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/pubmed?term=((Two+varieties+of+long-latency+positive+waves+evoked+by+unpredictable+auditory+stimuli+in+man%5BTitle%5D)+AND+%22Electroencephalography+and+clinical+neurophysiology%22%5BJournal%5D)">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/pubmed?term=((Neuropsychology+and+neuropharmacology+of+P3a+and+P3b%5BTitle%5D)+AND+%22International+journal+of+psychophysiology+%3A+official+journal+of+the+International+Organization+of+Psychophysiology%22%5BJournal%5D)">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/pubmed?term=((Neurophysiological+endophenotypes+of+schizophrenia%3A+the+viability+of+selected+candidate+measures%5BTitle%5D)+AND+%22Schizophrenia+bulletin%22%5BJournal%5D)">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/pubmed?term=((The+P300+event-related+potential+and+smoking--a+population-based+case-control+study%5BTitle%5D)+AND+%22International+journal+of+psychophysiology+%3A+official+journal+of+the+International+Organization+of+Psychophysiology%22%5BJournal%5D)">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/pubmed?term=((Age-related+frontoparietal+changes+during+the+control+of+bottom-up+and+top-down+attention%3A+an+ERP+study%5BTitle%5D)+AND+%22Neurobiology+of+aging%22%5BJournal%5D)">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/pubmed?term=((Prefrontal+activation+evoked+by+infrequent+target+and+novel+stimuli+in+a+visual+target+detection+task%3A+An+event-related+functional+magnetic+resonance+imaging+study%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">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/pubmed?term=((Do+EEG+paradigms+work+in+fMRI%3F+Varying+task+demands+in+the+visual+oddball+paradigm%3A+Implications+for+task+design+and+results+interpretation%5BTitle%5D)+AND+%22Neuroimage%22%5BJournal%5D)">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/pubmed?term=((Attention+to+Detail%3A+Why+Considering+Task+Demands+Is+Essential+for+Single-Trial+Analysis+of+BOLD+Correlates+of+the+Visual+P1+and+N1%5BTitle%5D)+AND+%22J+Cogn+Neurosci%22%5BJournal%5D)">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://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aHuettel%2C+SA+%22Functional+magnetic+resonance+imaging%22">Functional magnetic resonance imaging</a>. , 2nd, Sinauer Associates. (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/pubmed?term=((Characterizing+the+hemodynamic+response%3A+effects+of+presentation+rate%2C+sampling+procedure%2C+and+the+possibility+of+ordering+brain+activity+based+on+relative+timing%5BTitle%5D)+AND+%22Neuroimage%22%5BJournal%5D)">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://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aJezzard%2C+P+%22Functional+Magnetic+Resonance+Imaging%3A+An+Introduction+to+Methods%22">Functional Magnetic Resonance Imaging: An Introduction to Methods</a>. , Oxford University Press. (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 vardır EEG P300 alanında durum olmazdı. Örneğin, (örneğin, dikkat devamlılığı ve çalışan hafıza gibi) birçok bilişsel işlemler P300 bileşeninin oluşmasına katkıda ancak bu FMRI KALIN tepki olarak görülen yaygın aktivasyonu tersine, tek bir elektrofizyolojik işaretleyici ile temsil edilmektedir. Ayrıca P300 f ile aynı şekilde motor yan etkilenmemektedirMR veri. EEG veri zamansal çözünürlüğü bilişsel ve motor cevaplar zaman içinde ayrılan sağlar. FMRI KALIN tedbirin doğası pek çok beyin bölgenin belirli bir görev, aynı zamanda, aktif olduğu bulundu anlamına gelir. Aktivasyonu bu alanların fonksiyonlarının belirlenmesi görevi tasarımı ve analizi çok bağlıdır. Bu nedenle fMRI araştırmanın tasarımı Pilot davranışsal test ilgilenilen olan etkilerini ve daha sonra, pilot ilgi etkilerini uygun tasarım, uygulama ve analiz sağlamak için FMRI ortamında test önerilir. Motor yanıtı özgün çalışma 7&#39;den bulgularını içeren tuhaf görevlerden verilerin yorumlanmasını rehberlik ilave olarak hedef tespiti belirli yönlerine odaklanmak tuhaf görevini kullanarak çalışmalarını tasarlamak mümkün olduğunu göstermektedir. Doğru motor yanıt üretmek için duyusal girdi entegrasyonunu araştıran Örneğin yapmak olabilirne görev yanıt sürümünü kullanarak. Öte yandan görevin sayısı versiyonu motor cevap gerekli değildir, özellikle zaman, karar alma ile ilgili süreçleri araştırmak için daha uygun olacaktır. Bazı toplumlarda, örneğin, yaşlanma ya da hareket bozuklukları olan hastalar, motor yanıta üretimi olmayan görev ile ilgili faktörler tarafından etkilenebilecek bu durumlarda tuhaf görevin sayısı versiyonu en uygun olabilir. Veri sadece beyin aktivasyon desenler tuhaf görevin sürümleri arasında farklılık nasıl kanıt, onlar da veriler uygun yorumlanması gerekir eğer fMRI deneylerde kullanılan bilişsel / davranışsal görevleri unsurları göz önüne önemli olduğunu göstermektedir. Bu durum, bir açık veya kapalı yanıt kullanmak mümkündür paradigmasında özellikle önemlidir. Motor yanıt dahil m tarafından ortaya görev ve aktivasyon taleplerini değiştirirotor tepkisi başka görev ile ilgili aktivasyon yorumunu etkileyebilir. Farklı görüntüleme yöntemleri karşısında bir paradigma uyarlarken bu gibi konular dikkate alınmalıdır.

