Name: cross-modal multivariate pattern analysis
Uploaded: 2011-11-09T13:00:00
Duration: 13 min 51 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Cross-Modal Multivariate Pattern Analysis at JoVE.com

עבודה זו נתמכה על ידי מענקים של קרן מאת&#39;רס לבין המכון הלאומי לבריאות (מספר מענק 5P50NS019632-27) כדי אנטוניו דמסיו חנה.

<ol>
	<li>Haynes, J. -. D., Rees, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Decoding+mental+states+from+brain+activity+in+humans.">Decoding mental states from brain activity in humans.</a> Nat. Rev. Neurosci. 7, 523-534 (2006).</li><li>Norman, K. A., Polyn, S. M., Detre, G. J., Haxby, J. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Beyond+mind-reading:+multi-voxel+pattern+analysis+of+fMRI+data.">Beyond mind-reading: multi-voxel pattern analysis of fMRI data.</a> Trends. Cogn. Sci. 10, 424-430 (2006).</li><li>Kriegeskorte, N., Bandettini, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Analyzing+for+information,+not+activation,+to+exploit+high-resolution+fMRI.">Analyzing for information, not activation, to exploit high-resolution fMRI.</a> NeuroImage. 38, 649-662 (2007).</li><li>Mur, M., Bandettini, P. A., Kriegeskorte, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Revealing+representational+content+with+pattern-information+fMRI+-+an+introductory+guide.">Revealing representational content with pattern-information fMRI - an introductory guide.</a> Soc. Cogn. Affect. Neurosci. 4, 101-109 (2009).</li><li>Kamitani, Y., Tong, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Decoding+the+visual+and+subjective+contents+of+the+human+brain.">Decoding the visual and subjective contents of the human brain.</a> Nat. Neurosci. 8, 679-685 (2005).</li><li>Formisano, E., De Martino, F., Bonte, M., Goebel, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term="Who"+is+saying+"what"?+Brain-based+decoding+of+human+voice+and+speech?.">"Who" is saying "what"? Brain-based decoding of human voice and speech?.</a> Science. 322, 970-973 (2008).</li><li>Meyer, K., Kaplan, J. T., Essex, R., Webber, C., Damasio, H., Damasio, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Predicting+visual+stimuli+on+the+basis+of+activity+in+auditory+cortices.">Predicting visual stimuli on the basis of activity in auditory cortices.</a> Nat. Neurosci. 13, 667-668 (2010).</li><li>Meyer, K., Kaplan, J. T., Essex, R., Damasio, H., Damasio, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Seeing+touch+is+correlated+with+content-specific+activity+in+primary+somatosensory+cortex.">Seeing touch is correlated with content-specific activity in primary somatosensory cortex.</a> Cereb. Cortex. 21, 2113-2121 (2011).</li><li>Damasio, A. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Time-locked+multiregional+retroactivation:+a+systems-level+proposal+for+the+neural+substrates+of+recall+and+recognition.">Time-locked multiregional retroactivation: a systems-level proposal for the neural substrates of recall and recognition.</a> Cognition. 33, 25-62 (1989).</li><li>Meyer, K., Damasio, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Convergence+and+divergence+in+a+neural+architecture+for+recognition+and+memory.">Convergence and divergence in a neural architecture for recognition and memory.</a> Trends. Neurosci. 32, 376-382 (2009).</li><li>Friston, K. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Modalities,+modes,+and+models+in+functional+neuroimaging.">Modalities, modes, and models in functional neuroimaging.</a> Science. 326, 399-403 (2009).</li><li>Hanke, M., Halchenko, Y. O., Sederberg, P. B., Hanson, S. J., Haxby, J. V., Pollmann, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=PyMVPA:+a+Python+toolbox+for+multivariate+pattern+analysis+of+fMRI+data.">PyMVPA: a Python toolbox for multivariate pattern analysis of fMRI data.</a> Neuroinformatics. 7, 37-53 (2009).</li><li>Harrison, S. A., Tong, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Decoding+reveals+the+contents+of+visual+working+memory+in+early+visual+areas.">Decoding reveals the contents of visual working memory in early visual areas.</a> Nature. 458, 632-635 (2009).</li><li>Serences, J. T., Ester, E. F., Vogel, E. K., Awh, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Stimulus-specific+delay+activity+in+human+primary+visual+cortex.">Stimulus-specific delay activity in human primary visual cortex.</a> Psych Sci. 20, 207-214 (2009).</li></ol>

אין ניגודי אינטרסים הכריז.

