Name: detecting pre-stimulus source-level effects on object perception with magnetoencephalography
Uploaded: 2019-07-26T15:00:00
Duration: 9 min 25 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Detecting Pre-Stimulus Source-Level Effects on Object Perception with Magnetoencephalography at JoVE.com

עבודה זו נתמכת על ידי FWF המדע האוסטרי הקרן, הדמיה הנפש: קישוריות פונקציה קוגניטיבית גבוהה יותר, W 1233-G17 (כדי מיון) ו מועצת המחקר האירופית מענק WIN2CON, ERC StG 283404 (כדי N.W.). המחברים רוצים להכיר בתמיכתם של נדיה מולר-ווגליץ, ניקולס פאטפילד ומנפרד סיינטר לתרומה לפרוטוקול זה.

<ol>
	<li>Arieli, A., Sterkin, A., Grinvald, A., Aertsen, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dynamics+of+ongoing+activity:+explanation+of+the+large+variability+in+evoked+cortical+responses.">Dynamics of ongoing activity: explanation of the large variability in evoked cortical responses.</a> Science. 273 (5283), 1868-1871 (1996).</li><li>Boly, M., 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=Baseline+brain+activity+fluctuations+predict+somatosensory+perception+in+humans.">Baseline brain activity fluctuations predict somatosensory perception in humans.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 104 (29), 12187-12192 (2007).</li><li>Rahn, E., Ba&#351;ar, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Prestimulus+EEG-activity+strongly+influences+the+auditory+evoked+vertex+response:+a+new+method+for+selective+averaging.">Prestimulus EEG-activity strongly influences the auditory evoked vertex response: a new method for selective averaging.</a> The International Journal of Neuroscience. 69 (1-4), 207-220 (1993).</li><li>Sup&#232;r, H., van der Togt, C., Spekreijse, H., Lamme, V. A. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Internal+state+of+monkey+primary+visual+cortex+(V1)+predicts+figure-ground+perception.">Internal state of monkey primary visual cortex (V1) predicts figure-ground perception.</a> The Journal of Neuroscience: The Official Journal of the Society for Neuroscience. 23 (8), 3407-3414 (2003).</li><li>Frey, J. N., 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+Tactile+Window+to+Consciousness+is+Characterized+by+Frequency-Specific+Integration+and+Segregation+of+the+Primary+Somatosensory+Cortex.">The Tactile Window to Consciousness is Characterized by Frequency-Specific Integration and Segregation of the Primary Somatosensory Cortex.</a> Scientific Reports. 6, 20805 (2016).</li><li>Leonardelli, E., 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=Prestimulus+oscillatory+alpha+power+and+connectivity+patterns+predispose+perceptual+integration+of+an+audio+and+a+tactile+stimulus.">Prestimulus oscillatory alpha power and connectivity patterns predispose perceptual integration of an audio and a tactile stimulus.</a> Human Brain Mapping. 36 (9), 3486-3498 (2015).</li><li>Leske, S., 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=Prestimulus+Network+Integration+of+Auditory+Cortex+Predisposes+Near-Threshold+Perception+Independently+of+Local+Excitability.">Prestimulus Network Integration of Auditory Cortex Predisposes Near-Threshold Perception Independently of Local Excitability.</a> Cerebral Cortex. 25 (12), 4898-4907 (2015).</li><li>Weisz, N., 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=Prestimulus+oscillatory+power+and+connectivity+patterns+predispose+conscious+somatosensory+perception.">Prestimulus oscillatory power and connectivity patterns predispose conscious somatosensory perception.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 111 (4), 417-425 (2014).</li><li>Busch, N. A., Dubois, J., VanRullen, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+phase+of+ongoing+EEG+oscillations+predicts+visual+perception.">The phase of ongoing EEG oscillations predicts visual perception.</a> The Journal of Neuroscience: The Official Journal of the Society for Neuroscience. 29 (24), 7869-7876 (2009).</li><li>Mathewson, K. E., Gratton, G., Fabiani, M., Beck, D. M., Ro, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=To+see+or+not+to+see:+prestimulus+alpha+phase+predicts+visual+awareness.">To see or not to see: prestimulus alpha phase predicts visual awareness.</a> The Journal of Neuroscience: The Official Journal of the Society for Neuroscience. 29 (9), 2725-2732 (2009).</li><li>Blake, R., Logothetis, N. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Visual+competition.">Visual competition.