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

Эта работа была поддержана FWF Австрийский научный фонд, Imaging Mind: Связь и высшие когнитивные функции, W 1233-G17 (в Е.Р.) и Европейский исследовательский совет Грант WIN2CON, ERC StG 283404 (в N.W.). Авторы хотели бы отметить поддержку Нади Мюллер-Воггель, Николаса Питфилда и Манфреда Сейфтера за вклад в этот протокол.

<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>

Авторам нечего раскрывать.

Представление уникального стимула, который может быть истолкован как несколько объектов с течением времени, но как только один объект в любой момент времени, позволяет исследовать достимулирующее воздействие на восприятие объекта. Таким образом, можно связать предстимулирующие состояния мозга с субъективными отчетами о воспринимаемых объектах. В лабораторных условиях неоднозначные изображения, которые могут быть интерпретированы одним из двух способов, таких как иллюзия вазы Рубина, обеспечивают оптимальный случай, который позволяет напрямую контрастировать активность мозга между двумя типами испытаний: те, которые воспринимаются в одну сторону (например, "лицо" ) и те, воспринимается в другую сторону (например, "ваза").
Представление этих стимулов кратко (Злт;200 мс) гарантирует, что люди видят и впоследствии сообщают только об одном из двух возможных толкований стимула на данном судебном разбирательстве. Контрбалансирование (случайно чередующееся) между черной вазой/белыми лицами и белыми версиями ваза/черных лиц стимула между участниками уменьшает влияние низкоуровневых стимулирующих функций на последующий анализ. Представление маски сразу после стимула предотвращает после изображения от формирования и смещения ответов участников. Потому что анализ периода после начала стимула не представляет интереса, не требуется соответствие между низкочастотными функциями стимула и маски. Наконец, чередование кнопок отклика между участниками (например, слева от вазы, справа от лица или наоборот) предотвращает активность из-за двигательной подготовки от факторинга в контрасты.
Учитывая миллисекундное разрешение МЭГ, интервал до стимула, столь же короткий, как 1 с, достаточен для оценки таких показателей, как спектральная мощность и подключение. Учитывая короткую продолжительность каждого результирующего испытания, большое количество испытаний может быть размещено в экспериментальной сессии, обеспечивая высокое соотношение сигнала к шуму при усреднении сигналов MEG через испытания.
Конкретные чувствительные к категориям области, представляющие интерес, оказались активными во время восприятия объекта24,25. Например, FFA широко сообщается, что участвует в восприятии лица22. Для изучения влияния измеренной активности, вытекающей из конкретных источников, можно реконструировать данные МЭГ. Для изучения связи между источниками необходима реконструкция источника. Для облегчения анализа исходных данных данные на уровне одного истоков могут быть представлены «виртуальными датчиками». Представление данных таким образом позволяет анализировать однопробные исходные данные точно так же в исходном пространстве и пространстве датчиков (т.е. используя те же функции анализа, например, используя инструментарий Fieldtrip). Это позволяет просто проверять гипотезы о деятельности указанных регионов интересов.
В то время как до стимула колеблявласть власти было показано, влиять на обнаружение стимулов вблизи порога восприятия (воспринимаемое против не воспринимается), независимо от того, влияет ли это на содержание того, что видел менее известны. Здесь мы противопоставили достимулирующей колеблющейся власти в FFA между испытаниями, на которых люди сообщили лицо против вазы, и не нашли статистических различий. Впоследствии мы проверили ли связь между V1 и FFA влияет на предстоящий отчет восприятия, и обнаружили, что лицо испытаний предшествовали расширение связи между V1 и FFA в диапазоне альфа-частоты около 700 мс до начала стимула. То, что мы не нашли никакого эффекта в альфа-силе, а скорее вподключении в альфа-диапазоне, предполагает, что в то время как достимул альфа-сила может повлиять на обнаружение стимулов 7,8,это не обязательно влияет на категоризацию объектов. Поэтому наши результаты показывают, что для более полного понимания колеблющейся динамики, предшествующей восприятию объекта и их последующего влияния на восприятие объекта, недостаточно просто анализировать колебательную силу в регионах, представляющих интерес. Скорее, связь между регионами интересов должны быть приняты во внимание, как текущие колебания в силе этих связей может смещения последующего восприятия18. Наконец, несмотря на менее чем оптимальное пространственное разрешение МЭГ, наш протокол демонстрирует, что человек способен четко определить регионы, представляющие интерес, и исследовать их взаимосвязь. MEG может заменять электроэнцефалографию (ЭЭГ), потому что она предлагает превосходное пространственное разрешение, и может заменять функцию МРТ, потому что она предлагает превосходное временное разрешение. Поэтому MEG в сочетании с реконструкцией источника идеально подходит для исследования быстрых и локализованных нейронных процессов.