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 gösterir. Ilgi ana karşılaştırmalar koşullar arasında edilenlerdir. Yani, hangi beyin bölgelerinin görev talepleri değiştiğinde hedef algılama ile ilgili aktivasyon farklılık yapar? 4 koşulları arasında farklar olduğunu göstermektedir. Durum sayısı arasındaki farkın niteliksel değerlendirme aksine ve yanıt showin, bu karşılaştırma tüm beyin veri t-testi kullanılarak yapılır, yukarıda tarifg aktivasyon önemli koşulları arasındaki farklılık bölgeleri. Sayısı arasındaki BOLD aktivasyonuna orijinal çalışma 7 göster farklarından verileri ve görsel Oddball sürümlerini cevap. Karşılaştırma için her iki şart veri olmasaydı aktivasyon hem koşullarda &#39;hedef tespiti&#39; atfedilen olacaktır. Bununla birlikte, aktivasyon cevap değil sayısı koşulu sırasında orta frontal girus (MFG) gözlenmiştir. MFG aktivasyon sayısı durumda gözlenmedi olması nedeniyle, bu durum tepki yerine sadece hedef tespit süreçlerinde bir düğme ile bağlantılı motor hazırlanması ve / veya motor yanıt ile ilişkili olduğunu gösterir. Karşılaştırma için bir sayım görev yokluğunda bu MFG aktivasyonu görevi yerine hareket yürütülmesi ile ilgili bilişsel süreçlerle atfedilmiştir olasıdır. Ek mot Benzer şekilde, aktivasyonya da alanı (SMA) sayısı koşulu olarak cevap durumu gözlenmiştir. Orada sayısı durumda yapılan hiçbir yanıt, bu yüzden, SMA bu uyaranlara dikkat, hedef uyarana algılama karar gibi görev diğer yönleri, bir rol oynadığını düşündürmektedir SMA aktivasyon motorun hazırlanmasına ilişkindir olası değildir bir yanıt yapmak isteyip ve yapmak için hangi yanıt eğer öyleyse. Bu SMA aktivasyon görevin yalnızca bir yanıt sürümü varsa diğer görev ile ilgili işlemlerde SMA rolü gözardı olurdu anlamına motor hazırlık dahil olarak yorumlanır olurdu olasıdır. FMRI veriler yorumlanırken Bu, bazı olası tehlikelere dikkat çekmektedir. Nispeten basit olan burada kullanılan görevin rağmen birçok algısal ve bilişsel süreçleri içerir. Bu bilişsel süreçleri ve bunların altında yatan nöral substratlar ayırt etmek zor olabilir. Tarama değerlendirme o dahilinde izin Bu çalışmanın tasarımı,tarama koşullarının karşılaştırılması sağlam bir tasarım, ancak ayrıca, motorun işlemlere göre daha başka işlemlere de katkıda bulunduğu oluşturmama, SMA olası roller ayrıştıramamaktadır arasındaki ardından hedef saptama aksine, f. Bu fMRI çalışmalarında dikkatli deney tasarımı ve analizi için gerekliliğini vurgulamaktadır. <img alt="Şekil 1" fo:content-width="4in" src="/files/ftp_upload/51793/51793fig1highres.jpg" width="500" /> Şekil 1. tuhaf paradigması, tek tip &#39;sık sık&#39;% 80 olan (bu durumda çevrelerinde) uyaranların bir dizi, görüntüleme içerir ve% 20 farklı tip &#39;hedef&#39; vardır. Hedef uyaranlar hedef ortaya uyaran bu tür seyrek nedeniyle algılama yanıtı. Bu yazıda, görevin 3 versiyonları yapıldı. İlk uyaranların pasif görüntüleme (hayır r içerir hangi pasifesponse) yapılmıştır. İkincisi ise, bununla hedef uyarana sayısını sayarak ve deney sonunda toplam haberleri içeren, sayısıdır. Üçüncü, bu bir düğmeye bir hedef uyaran görüntülenir her zaman basarak içerir, cevap olduğunu. <img alt="Şekil 2" fo:content-width="3in" src="/files/ftp_upload/51793/51793fig2highres.jpg" width="400" /> Şekil 2. hemodinamik yanıtı kan nöral aktif dokular teslim olduğunu. Beyinde hemodinamik yanıtı yaklaşık 5 sn uyaran sonra zirveleri (nöral aktiviteye göre) yavaş yavaş yükselir. Cevabı, daha sonra taban değere dönmelerine saniye sayısı (15-20) alır. Şekil kanonik hemodinamik tepki fonksiyonunu; Bu sinyal sadece uyarıcı herhangi bir uzun sürerse, taban dönen, bir tek, kısa bir &#39;sıfır süre uyarıya yanıt olarak varsayımsal bir sinyaldir. <img alt="Şekil 3," fo:content-width="4in" src="/files/ftp_upload/51793/51793fig3highres.jpg" /> Hedef için Şekil 3. BOLD aktivasyon&gt; sayımı ve tepki koşulları için sık sık kontrast. (Ikinci düzey karma etkiler ALEV. N = 16, Küme-düzeltilmiş eşik Z = 2.3, p = 0.05). Bu rakam ve başlık Warbrick ark, 2013 7 den modifiye edilmiştir. <img alt="Şekil 4" fo:content-width="4in" src="/files/ftp_upload/51793/51793fig4highres.jpg" /> Şeklin sol tarafında 4. Şekil pasif duruma karşı sayım durumu için BOLD aktivasyon gösterir. Şeklin sağ bölümü pasif duruma karşı tepki durumunu gösterir. Tüm veriler hedef&gt; sık sık alt düzey kontrast temsil eder. Bölüm A ek motor alan (SMA) aktivasyon vurgulamaktadır. Bölüm BSadece yanıt durumu için orta frontal girus (MFG) aktivasyonunu gösterir. (Ikinci düzey karma etkiler ALEV. N = 16, Küme-düzeltilmiş eşik Z = 2.3, p = 0.05) bu rakam ve başlık Warbrick ark 2013 7&#39;den modifiye edilmiştir.