</a> Nature Reviews Neuroscience. 3 (1), 13-21 (2002).</li><li>Van Veen, B. D., van Drongelen, W., Yuchtman, M., Suzuki, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Localization+of+brain+electrical+activity+via+linearly+constrained+minimum+variance+spatial+filtering.">Localization of brain electrical activity via linearly constrained minimum variance spatial filtering.</a> IEEE Transactions on Biomedical Engineering. 44 (9), 867-880 (1997).</li><li>Bastos, A. M., Schoffelen, J. -. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+Tutorial+Review+of+Functional+Connectivity+Analysis+Methods+and+Their+Interpretational+Pitfalls.">A Tutorial Review of Functional Connectivity Analysis Methods and Their Interpretational Pitfalls.</a> Frontiers in Systems Neuroscience. 9, 175 (2015).</li><li>Rubin, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Synsoplevede Figurer. , (1915).</li><li>Balderston, N. L., Schultz, D. H., Baillet, S., Helmstetter, F. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=How+to+detect+amygdala+activity+with+magnetoencephalography+using+source+imaging.">How to detect amygdala activity with magnetoencephalography using source imaging.</a> Journal of Visualized Experiments. (76), e50212 (2013).</li><li>Kleiner, M., 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=What's+new+in+psychtoolbox-3.">What's new in psychtoolbox-3.</a> Perception. 36 (14), 1-16 (2007).</li><li>Oostenveld, R., Fries, P., Maris, E., Schoffelen, J. -. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=FieldTrip:+Open+source+software+for+advanced+analysis+of+MEG,+EEG,+and+invasive+electrophysiological+data.">FieldTrip: Open source software for advanced analysis of MEG, EEG, and invasive electrophysiological data.</a> Computational Intelligence and Neuroscience. 2011, 156869 (2011).</li><li>Rassi, E., Wutz, A., Mueller-Voggel, N., Weisz, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Pre-stimulus+feedback+connectivity+biases+the+content+of+visual+experiences.">Pre-stimulus feedback connectivity biases the content of visual experiences.</a> BioRxiv. , (2019).</li><li>Nolte, G., 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=Identifying+true+brain+interaction+from+EEG+data+using+the+imaginary+part+of+coherency.">Identifying true brain interaction from EEG data using the imaginary part of coherency.</a> Clinical Neurophysiology: Official Journal of the International Federation of Clinical Neurophysiology. 115 (10), 2292-2307 (2004).</li><li>Maris, E., Oostenveld, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nonparametric+statistical+testing+of+EEG-+and+MEG-data.">Nonparametric statistical testing of EEG- and MEG-data.</a> Journal of Neuroscience Methods. 164 (1), 177-190 (2007).</li><li>Hesselmann, G., Kell, C. A., Eger, E., Kleinschmidt, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Spontaneous+local+variations+in+ongoing+neural+activity+bias+perceptual+decisions.">Spontaneous local variations in ongoing neural activity bias perceptual decisions.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 105 (31), 10984-10989 (2008).</li><li>Kanwisher, N., McDermott, J., Chun, M. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+fusiform+face+area:+a+module+in+human+extrastriate+cortex+specialized+for+face+perception.">The fusiform face area: a module in human extrastriate cortex specialized for face perception.</a> The Journal of Neuroscience: The Official Journal of the Society for Neuroscience. 17 (11), 4302-4311 (1997).</li><li>Morey, R. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Confidence+Intervals+from+Normalized+Data:+A+correction+to+Cousineau.">Confidence Intervals from Normalized Data: A correction to Cousineau.</a> Tutorials in Quantitative Methods for Psychology. 4 (2), 61-64 (2008).</li><li>Miller, E. K., Nieder, A., Freedman, D. J., Wallis, J. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Neural+correlates+of+categories+and+concepts.">Neural correlates of categories and concepts.</a> Current Opinion in Neurobiology. 13 (2), 198-203 (2003).</li><li>Kreiman, G., Koch, C., Fried, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Category-specific+visual+responses+of+single+neurons+in+the+human+medial+temporal+lobe.">Category-specific visual responses of single neurons in the human medial temporal lobe.</a> Nature Neuroscience. 3 (9), 946-953 (2000).</li></ol>