Мозг государства, предшествующие стимулы презентации влияют на то, как стимулы воспринимаются, а также нейронных реакций, связанных с восприятием1,2,3,4. Например, когда стимул представлен с интенсивностью, близкой к порогу восприятия (около порога), предстимулирующая нервная колебля, фаза и связь могут повлиять на то, будет ли предстоящий стимул восприниматься или не восприниматься5 ,6,7,8,9,10. Эти предстимулирующие сигналы могут также влиять на другие аспекты восприятия, такие как содержание объектов восприятия.
Представление людей с неоднозначным изображением, которое может быть интерпретировано одним из двух способов является идеальным способом зондирования восприятия объекта11. Это потому, что субъективное содержание восприятия может быть одним из двух объектов, в то время как фактический стимул остается неизменным. Поэтому можно оценить различия в записанных сигналов мозга между испытаниями, на которых люди сообщили, воспринимая один по сравнению с другими возможными интерпретации стимула. Учитывая доклады, можно также исследовать, были ли какие-либо различия в состояниях мозга до начала стимула.
Магнеоэнцефалография (MEG) является функциональным методом нейровизуализации, который фиксирует магнитные поля, производимые электрическими токами в головном мозге. В то время как зависимые (BOLD) реакции уровня крови (BOLD) разрешаются в сроки секунд, MEG обеспечивает миллисекундное разрешение и, следовательно, позволяет исследовать механизмы мозга, которые происходят в очень быстрых временных масштабах. Связанное с этим преимущество мЭГ заключается в том, что он позволяет охарактеризовать состояния мозга из коротких периодов записанных данных, то есть экспериментальные испытания могут быть сокращены таким образом, что многие испытания вписываются в экспериментальную сессию. Кроме того, MEG позволяет проводить анализ частотных доменов, которые могут выявлять осколочно-колеотительную активность.
В дополнение к высокому временному разрешению, MEG предлагает хорошее пространственное разрешение. С методами реконструкции источника12, одно может проецировать данные датчика-уровня к космосу источника. Это позволяет проверить гипотезы о деятельности указанных регионов интересов. Наконец, в то время как сигналы в сенсорном пространстве сильно коррелируются и поэтому связь между датчиками не может быть точно оценена, реконструкция источника позволяет оценить связь между регионами, представляющими интерес, поскольку она снижает корреляции между исходными сигналами13. Эти оценки подключения могут быть решены как в области времени, так и в области частоты.
Учитывая эти преимущества, МЭГ идеально подходит для изучения воздействия до стимулов на восприятие объектов в конкретных регионах, представляющих интерес. В настоящем докладе мы проиллюстрируем, как разработать такой эксперимент и настройку приобретения МЭГ, а также как применять реконструкцию источников и оценивать колебательную активность и подключение.

<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

Предстимулирующая колеблящее сяплетивие активности мозга влияет на предстоящее восприятие. Характеристики этой деятельности до стимулирования могут предсказать, будет ли почти порог стимул воспринимается или не воспринимается, но они могут также предсказать, какой из двух конкурирующих стимулов с различным содержанием восприятия воспринимается? Неоднозначные визуальные стимулы, которые можно увидеть одним из двух возможных способов одновременно, идеально подходят для изучения этого вопроса. Магнецефалография (МЭГ) является нейрофизиологической техники измерения, которая записывает магнитные сигналы, испускаемые в результате деятельности мозга. Миллисекундное временное разрешение МЭГ позволяет охарактеризовать колеблящееся состояния мозга всего за 1 секунду записанных данных. Представляя пустой экран около 1 секунды до неоднозначного начала стимула поэтому обеспечивает временное окно, в котором можно исследовать ли до стимула осцилляторной деятельности смещения содержание предстоящего восприятия, как указано на участников Отчеты. Пространственное разрешение МЭГ не является превосходным, но достаточным для локализации источников мозговой активности в сантиметровом масштабе. Затем реконструкция источника деятельности МЭГ позволяет проверить гипотезы о колебательной активности конкретных регионов, представляющих интерес, а также своевременно-и частотно-разрешенной связи между интересуемыми регионами. Описанный протокол позволяет лучше понять влияние спонтанной, текущей активности мозга на зрительное восприятие.