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

Nanyang Technological University

Research

JoVE Journal

Behavior

13.2K 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 ...

fMRI Validation of fNIRS Measurements During a Naturalistic Task

We present a method to compare brain activity recorded with near-infrared spectroscopy (fNIRS) in a dance video game task to that recorded in a reduced version of the task using fMRI (functional magnetic resonance imaging). Recently, it has been shown that fNIRS can accurately record functional brain activities equivalent to those concurrently recorded with functional magnetic resonance imaging for classic psychophysical tasks and simple finger tapping paradigms. However, an often quoted benefit of fNIRS is that the technique allows for studying neural mechanisms of complex, naturalistic behaviors that are not possible using the constrained environment of fMRI. Our goal was to extend the findings of previous studies that have shown high correlation between concurrently recorded fNIRS and fMRI signals to compare neural recordings obtained in fMRI procedures to those separately obtained in naturalistic fNIRS experiments. Specifically, we developed a modified version of the dance video game Dance Dance Revolution (DDR) to be compatible with both fMRI and fNIRS imaging procedures. In this methodology we explain the modifications to the software and hardware for compatibility with each technique as well as the scanning and calibration procedures used to obtain representative results. The results of the study show a task-related increase in oxyhemoglobin in both modalities and demonstrate that it is possible to replicate the findings of fMRI using fNIRS in a naturalistic task. This technique represents a methodology to compare fMRI imaging paradigms which utilize a reduced-world environment to fNIRS in closer approximation to naturalistic, full-body activities and behaviors. Further development of this technique may apply to neurodegenerative diseases, such as Parkinson&#8217;s disease, late states of dementia, or those with magnetic susceptibility which are contraindicated for fMRI scanning.