ממצאי מחקרים קודמים שלנו להוכיח כי חוצה מודאלית MVPA הוא כלי שימושי ללמוד את וקושרת העצבי של דימויים מנוסים &quot;האוזן של המוח&quot; ואת &quot;מגע של המוח&quot;. באופן ספציפי, התוצאות מראות כי התוכן של תמונות כאלה היא בקורלציה עם פעילות עצבית שמיעתי המוקדמות הקורטקס החושית, בהתאמה, מתן תמיכה אמפירית ישירה במסגרת של דמסיו של התכנסות, התבדרות אזורי. הפרדיגמה הבסיסית שאנו מתארים ניתן להאריך במספר דרכים. רוב ברור, מחקרים דומים יכול להתבצע באמצעות שילובים שונים של שיטות חושית. במובן זה, יתכן כי הקמת מסוימים חוצה מודאלית עמותות לפני הניסוי עשוי להגדיל את סיכויי ההצלחה. למשל, ללמוד צולבות מודאלית ייצוגים בקורטקס הריח, אחד הנושאים ראש הממשלה על ידי חשיפת אותם בו זמנית למראה וריח של מספר פריטי מזון שאפשר. Shortly אחרי, בתוך סורק ה-fMRI, זיכרונות חוש הריח של ריחות תהיה מופעלת על ידי רמזים חזותיים, ו MVPA יכול לשמש בניסיון להקצות את הניסויים על פריטי מזון נכונה מבוססת אך ורק על פעילות בקורטקס הריח. שאלה נוספת של הריבית, אם דפוסי המושרה צולבות modally פעילות הקורטקס הסנסורי הקדום לשאת דמיון עם דפוסים כי הם הנגרמת כאשר צליל או מגע נחווה בפועל, או במילים אחרות, האם רואים את אגרטל זכוכית לנפץ לעורר דפוס דומה של פעילות עצבית בקליפת המוח השמיעתית כבר ממש לשמוע את אותו אירוע? שאלה זו, שוב, ניתן לטפל באמצעות MVPA: הוא מסווג אשר הוכשרו על נתונים שנרשמו בזמן הנושאים שמעתי צלילים מסוימים מסוגלים להבחין בצורה נכונה נתונים שנרשמו בזמן שהנבדקים צפו סרטוני וידאו המתאימים? במחקר השמיעה שלנו, עשינו ניסיון כזה סיווג, אבל התוצאות היו שוליות (ראה איור 3. נ&quot;צ ב 7.). במחקר זה, לעומת זאת, אגודות השמיעה המשתתפים לא היו מבוקרים בצורה כלשהי, או במילים אחרות, אנחנו לא יודעים איך דומה השמיעה את התמונות בכל נושא הקשור היו קטעי וידאו על רצועות שמע פעם ברכבת מסווג. שוב, זה יכול להיות מעניין להתייחס לשאלה דומה לאחר ספציפי צולבות מודאלית אסוציאציות להיות דרוך בכל המקצועות, כפי שתואר לעיל עבור העמותה visuo, חוש הריח. זה יאפשר לשלוט בצורה מהימנה יותר את החוויה הנפשית של הנבדקים במהלך הניסויים וידאו ובכך עשוי להגביר את הביצועים של חיזוי מסווג. לסיכום, הצגנו הרחבה הפרדיגמה הקלאסית MVPA ידי מראה כי גירויים ניתן לחזות לא רק מבפנים, אלא גם על פני שיטות חושית. לפיכך, אנו מראים כי השימוש MVPA אינו מוגבל לחקור את בקורלציה של ייצוגים תפיסתיים הנגרמת ישירות על ידי גירוי חושי חיצוני. במקום זאת, ניתן גם MVPAלהעריך את המצע העצבי של דימויים אשר מופעלות באופן פנימי: בהתאם למסגרת של דמסיו התכנסות-הבדלי אזור, הממצאים שלנו מראים כי החוויה המודעת של דימויים כי הם משוחזר המבוסס על זיכרונות היא בקורלציה עם תוכן ספציפי ייצוגים עצביים החושי מוקדם קליפת המוח.

cross-modal multivariate pattern analysis

ניתוח רב משתני דפוס (MVPA) היא שיטה פופולרית יותר ויותר של ניתוח תהודה מגנטי תפקודי (fMRI) נתונים 1-4. בדרך כלל, שיטת משמש לזיהוי ניסיון תפיסתי של הנושא מתוך פעילות עצבית באזורים מסוימים של המוח. למשל, זה כבר מועסק לחזות את הכיוון של gratings חזותי נושא תופס מפעילות הקורטקס הראייתי הקדום 5 או, באנלוגיה, תוכן הנאום מכל פעילות בקורטקס השמיעתי מוקדם 6. כאן, אנו מציגים הרחבה של הפרדיגמה MVPA הקלאסית, לפיה תפיסתי גירויים לא צפויים בתוך, אבל על פני מערכות חושית. באופן ספציפי, אנו מתארים את שיטת כתובות השאלה האם הגירויים מעוררי אסוציאציות זיכרון באופנים שונה מזו שדרכה הם מוצגים לגרום תוכן ספציפי דפוסי הפעילות הקורטקס הסנסורי של אותם בשיטות אחרות.למשל, לראות סרטון וידאו מושתק של אגרטל זכוכית מתנפצת על הרצפה באופן אוטומטי מעורר אצל רוב המשקיפים תמונה שמיעתית של צליל הקשורים; היא החוויה של התמונה הזאת &quot;האוזן במוחו של&quot; בקורלציה עם דפוס פעילות ספציפית עצבית מוקדם קליפת המוח השמיעתית? יתר על כן, זה דפוס פעילות שונה דפוס זה יכול להיבחן אם הנושא היו במקום, צופים סרטון של כלב מיילל? בשני מחקרים קודמים 7,8, היינו יכולים לחזות קול ומגע, רומז קטעי וידיאו המבוסס על פעילות עצבית בקליפת המוח השמיעתית מוקדם החושית, בהתאמה. תוצאות המחקר עולות בקנה אחד עם מסגרת neuroarchitectural המוצע על ידי 9,10 דמסיו, לפיה הניסיון של דימויים שמבוססים על זיכרונות - כגון שמיעת קול ניפוץ אגרטל על &quot;האוזן במוחו של&quot; כשהוא רואה את הוידאו המתאים קליפ - נתמך על ידי בנייה מחדש של תוכןספציפית דפוסי הפעילות העצבית בקורטקס הסנסורי הקדום.