. למחברים אין מה לגלות

הצגת גירוי ייחודי אשר ניתן לפרש כיותר מאשר אובייקט אחד לאורך זמן, אבל כאובייקט אחד בלבד בכל זמן נתון, מאפשר לחקור תופעות טרום גירוי על תפיסת האובייקט. בדרך זו ניתן לקשר מצבי המוח מראש גירוי לדוחות סובייקטיבית של האובייקטים נתפס. בקביעת מעבדה, תמונות רב-משמעיות שניתן לפרש באחת משתי דרכים, כגון אשליית האגרטל של רובין, מספקות מקרה אופטימלי המאפשר לניגודים ברורים של פעילות מוחית בין שני סוגי ניסיון: אלה הנתפסים בדרך אחת (למשל, ' פנים ' ) ואלה שנתפסו בדרך האחרת (למשל, ' אגרטל ').
הצגת גירויים אלה בקצרה (< 200 אלפיות השניה) מבטיחה שאנשים יראו ולאחר מכן ידווחו רק על אחת משתי הפרשנויות האפשריות של הגירוי במשפט נתון. איזון נגדי (לסירוגין באופן אקראי) בין האגרטל השחור/הפנים הלבנות והאגרטל הלבן/הפנים השחורות של הגירוי על פני המשתתפים מקטין את ההשפעה של תכונות גירוי ברמה נמוכה בניתוח הבא. הצגת מסכה מיד לאחר הגירוי מונע לאחר-תמונות מתגובות המשתתפים ויוצרים. מכיוון שניתוח התקופה לאחר הגירוי אינו מעניין, אין צורך בהתאמה בין תכונות בתדר נמוך של הגירוי והמסיכה. לבסוף, לסירוגין את לחצני התגובה על פני המשתתפים (למשל, שמאלה לאגרטל, הזכות לפנים, או להיפך) מונע פעילות בשל הכנת המנוע מתוך פקטורינג אל הניגודים.
בהינתן הרזולוציה אלפית שניה של מג, מרווח טרום גירוי של קצר כמו 1 s מספיק כדי להעריך את האמצעים כגון כוח ספקטרלי וקישוריות. בהתחשב במשך הזמן הקצר של כל משפט שהתקבל, מספר גדול של מבחנים ניתן לאכלס בפגישה ניסיונית, להבטיח יחס האות לרעש גבוה כאשר ממוצע אותות מג על פני מבחנים.
אזורי עניין תלויי-קטגוריה ספציפיים הוכחו כפעילים במהלך תפיסת האובייקט24,25. לדוגמה, מדווחים על FFA רבות כמעורבות בתפיסת הפנים22. כדי לחקור את ההשפעות של פעילות נמדדת הנובעת ממקורות ספציפיים, ניתן לשחזר נתונים מג בנייה ממקור. כדי לחקור את הקישוריות בין מקורות, שחזור המקור הוא הכרחי. כדי להקל על ניתוח נתוני המקור, ניתן לייצג נתונים ברמת מקור בעלת ניסיון בודד באמצעות ' חיישנים וירטואליים '. ייצוג הנתונים בדרך זו מאפשר לבצע ניתוח של נתוני מקור בעלי ניסיון בודד בדיוק באותו אופן בשטח המקור ובמרחב החיישנים (כלומר, באמצעות אותן פונקציות ניתוח, לדוגמה באמצעות ארגז הכלים של השדות). הדבר מאפשר לבחון השערות בנוגע לפעילות של אזורי אינטרסים שצוינו באופן ישיר.
בעוד מניע הגירוי מראש הוכח להשפיע על זיהוי גירוי בקרבת סף תפיסתי (נתפסת לעומת לא נתפס), בין אם הוא משפיע על התוכן של מה שנראה ידוע פחות. כאן אנחנו בניגוד כוח הגירוי מראש ב FFA בין מבחנים שבהם אנשים דיווחו על הפנים לעומת אגרטל, ולא מצאו הבדלים סטטיסטיים. לאחר מכן בדקנו אם הקישוריות בין V1 ו-FFA ההשפעות העתידיות של הדוח התפיסתי העתידיים, ומצא כי משפטי הפנים לפניהם הקישוריות משופרת בין V1 ו FFA בטווח תדר אלפא סביב 700 ms לפני התפרצות גירוי. כי לא מצאנו השפעה בכוח אלפא, אלא בקישוריות בלהקה אלפא, מציע כי בעוד כוח אלפא הגירוי מראש עשוי להשפיע על זיהוי גירוי7,8, זה לא בהכרח להשפיע על סיווג אובייקטים. לפיכך, התוצאות שלנו מראות שלשם הבנה מלאה יותר של הדינמיקה המוחלטת לפני תפיסת האובייקט והשפעתם הבאה על תפיסת האובייקט, פשוט לנתח את הכוח הנדנוד באזורים של עניין אינו מספיק. במקום זאת, יש לקחת בחשבון את הקישוריות בין תחומי הריבית, כאשר התנודות המתמשכות בחוזק החיבורים הללו מאפשרות להטיה של התפיסה הבאה18. לבסוף, למרות הרזולוציה המרחבית הפחות מאופטימלית של מג, הפרוטוקול שלנו מוכיח שניתן לזהות בבירור אזורים מעניינים ולחקור את מערכות היחסים שלהם. מג יכול להחליף אלקטרונצלוגרפיה (EEG) משום שהוא מציע רזולוציה מרחבית מעולה, והוא יכול להחליף את ה-MRI פונקציה משום שהוא מציע ברזולוציה הטמפורלית מעולה. לכן, מג בשילוב עם שחזור המקור מתאים באופן אידיאלי לחקור תהליכים עצביים מהירה ומקומית.