Мы представили Рубин лицо / вазы иллюзия участников кратко и неоднократно и попросил участников сообщить о своем percept (лицо или ваза?) После каждого испытания(Рисунок 1). Каждому испытанию предшествовал не менее 1 с чистого экрана (с крестом фиксации); это был предстимулительный интервал интереса.
Мы спросили, повлиялли ли достимулирующая колеблющиеся силы в регионах, представляющих интерес, или предстимулирующее подключение между заинтересованными регионами, на восприятие отчета о предстоящем неоднозначном стимулировании. Поэтому, в качестве первого шага, мы проецировали наши данные на источник пространства, чтобы мы могли извлечь сигналы из соответствующих ROIs.
Основываясь на предыдущей литературе, исследующей восприятие лица и объекта как с двусмысленными21, так и с недвусмысленными22 стимулами, мы определили, что FFA является нашей рентабельностью инвестиций. Впоследствии мы проанализировали низкочастотные (1-40 Гц) спектральные компоненты исходного сигнала ФФА и сравнили спектральные оценки из испытаний, о которых сообщалось, как "лицо" с теми из испытаний, которые были сообщены как "ваза". Кластерная перестановка, кластеризация на частотах 1-40 Гц, контрастирующая спектральная мощность на испытаниях, где люди сообщали лицо против вазы, не выявило существенных различий между 2 типами испытаний. Тем не менее, описательно, спектры мощности показали ожидаемый пик колеблях альфа-диапазона в диапазоне 8-13 Гц, и в меньшей степени активность бета-диапазона в диапазоне 13-25 Гц(рисунок 2).
Не найдя различий в спектральной силе до стимула, мы затем исследовали, были ли различия в предстимулирующей связи между пробными типами. В дополнение к FFA, мы определили V1, чтобы быть нашей второй рентабельности инвестиций из-за его повсеместное участие в видении. На основе результатов анализа мощности, мы определили частоты 8-13 Гц, чтобы быть нашими частотами интереса. Мы вычислили время- и частота-решена мнимая часть согласованности между нашими двумя ROIs, отдельно для лица и вазы испытаний, и усреднение результат по частотам интереса. Эта мера отражает синхронизацию колеблющейся фазы между областями мозга и консервативно контролирует эффекты проведения в мЭГ реконструированных источников19,так что это был метод выбора для оценки функционального соединения. Кластерная перестановка тест, кластеризации по времени-точек -1 до 0 с, контрастируя мнимой согласованности между V1 и FFA на испытаниях, где люди сообщили лицо против вазы, показали, что лицо испытаний сильнее до стимула подключения по сравнению с вазы испытаний, около 700 мс до начала стимула(рисунок 3).
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/60120/60120fig1.jpg"> Рисунок 1 Пример пробной структуры и необработанных данных. Нижняя панель: Пробная версия начинается с отображения креста фиксации. После 1 до 1,8 с, стимул Рубин появляется для 150 мс, а затем маска для 200 ms. Экран ответа затем, как представляется, побудить участников ответить с "лицо" или "ваза". Верхняя панель: Многоканальные исходные данные от участника примера, заблокированные по времени к началу стимула и усредненного в ходе испытаний. Это схема, чтобы выделить данные в предстимулирующем окне анализа (-1 s до 0 s; выделено в розовом цвете), который будет целевым интервалом для анализа. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/60120/60120fig1large.jpg" target="_blank">Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/60120/60120fig2.jpg"> Рисунок 2 : Спектральная мощность в FFA. Оценки спектральной мощности из исходных локализованных сигналов FFA на испытаниях на лице и вазе. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/60120/60120fig2large.jpg" target="_blank">Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/60120/60120fig3.jpg"> Рисунок 3 : Связь между V1 и FFA. Воображаемый часть согласованности между исходными локализованными сигналами V1 и FFA на лице и вазах испытаний, в диапазоне частот 8-13 Гц. Затененные регионы представляют собой стандартную ошибку среднего для внутри субъектов конструкций23. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/60120/60120fig3large.jpg" target="_blank">Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.</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

В этой статье описывается, как настроить эксперимент, который позволяет обнаруживать до стимула исходного уровня влияния на восприятие объекта с помощью магнитоэнцефалографии (MEG). Она охватывает стимулматериала материал, экспериментальный дизайн, meG записи, и анализ данных.

