insights into the mechanisms of tDCS action in health and disease and new options for more targeted application of tDCS in research and clinical settings. The present manuscript describes this novel technique in a step-by-step fashion, with a focus on technical aspects of tDCS administered during fMRI.

Transcranial direct current stimulation (tDCS) is a noninvasive brain stimulation technique. It has successfully been used in basic research and clinical settings to modulate brain function in humans. This article describes the implementation of tDCS and simultaneous functional magnetic resonance imaging (fMRI), to investigate the neural basis of tDCS effects.

Transkranyal Doğru Akım Uyarım ve Simultane Fonksiyonel Manyetik Rezonans Görüntüleme

Transcranial direct current stimulation (tDCS) is a noninvasive brain stimulation technique that uses weak electrical currents administered to the scalp ...

Combining Transcranial Magnetic Stimulation and fMRI to Examine the Default Mode Network

The default mode network is a group of brain regions that are active when an individual is not focused on the outside world and the brain is at "wakeful rest."1,2,3 It is thought the default mode network corresponds to self-referential or "internal mentation".2,3
It has been hypothesized that, in humans, activity within the default mode network is correlated with certain pathologies (for instance, hyper-activation has been linked to schizophrenia 4,5,6 and autism spectrum disorders 7 whilst hypo-activation of the network has been linked to Alzheimer's and other neurodegenerative diseases 8). As such, noninvasive modulation of this network may represent a potential therapeutic intervention for a number of neurological and psychiatric pathologies linked to abnormal network activation. One possible tool to effect this modulation is Transcranial Magnetic Stimulation: a non-invasive neurostimulatory and neuromodulatory technique that can transiently or lastingly modulate cortical excitability (either increasing or decreasing it) via the application of localized magnetic field pulses.9
In order to explore the default mode network's propensity towards and tolerance of modulation, we will be combining TMS (to the left inferior parietal lobe) with functional magnetic resonance imaging (fMRI). Through this article, we will examine the protocol and considerations necessary to successfully combine these two neuroscientific tools.

In this article, we examine the methodology and considerations relevant to the combination of TMS and fMRI to examine the effects of brain stimulation on the default network.

Varsayılan Modu Ağ inceleyin Transkraniyal Manyetik Uyarım ve fMRI birleştiren

The default mode network is a group of brain regions that are active when an individual is not focused on the outside world and the brain is at "wakeful ...

Nörobilim

Brain Imaging Investigation of the Neural Correlates of Observing Virtual Social Interactions

The ability to gauge social interactions is crucial in the assessment of others&#x2019; intentions. Factors such as facial expressions and body language affect our decisions in personal and professional life alike 1. These "friend or foe" judgements are often based on first impressions, which in turn may affect our decisions to "approach or avoid". Previous studies investigating the neural correlates of social cognition tended to use static facial stimuli 2. Here, we illustrate an experimental design in which whole-body animated characters were used in conjunction with functional magnetic resonance imaging (fMRI) recordings. Fifteen participants were presented with short movie-clips of guest-host interactions in a business setting, while fMRI data were recorded; at the end of each movie, participants also provided ratings of the host behaviour. This design mimics more closely real-life situations, and hence may contribute to better understanding of the neural mechanisms of social interactions in healthy behaviour, and to gaining insight into possible causes of deficits in social behaviour in such clinical conditions as social anxiety and autism 3.

This article demonstrates an experimental design in which whole-body animated characters are used in conjunction with functional magnetic resonance imaging (fMRI) to investigate the neural correlates of observing virtual social interactions.

Sanal Sosyal Etkileşimleri Gözlem Sinir Bağlantılı Beyin Görüntüleme İncelenmesi

The ability to gauge social interactions is crucial in the assessment of others&#x2019; intentions. Factors such as facial expressions and body language ...

Brain Imaging Investigation of the Impairing Effect of Emotion on Cognition

Emotions can impact cognition by exerting both enhancing (e.g., better memory for emotional events) and impairing (e.g., increased emotional distractibility) effects (reviewed in 1). Complementing our recent protocol 2 describing a method that allows investigation of the neural correlates of the memory-enhancing effect of emotion (see also 1, 3-5), here we present a protocol that allows investigation of the neural correlates of the detrimental impact of emotion on cognition. The main feature of this method is that it allows identification of reciprocal modulations between activity in a ventral neural system, involved in 'hot' emotion processing (HotEmo system), and a dorsal system, involved in higher-level 'cold' cognitive/executive processing (ColdEx system), which are linked to cognitive performance and to individual variations in behavior (reviewed in 1). Since its initial introduction 6, this design has proven particularly versatile and influential in the elucidation of various aspects concerning the neural correlates of the detrimental impact of emotional distraction on cognition, with a focus on working memory (WM), and of coping with such distraction 7,11, in both healthy 8-11 and clinical participants 12-14.

We present a protocol that allows investigation of the neural mechanisms mediating the detrimental impact of emotion on cognition, using functional magnetic resonance imaging. This protocol can be used with both healthy and clinical participants.