מצבי המוח לפני הצגת גירויים השפעה הגירוי הדרך נתפסת כמו גם את התגובות העצביות הקשורות לתפיסה1,2,3,4. לדוגמה, כאשר הגירוי מוצג בעוצמה הקרובה לסף תפיסתי (קרוב לסף), כוח הגירוי העצבי מראש, שלב, וקישוריות יכול להשפיע אם הגירוי הקרוב נתפס או לא נתפס5 ,6,7,8,9,10. אותות קדם גירוי אלה יכולים גם להשפיע על היבטים אחרים של תפיסה, כגון תוכן של אובייקט תפיסתי.
הצגת אנשים עם תמונה רב-משמעית שניתן לפרש באחת משתי דרכים היא דרך אידיאלית לחקור את תפיסת האובייקט11. הסיבה לכך היא שהתוכן הסובייקטיבי של התפישה יכול להיות אחד משני העצמים, בעוד שהגירוי הממשי נשאר ללא שינוי. לפיכך, ניתן להעריך את ההבדלים באותות המוח המוקלט בין מבחנים שעליהם דיווחו אנשים הרואים אחד לעומת הפרשנות האפשרית האחרת של הגירוי. בהינתן דוחות, ניתן גם לחקור אם היו הבדלים כלשהם במצבי המוח לפני גירוי התפרצות.
מגנטונצגרפיה (מג) היא טכניקת נוירוהדמיה תפקודית הרושמת שדות מגנטיים המיוצרים על ידי זרמים חשמליים במוח. בעוד שתגובות ברמת חמצון-דם תלויות (מודגשות) בציר זמן של שניות, מג מספקת החלטה אלפית שניה ולכן מאפשרת חקירת מנגנוני המוח המתרחשים בצירי זמן מהירים מאוד. היתרון הקשור של מג הוא שהוא מאפשר אפיון מצבי המוח מתקופות קצרות של נתונים מוקלטים, משמעות מבחנים ניסיוניים ניתן לקצר כגון ניסויים רבים להשתלב במפגש ניסיוני. יתר על כן, מג מאפשר מנתח תדרים התחום אשר יכול לחשוף פעילות מנדנוד.
בנוסף הרזולוציה הטמפורלית הגבוהה שלה, מג מציעה רזולוציה מרחבית טובה. עם טכניקות שחזור המקור12, אחד יכול להקרין נתונים ברמת חיישן לחלל המקור. הדבר מאפשר לבדוק השערות בנוגע לפעילות של אזורי תחומי עניין שצוינו. לבסוף, בעוד אותות בחלל חיישן הם מתואמים מאוד ולכן את הקישוריות בין חיישנים לא יכול להיות מוערך במדויק, שחזור המקור מאפשר להעריך את הקישוריות בין אזורי עניין, כי זה מקטין את . קשרים בין אותות מקור13 ניתן לפתור הערכות קישוריות אלה בתחומי הזמן והתדר.
בהינתן יתרונות אלה, מג הוא מתאים באופן אידיאלי כדי לחקור תופעות טרום גירוי על תפיסת האובייקט באזורים מסוימים של עניין. בדוח הנוכחי ניתן להדגים כיצד לעצב ניסוי כזה ואת הגדרת הרכישה של מג, כמו גם כיצד להחיל שחזור מקור ולהעריך את הפעילות והקישוריות.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" style="width:1273px;" width="1273">
	<colgroup>
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;width:199px;">Data analysis sowftware</td>
			<td style="width:404px;">Elekta Oy, Stockholm, SWEDEN</td>
			<td style="width:164px;">NM23321N</td>
			<td style="width:507px;">Elekta standard data analysis software including MaxFilter release 2.2&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">Data analysis workstation</td>
			<td>Elekta Oy, Stockholm, SWEDEN</td>
			<td>NM20998N</td>
			<td>MEG recoding PC and software</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">Head position coil kit</td>
			<td>Elekta Oy, Stockholm, SWEDEN</td>
			<td>NM23880N</td>
			<td>5 Head Position Indicator (HPI) coils&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">Neuromag TRIUX</td>
			<td>Elekta Oy, Stockholm, SWEDEN</td>
			<td>NM23900N</td>
			<td>306-channel magnetoencephalograph system</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;width:199px;">Polhemus Fastrak 3D</td>
			<td style="width:404px;">Polhemus, VT, USA</td>
			<td></td>
			<td>3D head digitization system</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">PROPixx</td>
			<td>VPixx Technologies Inc., QC, CANADA</td>
			<td>VPX-PRO-5001C</td>
			<td>Projector and data acquisition system</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">RESPONSEPixx</td>
			<td>VPixx Technologies Inc., QC, CANADA</td>
			<td>VPX-ACC-4910</td>
			<td>MEG-compatible response collection handheld control pad system</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">Screen</td>
			<td>VPixx Technologies Inc., QC, CANADA</td>
			<td>VPX-ACC-5180</td>
			<td>MEG-compatible rear projection screen with frame and stand</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">VacuumSchmelze AK-3</td>
			<td>VacuumSchmelze GmbH &#38; Co. KG, Hanau, GERMANY</td>
			<td>NM23122N</td>
			<td>Two-layer magnetically-shielded room</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;width:199px;">Software</td>
			<td style="width:404px;"></td>
			<td style="width:164px;">Version</td>
			<td style="width:507px;"></td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">Fieldtrip</td>
			<td>Open Source</td>
			<td>FTP-181005</td>
			<td>fieldtriptoolbox.org</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">Matlab</td>
			<td>MathWorks, MA, USA</td>
			<td>R2018b</td>
			<td>mathworks.com/products/matlab</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">Psychophysics Toolbox</td>
			<td>Open Source</td>
			<td>PTB-3.0.13</td>
			<td>psychtoolbox.org</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

detecting pre-stimulus source-level effects on object perception with magnetoencephalography