Обнаружение достимулирующих исходно-уровень воздействия на восприятие объектов с помощью магнитоэнцефалографии

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

Этот метод позволяет быстро и переходные изменения в подключении мозга, которые будут захвачены до объектов рассматриваются, и влияние этих изменений на восприятие объекта. Основным преимуществом МЭГ по сравнению с ЭЭГ является то, что магнитное поле мозга невозмутимо головой, что позволяет реконструкции источника с более высоким разрешением и лучшей оценки подключения. Начните с записи одной минуты пустых данных MEG в одной килогерце.Мониторинг сигналов от 102 магнитометров и 204 ортогоно размещены планарные градиометры на 102 различных позиций, визуализируя все сигналы в режиме реального времени на приобретение компьютера. Ты не собираешься судиться с нами? А вот-далее, получить информированное согласие от участника в соответствии с декларацией Хельсинки и заставить их подписать форму, которая включает в себя заявление, позволяющее обрабатывать персональные данные.Есть ли какой-либо металлический предмет из вашего тела? Но вы можете сделать это, когда вы внутри, а также. Затем предоставьте им не магнитную одежду и убедитесь, что они не имеют металлических предметов в или на их телах.Попросите их заполнить анонимный вопросник, чтобы убедиться в этом и убедиться, что у них нет других критериев исключения, и задокументировать такие детали, как вручение и уровень отдыха. Хорошо, отлично, спасибо. Здесь. Место участника на цветной стул, а затем прикрепить пять катушек индикатора положения головы к голове с клеем, два выше одного глаза, один над другим глазом, и один за каждым ухом.Поместите датчик трекера для системы оцифровки твердо на голову участника и зафиксните его на очки для максимальной стабильности. Далее оцифруйте анатомические ориентиры, левые и правые предаврикулярные точки и насион, и убедитесь, что предаврикулярные точки симметричны. Кроме того, оцифруйте пять позиций катушки HPI с помощью стилуса 3D-дигитайзера.Теперь оцифруйте до 300 точек вдоль кожи головы и максимизируйте покрытие формы головы. Обложка четко определенных областях кожи головы на MR изображения, выше иниона на спине и насион на фронте, а также носовой мост. Эти точки будут использоваться для совместной регистрации анатомического изображения.В этот момент снимите очки с датчиком трекера и прикрепите одноразовые электроды выше и ниже правого глаза для мониторинга вертикальных движений глаз. Также приложите электроды справа от правого глаза и слева от левого глаза для мониторинга горизонтальных движений глаз. Прикрепите дополнительные электроды ниже правой ключицы и ниже сердца для мониторинга сердечного ритма.Сигнал в этих областях является надежным, поэтому проверка неустумности не является необходимым. Кроме того, приложите электрод в качестве земли под шеей. Пожалуйста. Теперь сопроводите участника в защищенную комнату MEG и поручите ему сесть в кресло МЭГ.Подключите жгут проводки HPI и одноразовые электроды в системе MEG. Затем поднимите стул так, чтобы голова участника коснулась верхней части шлема и заверила участника в том, что он удобен. Теперь все в порядке?Yes.Perfect.Begin, поручив участнику пассивно смотреть на пустой экран в течение пяти минут во время записи отдыха состояние MEG данных на один килогерц. Держите скорость отбора проб на уровне одного килогерца на протяжении всего эксперимента. Затем проинструктируйте участника о требованиях к задаче и дайте им выполнить 20 практических испытаний.Так что теперь мы пойдем и потухаем и убедитесь, что все в порядке. Хорошо. Хорошо? Начните эксперимент с первого отображения инструкций, сообщая участнику, какую кнопку нажать, когда они видят лица и какую кнопку нажать, когда они видят вазу.Создайте единую пробную версию с четырьмя событиями, которые будут применяться ко всем испытаниям в этом порядке: крест фиксации, изображение Рубина, маска и подсказка ответа. В начале каждого блока, перед началом задачи, начните измерять данные МЭГ и заместите начальную позицию руководителя участника по отношению к МЭГ. Не забудьте следить за участником через видео во время эксперимента.В системе MEG нажмите Кнопку Перейти к запуску. Когда диалог спрашивает, должны ли данные HPI быть опущены или добавлены в запись, проинспектировать сигнал катушки HPI и нажмите Accept, чтобы записать исходное положение головы. После этого нажмите Запись сырья, чтобы начать запись данных MEG.В начале каждой пробной версии отобразить крест фиксации на переменный период времени от одной до 1,8 секунды. Затем отобразить изображение Рубина в течение 150 миллисекунд. Затем удалите изображение Рубина и отобразить маску в течение 200 миллисекунд, после чего возникает вопрос, побуждающий участника ответить в течение двух секунд.Запрограммировать период ответа таким образом, чтобы, если участники ответят в течение двух секунд, начнется следующее испытание. В противном случае, начать следующее испытание через две секунды. Сохранить время всех четырех событий, а также выбор ответа и его сроки.Мониторинг сигналов MEG, визуализируя их в режиме реального времени на компьютере приобретения. Когда эксперимент будет завершен, сопроводите участника из экранной комнаты и помогите ему отсоединить датчики. Проанализируйте полученные данные, выполняя анализ частоты времени в обеих областях, представляющих интерес, отдельно от двух типов проб, используя код, показанный на экране здесь.Во-первых, внедрить многокамерную трансформацию частоты времени, основанную на умножении частотного домена. Кроме того, установите опцию конуса, чтобы dpss использовать дискретные сфероидальные последовательности функции конуса и определить частоты интереса от восьми до 13 герц. Затем установите ширину тайм-окна до 200 миллисекунд и параметр сглаживания до четырех герц.Установите опцию keeptrials к да, чтобы вернуть частотные оценки времени одного испытания. Установите выход на четверку, чтобы вернуть сложные спектры Фурье. Выполните анализ подключения полученных данных о частоте времени с помощью кода, показанного здесь на экране, используя настройки, показанные для возвращения воображаемой части согласованности.Повторите процедуру для каждого участника, прежде чем усреднеть спектры согласованности между частотами и участниками и вы построения в результате в среднем мнимой согласованности значений в качестве функции времени. Здесь мы видим пример пробной структуры и необработанных данных. Испытание начинается с отображения фиксации креста.Через 1-1,8 секунды стимул Рубина появляется в течение 150 миллисекунд, а затем маска в течение 200 миллисекунд. Затем появляется экран ответа, чтобы побудить участников ответить лицом или вазой. Выше мы видим многоканаканарное сырье данные от примера участника, время, заблокированное для начала стимулирования и усредненое по испытаниям.Эти данные в окне предварительного стимулирующего анализа будут целевым интервалом для анализа. Здесь мы видим спектральные оценки мощности от локализованных источников фузиформных сигналов области лица на испытаниях лица и вазы. Эта цифра показывает воображаемую часть согласованности между локализованной источником зрительной коры и фузиформными сигналами области лица в испытаниях лица и вазы, в диапазоне частот от восьми до 13 герц.Затененные регионы представляют собой стандартную погрешность среднего для проектирования внутри субъектов. MEG является пассивным методом, так же, как пикап электрогитары. Машина также несет в себе риск повреждения участниками, в отличие от других условий.