Biliş üzerine Duygu bozarak Etkisi Beyin Görüntüleme İncelenmesi

Emotions can impact cognition by exerting both enhancing (e.g., better memory for emotional events) and impairing (e.g., increased emotional ...

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

The aim of this methods paper is to describe how to implement a neuroimaging technique to examine complementary brain processes engaged by two similar tasks. Participants' behavior during task performance in an fMRI scanner can then be correlated to the brain activity using the blood-oxygen-level-dependent signal. We measure behavior to be able to sort correct trials, where the subject performed the task correctly and then be able to examine the brain signals related to correct performance. Conversely, if subjects do not perform the task correctly, and these trials are included in the same analysis with the correct trials we would introduce trials that were not only for correct performance. Thus, in many cases these errors can be used themselves to then correlate brain activity to them. We describe two complementary tasks that are used in our lab to examine the brain during suppression of an automatic responses: the stroop1 and anti-saccade tasks. The emotional stroop paradigm instructs participants to either report the superimposed emotional 'word' across the affective faces or the facial 'expressions' of the face stimuli1,2. When the word and the facial expression refer to different emotions, a conflict between what must be said and what is automatically read occurs. The participant has to resolve the conflict between two simultaneously competing processes of word reading and facial expression. Our urge to read out a word leads to strong 'stimulus-response (SR)' associations; hence inhibiting these strong SR's is difficult and participants are prone to making errors. Overcoming this conflict and directing attention away from the face or the word requires the subject to inhibit bottom up processes which typically directs attention to the more salient stimulus. Similarly, in the anti-saccade task3,4,5,6, where an instruction cue is used to direct only attention to a peripheral stimulus location but then the eye movement is made to the mirror opposite position. Yet again we measure behavior by recording the eye movements of participants which allows for the sorting of the behavioral responses into correct and error trials7 which then can be correlated to brain activity. Neuroimaging now allows researchers to measure different behaviors of correct and error trials that are indicative of different cognitive processes and pinpoint the different neural networks involved.

The goal of our research is to correlate behavior to brain activity. Accurate behavioral measures and imaging techniques allow us to elucidate brain-behavior relationships.

İnsan Prefrontal Korteks gelen fMRI Sinyallerine Davranışsal Tepkiler ilişkilendirilmesi: Görev Analizi Bilişsel Süreçler incelenmesi

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

Simultaneous Data Collection of fMRI and fNIRS Measurements Using a Whole-Head Optode Array and Short-Distance Channels

Functional near-infrared spectroscopy (fNIRS) is a portable neuroimaging methodology, more robust to motion and more cost-effective than functional magnetic resonance imaging (fMRI), which makes it highly suitable for conducting naturalistic studies of brain function and for use with developmental and clinical populations. Both fNIRS and fMRI methodologies detect changes in cerebral blood oxygenation during functional brain activation, and prior studies have shown high spatial and temporal correspondence between the two signals. There is, however, no quantitative comparison of the two signals collected simultaneously from the same subjects with whole-head fNIRS coverage. This comparison is necessary to comprehensively validate area-level activations and functional connectivity against the fMRI gold standard, which in turn has the potential to facilitate comparisons of the two signals across the lifespan. We address this gap by describing a protocol for simultaneous data collection of fMRI&#160;and fNIRS signals that: i) provides whole-head fNIRS coverage; ii) includes short-distance measurements for regression of the non-cortical, systemic physiological signal; and iii) implements two different methods for optode-to-scalp co-registration of fNIRS measurements. fMRI and fNIRS data from three subjects are presented, and recommendations for adapting the protocol to test developmental and clinical populations are discussed. The current setup with adults allows scanning sessions for an average of approximately 40 min, which includes both functional and structural scans. The protocol outlines the steps required to adapt the fNIRS equipment for use in the magnetic resonance (MR) environment, provides recommendations for both data recording and optode-to-scalp co-registration, and discusses potential modifications of the protocol to fit the specifics of the available MR-safe fNIRS system. Representative subject-specific responses from a flashing-checkerboard task illustrate the feasibility of the protocol to measure whole-head fNIRS signals in the MR environment. This protocol will be particularly relevant for researchers interested in validating fNIRS signals against fMRI across the lifespan.

We present a method for simultaneously collecting fMRI and fNIRS signals from the same subjects with whole-head fNIRS coverage. The protocol has been tested with three young adults and can be adapted for data collection for developmental studies and clinical populations.

Tüm kafa optode dizisi ve kısa mesafeli kanallar kullanılarak fMRI ve fNIRS ölçümlerinin eş zamanlı veri toplanması

Functional near-infrared spectroscopy (fNIRS) is a portable neuroimaging methodology, more robust to motion and more cost-effective than functional ...