גירוי מקדים בפעילות המוח משפיע על התפיסה הקרובה. המאפיינים של הפעילות הקדם-גירוי הזאת יכולים לנבא אם הגירוי הקרוב יהיה נתפס או לא נתפס, אך האם הם יכולים גם לחזות מי משני גירויים מתחרים עם תוכן תפיסתי שונה נתפסת? גירויים חזותיים רב-משמעיים, שניתן לראותם באחת משתי דרכים אפשריות בכל פעם, מתאימים באופן אידיאלי לחקור שאלה זו. מגנטונצגרפיה (מג) היא טכניקת מדידה נוירולוגית הרושמת אותות מגנטיים הנפלטים כתוצאה מפעילות מוחית. הרזולוציה הטמפורלית מאלפית השניה של מג מאפשרת אפיון של מצבי המוח הממטרים ממעט כמו 1 שנייה של נתונים מוקלטים. הצגת מסך ריק בסביבות 1 לפני התפרצות הגירוי רב-משמעית, ולכן מספקת חלון זמן שבו ניתן לחקור אם פעילות מנדנוד מראש מציעה את תוכן התפיסה הקרובה, כפי שמצוין על-ידי המשתתפים ' דוחות. הרזולוציה המרחבית של מג אינה מצויינת, אלא מספיקה כדי לאתר מקורות של פעילות מוחית בקנה מידה של סנטימטר. שחזור המקור של פעילות מג ולאחר מכן מאפשר בדיקת השערות על פעילות מנדנוד של אזורים ספציפיים של עניין, כמו גם את הקישוריות הזמן והתדירות נפתרה בין אזורי עניין. הפרוטוקול המתואר מאפשר הבנה טובה יותר של ההשפעה של פעילות מוחית ספונטנית ומתמשכת על תפיסה חזותית.

הצגנו את אשליית הפנים/האגרטל של רובין למשתתפים לזמן קצר ושוב וביקשו מהמשתתפים לדווח על שלהם (פנים או אגרטל?) לאחר כל ניסוי (איור 1). לפני כל ניסוי היה לפניו לפחות 1 s מסך ריק (עם קיבוע קיבעון); זה היה המרווח הטרום גירוי של ריבית.
שאלנו אם מניע מקדים את כוח הגירוי באזורי עניין או בקישוריות קדם-גירוי בין אזורי הריבית השפיעו על הדוח התפיסתי של הגירוי הרב-משמעי המתקרב. לכן, כצעד ראשון, הקרינו את הנתונים שלנו למרחב המקור כך שנוכל לחלץ אותות מהrois הרלוונטיים.
בהתבסס על הספרות הקודמות חוקר פנים והתפיסה האובייקט עם שני21 דו-משמעיים22 חד משמעית, קבענו FFA להיות התשואה שלנו. לאחר מכן ניתחנו את התדר נמוך (1-40 Hz) מרכיבים ספקטרלי של האות FFA מקור ובניגוד האומדנים ספקטרלי ממבחנים שדווחו כמו ' פנים ' עם אלה מתוך מבחנים שדווחו ' אגרטל '. בדיקה מבוססת אשכול, באשכולות על התדרים 1-40 Hz, כוח ספקטרלי מנוגד בניסויים שבהם אנשים דיווחו על הפנים לעומת אגרטל, לא חשף הבדלים משמעותיים בין שני סוגי הניסיון. עם זאת, descriptively, ספקטרום הכוח הראה את הפסגה הצפויה של פס אלפא בטווח של 8-13 Hz, ובמידה פחותה יותר להקות ביתא בטווח של 13-25 הרץ (איור 2).
לאחר שלא מצא הבדלים בכוח ספקטרלי טרום גירוי, אנו חקרו בשלב הבא אם היו הבדלים בקישוריות טרום גירוי בין סוגי הניסיון. בנוסף FFA, קבענו V1 להיות ההחזר השני שלנו בשל מעורבות בכל מקום בחזון. בהתבסס על תוצאות ניתוח הכוח, קבענו את התדרים 8-13 Hz להיות תדרי העניין שלנו. מצאנו את החלק הדמיוני של הזמן והתדר של הקוהרנטיות בין שני ROIs שלנו, בנפרד עבור משפטי פנים ואגרטל, ובממוצע את התוצאה על תדרי הריבית. מידה זו משקפת את סנכרון של השלב הנדנוד בין אזורי המוח ובקרות שמרנית נגד השפעות ההולכה של עוצמת הקול במקורות משוחזר של מג19, אז זה היה שיטת הבחירה להערכת צימוד פונקציונלי. בדיקה מבוססת אשכול, באשכולות על הזמן-נקודות -1 עד 0 s, מנוגדים קוהרנטיות דמיוני בין V1 ו-FFA בניסויים שבהם אנשים דיווחו על הפנים לעומת אגרטל, חשף כי בניסויים בפנים היה חזק יותר לקדם גירוי קישוריות לעומת מבחנים אגרטל, סביב 700 ms לפני גירוי התפרצות (איור 3).
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/60120/60120fig1.jpg"> איור 1 : מבנה ניסיון לדוגמה ונתונים גולמיים. הפאנל התחתון: המשפט מתחיל עם התצוגה של צלב הקיבעון. לאחר 1 עד 1.8 s, גירוי רובין מופיע עבור 150 ms ואחריו מסכה עבור 200 ms. מסך התגובה ולאחר מכן מופיע כדי להנחות את המשתתפים להגיב עם ' פנים ' או ' אגרטל '. הפאנל העליון: נתונים גולמיים מרובי ערוצים ממשתתף לדוגמה, זמן נעול לגירוי בממוצע וממוצעים על פני מבחנים. זהו סכימטי להדגיש את הנתונים בחלון ניתוח טרום הגירוי (-1 עד 0 s; מודגש בוורוד), אשר יהיה מרווח היעד לניתוח. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/60120/60120fig1large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/60120/60120fig2.jpg"> איור 2 : כוח ספקטרלי ב FFA. הערכות כוח ספקטרליות ממקור מקומי מאותת FFA על הפנים ומבחנים אגרטל. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/60120/60120fig2large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/60120/60120fig3.jpg"> איור 3 : קישוריות בין V1 ו-FFA. חלק דמיוני של קוהרנטיות בין מקור-מקומי ואותות FFA על הפנים ומבחנים אגרטל, בטווח תדירות של 8-13 Hz. אזורים מוצללים מייצגים את השגיאה הסטנדרטית של הממוצע עבור עיצובים בתוך הנושאים23. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/60120/60120fig3large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.</a>