Research

JoVE Journal

Neuroscience

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

Государство-зависимость Влияние на TMS: Посмотрите на мотив поведения фосфен

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

Создание объектов и объектов категории по изучению восприятия и восприятия обучения

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

Использование Доступное Светодиодные массивы для фото-стимуляция нейронов

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

Селективный Вирусный трансдукция взрослых происхождения обонятельных нейронов при хроническом В естественных условиях Optogenetic Стимуляция

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 CyberMotion Simulator: Осуществление Роман симулятор движения по расследованию мультисенсорная путь интегрирования в трех измерениях

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

Визуализация Эффекты положительного ранний опыт, тактильная стимуляция, на дендритных морфологии и синаптические связи с Гольджи-Кокса Окрашивание

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

Всего Гора иммунного обонятельных рецепторов нейронов в<em&gt; Дрозофилы</em&gt; Антенны

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

Эффекты переменного тока транскраниальной стимуляции на первичной моторной коры, онлайн комбинированный подход с транскраниальная магнитная стимуляция

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

Сочетание Оптогенетика с искусственных микроРНК охарактеризовать последствия нокдаун гена на пресинаптическом функции внутри нетронутыми нейронных цепей

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

Последствия взрыва индуцированной нейротравма под давлением грызунов средней мозговой артерии

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