Watch this Scientific Journal Video about Cross-Modal Multivariate Pattern Analysis at JoVE.com

Cross-Modal Multivariate Pattern Analysis

תבנית קלאסית בניתוח רב משתני צופה גירויים חושיים נושא תופס מן הפעילות העצבית בקורטקס המקביל (גירויים חזותיים כגון מפעילות בקליפה החזותית). הנה, אנחנו מיישמים ניתוח דפוס צולבות modally ולהראות קול ומגע, רומז גירויים חזותיים ניתן לחזות מפעילות השמיעה החושית קליפת המוח, בהתאמה.

חוצה מודאלי תבנית ניתוח רב משתני

Multivariate pattern analysis (MVPA) is an increasingly popular method of analyzing functional magnetic resonance imaging (fMRI) data1-4. Typically, the ...

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Basics of Multivariate Analysis in Neuroimaging Data

היסודות של ניתוח רב משתני של נתונים הדמייה

Multivariate analysis techniques for neuroimaging data have recently received increasing attention as they have many attractive features that cannot be ...

Brain Imaging Investigation of the Impairing Effect of Emotion on Cognition

הדמיה מוחית חקירת אפקט פגיעה של רגש על קוגניציה

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

Transcriptome Analysis of Single Cells

ניתוח Transcriptome של תאים בודדים

Many gene expression analysis techniques rely on material isolated from heterogeneous populations of cells from tissue homogenates or cells in ...

T-maze Forced Alternation and Left-right Discrimination Tasks for Assessing Working and Reference Memory in Mice

T-מבוך לסירוגין בכפייה של שמאל וימין משימות אפליה להערכת עבודה וזיכרון העזר עכברים

Forced alternation and left-right discrimination tasks using the T-maze have been widely used to assess working and reference memory, respectively, in ...

Creating Objects and Object Categories for Studying Perception and Perceptual Learning

יצירת אובייקטים וקטגוריות אובייקט ללימוד תפיסה ולמידת תפיסתית

In order to quantitatively study object perception, be it perception by biological systems or by machines, one needs to create objects and object ...

Visualization and Genetic Manipulation of Dendrites and Spines in the Mouse Cerebral Cortex and Hippocampus using In utero Electroporation

Visualization and Genetic Manipulation of Dendrites and Spines in the Mouse Cerebral Cortex and Hippocampus using In utero Electroporation

להדמיה מניפולציה גנטית של דנדריטים עם קוצים בקליפת עכבר היפוקמפוס מוחין באמצעות<em&gt; ברחם</em&gt; Electroporation

In utero electroporation (IUE) has become a powerful technique to study the development of different regions of the embryonic nervous system 1-5. To date ...

The Swimmeret System of Crayfish: A Practical Guide for the Dissection of the Nerve Cord and Extracellular Recordings of the Motor Pattern

מערכת Swimmeret של סרטן הנהרות: מדריך מעשי לDissection של חוט העצב ותאי הקלטות של התבנית מוטורית

Here we demonstrate the dissection of the crayfish abdominal nerve cord. The preparation comprises the last two thoracic ganglia (T4, T5) and the chain of ...

Peering at Brain Polysomes with Atomic Force Microscopy

מציץ המוח Polysomes עם מיקרוסקופית כוח אטומי

The translational machinery, i.e., the polysome or polyribosome, is one of the biggest and most complex cytoplasmic machineries in cells. Polysomes, ...

Analyzing Synaptic Modulation of Drosophila melanogaster Photoreceptors after Exposure to Prolonged Light

Analyzing Synaptic Modulation of Drosophila melanogaster Photoreceptors after Exposure to Prolonged Light

ניתוח Synaptic אפנון של<em&gt; תסיסנית</em&gt; קולטני אור לאחר חשיפה לאור ממושך

The nervous system has the remarkable ability to adapt and respond to various stimuli. This neural adjustment is largely achieved through plasticity at ...

Visualization of the Axonal Projection Pattern of Embryonic Motor Neurons in Drosophila

Visualization of the Axonal Projection Pattern of Embryonic Motor Neurons in Drosophila

ויזואליזציה של דפוס היטל אקסונל של נוירונים מוטוריים עובריים ב<em&gt; תסיסנית</em

The establishment of functional neuromuscular circuits relies on precise connections between developing motor axons and target muscles. Motor neurons ...