Watch this Scientific Journal Video about Detecting Pre-Stimulus Source-Level Effects on Object Perception with Magnetoencephalography at JoVE.com

Detecting Pre-Stimulus Source-Level Effects on Object Perception with Magnetoencephalography

מאמר זה מתאר כיצד להגדיר ניסוי המאפשר זיהוי מראש ברמת מקור השפעות על תפיסת האובייקט באמצעות מגנטונצלוגרפיה (מג). היא כוללת חומר גירוי, תכנון ניסיוני, הקלטת מג, וניתוח נתונים.

זיהוי השפעות טרום גירוי ברמת המקור על תפיסת האובייקט עם מגנטונצלוגרפיה

Pre-stimulus oscillatory brain activity influences upcoming perception. The characteristics of this pre-stimulus activity can predict whether a ...

שיטה זו מאפשרת לכידת שינויים מהירים וחולפים בקישוריות המוח לפני הצגת עצמים, והשפעתם של שינויים אלה על תפיסת האובייקטים. היתרון העיקרי של MEG על פני EEG הוא כי השדה המגנטי של המוח הוא unperturbed על ידי הראש, המאפשר שחזור מקור ברזולוציה גבוהה יותר והערכות קישוריות טובות יותר. התחל בהקלטת דקה אחת של נתוני MEG ריקים בקילוהרץ אחד.לפקח על האותות מ 102 מגנטומטרים ו 204 gradiometers פלנאר ממוקם אורתוגונלית ב 102 עמדות שונות על ידי לדמיין את כל האותות בזמן אמת במחשב הרכישה. אתה לא הולך לתבוע אותנו? וכאן-הבא, לקבל הסכמה מדעת מן המשתתף בהתאם להצהרת הלסינקי ויש להם לחתום על הטופס הכולל הצהרה המאפשרת עיבוד של נתונים אישיים.יש חפץ מתכתי מהגוף שלך? אבל אתה יכול לעשות את זה כשאתה בפנים גם כן. לאחר מכן, ספק להם בגדים לא מגנטיים וודא שאין להם חפצים מתכתיים בגופם או בגופם.בקש מהם למלא שאלון אנונימי כדי להבטיח זאת ולהבטיח שלא יהיו להם קריטריוני אי-הכללה אחרים ולתעד פרטים כגון נמסרים ואת רמת המנוחה. בסדר, מושלם, תודה. כאן. מושב המשתתף על כיסא שאינו ferromagnetic ולאחר מכן לצרף חמישה סלילים מחוון מיקום הראש לראש עם דבק, שניים מעל עין אחת, אחד מעל העין השנייה, ואחד מאחורי כל אוזן.מקם את חיישן המעקב עבור מערכת הדיגיטציה בחוזקה על ראשו של המשתתף ותקן אותו למשקפיים ליציבות מרבית. לאחר מכן, הפוך את ציוני הדרך האנטומיים לדיגיטליים, את הנקודות הטרום-אורקולריות השמאלית והימין ואת ההתנסות, ולהבטיח שהנקודות שלפני האאוריקולריות הן סימטריות. כמו כן, הפוך את חמש עמדות סליל HPI לדיגיטליות באמצעות עט אלקטרוני של דיגיטייזר תלת-מימדי.עכשיו, דיגיטציה עד 300 נקודות לאורך הקרקפת למקסם את הכיסוי של צורת הראש. מכסים את האזורים המוגדרים היטב של הקרקפת על תמונות MR, מעל inion על הגב ואת האף בחזית, כמו גם את גשר האף. נקודות אלה ישמשו לרישום שותף לתמונה אנטומית.בשלב זה, להסיר את המשקפיים עם חיישן הגשש ולצרף אלקטרודות חד פעמיות מעל ומתחת לעין ימין כדי לפקח על תנועות עיניים אנכיות. כמו כן, חבר אלקטרודות מימין לעין ימין ומשמאל לעין השמאלית כדי לפקח על תנועות עיניים אופקיות. חבר אלקטרודות נוספות מתחת לעצם הבריח הימנית ומתחת ללב כדי לנטר את קצב הלב.האות באזורים אלה הוא חזק, ולכן בדיקת ההימנעות אינה הכרחית. כמו כן, לצרף אלקטרודה כקרקע מתחת לצוואר. בבקשה. עכשיו, ללוות את המשתתף לחדר מוגן MEG ולהנחות אותם לשבת בכיסא MEG.חבר את רתמת החיווט HPI ואת האלקטרודות החד-פעמיות במערכת MEG. לאחר מכן הרימו את הכיסא כך שראש המשתתף ייגע בחלק העליון של הקסדה ויבטיחו שהמשתתף מרגיש בנוח. זה בסדר עכשיו?yes.Perfect.Begin על ידי הנחיית המשתתף לבהות באופן פסיבי במסך ריק במשך חמש דקות תוך הקלטת נתוני MEG במצב מנוחה בקילוהרץ אחד. שמור על קצב הדגימה בקילוהרץ אחד לאורך כל הניסוי. לאחר מכן הנחה את המשתתף בדרישות המשימה ובצע 20 ניסויי תרגול.