Concurrent EEG and Functional MRI Recording and Integration Analysis for Dynamic Cortical Activity Imaging

Electroencephalography (EEG) and functional magnetic resonance imaging (fMRI) are two of the fundamental noninvasive methods for identifying brain activity. Multimodal methods have sought to combine the high temporal resolution of EEG with the spatial precision of fMRI, but the complexity of this approach is currently in need of improvement. The protocol presented here describes the recently developed spatiotemporal fMRI-constrained EEG source imaging method, which seeks to rectify source biases and improve EEG-fMRI source localization through the dynamic recruitment of fMRI sub-regions. The process begins with the collection of multimodal data from concurrent EEG and fMRI scans, the generation of 3D cortical models, and independent EEG and fMRI processing. The processed fMRI activation maps are then split into multiple priors, according to their location and surrounding area. These are taken as priors in a two-level hierarchical Bayesian algorithm for EEG source localization. For each window of interest (defined by the operator), specific segments of the fMRI activation map will be identified as active to optimize a parameter known as model evidence. These will be used as soft constraints on the identified cortical activity, increasing the specificity of the multimodal imaging method by reducing cross-talk and avoiding erroneous activity in other conditionally active fMRI regions. The method generates cortical maps of activity and time-courses, which may be taken as final results, or used as a basis for further analyses (analyses of correlation, causation, etc.) While the method is somewhat limited by its modalities (it will not find EEG-invisible sources), it is broadly compatible with most major processing software, and is suitable for most neuroimaging studies.

An EEG-fMRI multimodal imaging method, known as the spatiotemporal fMRI-constrained EEG source imaging method, is described here. The presented method employs conditionally-active fMRI sub-maps, or priors, to guide EEG source localization in a manner that improves spatial specificity and limits erroneous results.

Eşzamanlı EEG ve fonksiyonel MRI kayıt ve entegrasyon analiz dinamik Kortikal faaliyet görüntüleme için

Electroencephalography (EEG) and functional magnetic resonance imaging (fMRI) are two of the fundamental noninvasive methods for identifying brain ...

Biyoloji

Motor Maps

Source: Laboratories of Jonas T. Kaplan and Sarah I. Gimbel&#8212;University of Southern California
One principle of brain organization is the topographic mapping of information. Especially in sensory and motor cortices, adjacent regions of the brain tend to represent information from adjacent parts of the body, resulting in maps of the body expressed on the surface of the brain. The primary sensory and motor maps in the brain surround a prominent sulcus known as the central sulcus. The cortex anterior to the central sulcus is known as the precentral gyrus and contains the primary motor cortex, while the cortex posterior to the central sulcus is known as the postcentral gyrus and contains the primary sensory cortex (Figure 1).
<img alt="Figure 1" src="/files/ftp_upload/10175/10175fig1.jpg" /> 
Figure 1: Sensory and motor maps around the central sulcus. The primary motor cortex, which contains a motor map of the body&#39;s effectors, is anterior to the central sulcus, in the precentral gyrus of the frontal lobe. The primary somesthetic (sensory) cortex, which receives touch, pain, and temperature information from the external parts of the body, is located posterior to the central sulcus, in the postcentral gyrus of the parietal lobe.
In this experiment, functional neuroimaging is used to demonstrate the motor map in the precentral gyrus. This map is often called the motor homunculus, which is Latin for &#34;little man,&#34; because it is as if there is a little version of one&#39;s self represented in this part of a person&#39;s brain. One interesting property of this map is that more cortical space is devoted to body parts requiring finer control, such as the hands and mouth, which results in disproportionate representation of those appendages in the cortex. Also, because of the anatomy of the motor system, the neurons that control the right side of the body are in the left primary motor cortex, and vice versa. Therefore, when a participant in the experiment is asked to move their right hand or foot, an increased activation on their left precentral gyrus is expected.
In this experiment, participants are asked to alternately move their hands and feet, on the left and right sides, while their brain activity is measured with fMRI. Since the fMRI signal relies on changes in blood oxygenation, which are slow in comparison to the movements the participants make, the periods of movement are separated with periods of stillness to ensure that the various conditions can be distinguished from each other and from the resting baseline. To achieve precise timing of the movements, participants are instructed on when to begin and end each movement with a visual cue. The methods in this video are similar to those used by several fMRI studies that have demonstrated somatotopy in primary motor cortex.1,2

Studying Brain Activation and Motor Maps Using fMRI

Source: Laboratories of Jonas T. Kaplan and Sarah I. Gimbel&#8212;University of Southern California
One principle of brain organization is the topographic ...

Education

JoVE Science Education

Psikoloji

Nöropsikoloji

An Introduction to Cognition

Cognition encompasses mental processes such as memory, perception, decision-making reasoning and language. Cognitive scientists are using a combination of behavioral and neuropsychological techniques to investigate the underlying neural substrates of cognition. They are interested in understanding how information is perceived, processed and how does it affect the final execution of behaviors. With this knowledge, researchers hope to develop new treatments for individuals with cognitive impairments.
JoVE's introduction to cognition reviews several components of this phenomenon, such as perception, attention, language comprehension, etc. Key questions in the field of cognition will be discussed along with specific methods currently being used to answer these questions. Finally, specific studies that investigate different aspects of cognition using tools like functional Magnetic Resonance Imaging (fMRI) or Transcranial magnetic stimulation (TMS) will be explained.

Cognitive Processes and Techniques to Study Cognition

Cognition encompasses mental processes such as memory, perception, decision-making reasoning and language. Cognitive scientists are using a combination of ...