אז עכשיו נלך לתרגול ונוודא שהכל בסדר. בסדר. בסדר? התחל את הניסוי על ידי הצגת הוראות ראשונות, אומר למשתתף על איזה כפתור ללחוץ כאשר הם רואים פרצופים ועל איזה כפתור ללחוץ כאשר הם רואים אגרטל.צור גירסת ניסיון יחידה עם ארבעה אירועים אשר יחולו על כל הניסויים בסדר זה:צלב קיבעון, תמונת רובין, מסכה ובקשת תגובה. בתחילת כל בלוק, לפני תחילת המשימה, להתחיל למדוד נתוני MEG ולתרשם את המיקום הראשוני של מיקום הראש של המשתתף ביחס MEG. הקפד לפקח על המשתתף באמצעות וידאו במהלך הניסוי.במערכת MEG, לחץ על עבור כדי להתחיל. כאשר תיבת הדו-שיח שואלת אם יש להשמיט או להוסיף את נתוני HPI להקלטה, בדוק את אות סליל HPI ולחץ על קבל כדי להקליט את מיקום הראש הראשוני. לאחר מכן, לחץ על הקלט raw כדי להתחיל להקליט נתוני MEG.בתחילת כל ניסיון, הצג את צלב התקבעה למשך פרק זמן משתנה של 1 עד 1.8 שניות. לאחר מכן, הצג את תמונת רובין במשך 150 אלפיות שניה. לאחר מכן, הסר את תמונת רובין והצג את המסכה למשך 200 אלפיות שניה, ולאחר מכן שאלה המבקשת מהמשתתפים להגיב תוך שתי שניות.תכנת את תקופת התגובה כך שאם המשתתפים יגיבו תוך שתי שניות, המשפט הבא יתחיל. אחרת, להתחיל את המשפט הבא לאחר שתי שניות. שמור את העיתוי של כל ארבעת האירועים, כמו גם את בחירת התגובה ואת העיתוי שלה.לפקח על אותות MEG על ידי לדמיין אותם בזמן אמת במחשב הרכישה. עם השלמת הניסוי, יש ללוות את המשתתף אל מחוץ לחדר המוגן ולעזור לו לנתק את החיישנים. נתח את הנתונים שנרכשו על-ידי ביצוע ניתוח תדירות זמן בשני אזורי העניין בנפרד משני סוגי הניסויים באמצעות הקוד המופיע על המסך כאן.תחילה, יש ליישם המרה מרובת תדרים המבוססת על כפל בתחום התדרים. כמו כן, הגדר את אפשרות ההתחדדות ל- dpss כדי להשתמש ברצפים כדוריים דיסקרטיים של פרולטים פונקציה להתחדד ולהגדיר את התדרים של עניין משמונה עד 13 הרץ. לאחר מכן, הגדר את רוחב חלון הזמן ל- 200 אלפיות השניה ואת פרמטר ההחלקה לארבעה הרץ.הגדר את האפשרות keeptrials ככן כדי להחזיר את הערכות תדירות הזמן של הניסויים הבודדים. הגדר את הפלט לארבעה כדי להחזיר את הספקטרום המורכב של פורייה. בצע ניתוח קישוריות על נתוני תדירות הזמן המתקבלים באמצעות הקוד המוצג על המסך כאן, תוך שימוש בהגדרות המוצגות כדי להחזיר את החלק המדמיין של קוהרנטיות.חזור על ההליך עבור כל משתתף לפני חישוב ממוצע ספקטרום הקוהרנטיות בתדרים ובמשתתפים ותווה את ערכי הקוהרנטיות הדמיוניים הגדולים-ממוצעים כתוצאה מכך כפונקציה של זמן. כאן, אנו רואים מבנה ניסיון לדוגמה ונתונים גולמיים. גירסת ניסיון מתחילה בהצגת צלב קיבעון.לאחר דקה עד 1.8 שניות, גירוי רובין מופיע במשך 150 אלפיות שנייה, ואחריו מסכה במשך 200 אלפיות שנייה. לאחר מכן נראה שמסך תגובה מבקש מהמשתתפים להגיב בפנים או באגרטל. מעל, אנו רואים נתונים גולמיים רב ערוציים ממשתתף לדוגמה, נעולים בזמן להתפרצות גירוי ומוצעים על פני ניסויים.נתונים אלה בחלון הניתוח שלפני הגירוי יהיו מרווח היעד לניתוח. כאן, אנו רואים הערכות כוח ספקטרליות מאותות אזור פנים fusiform מקומי מקור על ניסויים פנים ואגרטל. נתון זה מראה את החלק הדמיוני של קוהרנטיות בין קליפת המוח החזותית המקומית למקור לבין אותות אזור הפנים fusiform בניסויים פנים ואגרטל, בטווח התדרים של שמונה עד 13 הרץ.אזורים מוצללים מייצגים את השגיאה הסטנדרטית של הממוצע עבור עיצוב בתוך נושאים. MEG היא שיטה פסיבית, ממש כמו טנדר של גיטרה חשמלית. המכונה גם נושאת בסיכון להיפגע על ידי המשתתפים, בניגוד לדרך אחרת.

Research

JoVE Journal

Neuroscience

State-Dependency Effects on TMS:  A Look at Motive Phosphene Behavior

המדינה תלות השפעות על TMS: מבט על התנהגות Phosphene מניע

Transcranial magnetic stimulation (TMS) is a non-invasive neurostimulatory and neuromodulatory technique that can transiently or lastingly modulate ...

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 ...

Using Affordable LED Arrays for Photo-Stimulation of Neurons

באמצעות מערכי LED משתלמת עבור גירוי-תמונה של נוירונים

Standard slice electrophysiology has allowed researchers to probe individual components of neural circuitry by recording electrical responses of single ...

Selective Viral Transduction of Adult-born Olfactory Neurons for Chronic in vivo Optogenetic Stimulation

Selective Viral Transduction of Adult-born Olfactory Neurons for Chronic in vivo Optogenetic Stimulation

התמרה ויראלי סלקטיבי של נוירונים בוגרים יליד חוש הריח של כרוני In vivo Optogenetic גירוי

Local interneurons are continuously regenerated in the olfactory bulb of adult rodents1-3. In this process, called adult neurogenesis, neural stem cells ...

MPI CyberMotion Simulator: Implementation of a Novel Motion Simulator to Investigate Multisensory Path Integration in Three Dimensions

MPI Simulator CyberMotion: יישום Simulator תנועה חדשנית לחקר האינטגרציה נתיב רב חושיים בשלושה ממדים

Path integration is a process in which self-motion is integrated over time to obtain an estimate of one's current position relative to a starting point 1. ...

Visualizing the Effects of a Positive Early Experience, Tactile Stimulation, on Dendritic Morphology and Synaptic Connectivity with Golgi-Cox Staining

לדמיין את ההשפעות של ניסיון מוקדם חיובי, מישוש גירוי, על דנדריטים מורפולוגיה וSynaptic קישוריות עם Golgi-קוקס מכתים

To generate longer-term changes in behavior, experiences must be producing stable changes in neuronal morphology and synaptic connectivity. Tactile ...

Whole Mount Immunolabeling of Olfactory Receptor Neurons in the Drosophila Antenna

Whole Mount Immunolabeling of Olfactory Receptor Neurons in the Drosophila Antenna

הר immunolabeling השלם של חוש הריח קולטן נוירונים<em&gt; דרוזופילה</em&gt; אנטנה

Odorant molecules bind to their target receptors in a precise and coordinated manner. Each receptor recognizes a specific signal and relays this ...

Effects of Transcranial Alternating Current Stimulation on the Primary Motor Cortex by Online Combined Approach with Transcranial Magnetic Stimulation

ההשפעות של גירוי זרם חילופין טראנס על קליפת המוח המוטורית הראשי על-ידי גישה משולבת מקוון עם גירוי מגנטי טראנס

Transcranial Alternating Current Stimulation (tACS) is a neuromodulatory technique able to act through sinusoidal electrical waveforms in a specific ...

Combining Optogenetics with Artificial microRNAs to Characterize the Effects of Gene Knockdown on Presynaptic Function within Intact Neuronal Circuits

שילוב Optogenetics עם מיקרו Rna מלאכותי כדי לאפיין תופעות נוקאאוט גנטי על פונקציה Presynaptic בתוך מעגלים עצביים ללא פגע

The purpose of this protocol is to characterize the effect of gene knockdown on presynaptic function within intact neuronal circuits. We describe a ...

Effects of Blast-induced Neurotrauma on Pressurized Rodent Middle Cerebral Arteries

השפעות הפיצוץ-induced Neurotrauma על מכרסם מווסת המזרח התיכון העורקים המוחיים

Though there have been studies on the histopathological and behavioral effects of blast exposure, fewer have been dedicated to blast&#39;s cerebral ...