We present a method to compare functional brain activity recorded during a naturalistic task using fNIRS with activity recorded during fMRI.

Bir Doğal Görev sırasında fNIRS Ölçümlerin fMRI Doğrulama

We present a method to compare brain activity recorded with near-infrared spectroscopy (fNIRS) in a dance video game task to that recorded in a reduced ...

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 ...

Nörobilim

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 ...

Co-analysis of Brain Structure and Function using fMRI and Diffusion-weighted Imaging

The study of complex computational systems is facilitated by network maps, such as circuit diagrams. Such mapping is particularly informative when studying the brain, as the functional role that a brain area fulfills may be largely defined by its connections to other brain areas. In this report, we describe a novel, non-invasive approach for relating brain structure and function using magnetic resonance imaging (MRI). This approach, a combination of structural imaging of long-range fiber connections and functional imaging data, is illustrated in two distinct cognitive domains, visual attention and face perception. Structural imaging is performed with diffusion-weighted imaging (DWI) and fiber tractography, which track the diffusion of water molecules along white-matter fiber tracts in the brain (Figure 1). By visualizing these fiber tracts, we are able to investigate the long-range connective architecture of the brain. The results compare favorably with one of the most widely-used techniques in DWI, diffusion tensor imaging (DTI). DTI is unable to resolve complex configurations of fiber tracts, limiting its utility for constructing detailed, anatomically-informed models of brain function. In contrast, our analyses reproduce known neuroanatomy with precision and accuracy. This advantage is partly due to data acquisition procedures: while many DTI protocols measure diffusion in a small number of directions (e.g., 6 or 12), we employ a diffusion spectrum imaging (DSI)1, 2 protocol which assesses diffusion in 257 directions and at a range of magnetic gradient strengths. Moreover, DSI data allow us to use more sophisticated methods for reconstructing acquired data. In two experiments (visual attention and face perception), tractography reveals that co-active areas of the human brain are anatomically connected, supporting extant hypotheses that they form functional networks. DWI allows us to create a "circuit diagram" and reproduce it on an individual-subject basis, for the purpose of monitoring task-relevant brain activity in networks of interest.

We describe a novel approach for simultaneous analysis of brain function and structure using magnetic resonance imaging (MRI). We assess brain structure with high-resolution diffusion-weighted imaging and white-matter fiber tractography. Unlike standard structural MRI, these techniques allow us to directly relate anatomical connectivity to functional properties of brain networks.

FMRI ve difüzyon ağırlıklı görüntüleme ile Beyin Yapısı ve Fonksiyonu Co-analizi

The study of complex computational systems is facilitated by network maps, such as circuit diagrams. Such mapping is particularly informative when ...

Dynamic Inter-subject Functional Connectivity Reveals Moment-to-Moment Brain Network Configurations Driven by Continuous or Communication Paradigms

Task-based functional magnetic resonance imaging bears great potential to understand how our brain reacts to various types of stimulation; however, this is often achieved without considering the dynamic facet of functional processing, and analytical outputs typically account for merged influences of task-driven effects and underlying spontaneous fluctuations of brain activity. Here, we introduce a novel methodological pipeline that can go beyond these limitations: the use of a sliding-window analytical scheme permits tracking of functional changes over time, and through cross-subject correlational measurements, the approach can isolate purely stimulus-related effects. Thanks to a rigorous thresholding process, significant changes in inter-subject functional correlation can be extracted and analyzed.
On a set of healthy subjects who underwent naturalistic audio-visual stimulation, we demonstrate the usefulness of the approach by tying the unraveled functional reconfigurations to particular cues of the movie. We show how, through our method, one can capture either a temporal profile of brain activity (the evolution of a given connection), or focus on a spatial snapshot at a key time point. We provide a publicly available version of the whole pipeline, and describe its use and the influence of its key parameters step by step.

The goal of the described approach is to determine at what moments of the paradigm (temporal perspective), and between which regions (spatial perspective), significant reconfigurations in functional connectivity occur on functional magnetic resonance imaging recordings during which a time-locked stimulus is played.

Dinamik arası konu fonksiyonel bağlantı ortaya koymaktadır an an beyin ağ yapılandırmaları tarafından sürekli tahrik veya iletişim paradigmaların

Task-based functional magnetic resonance imaging bears great potential to understand how our brain reacts to various types of stimulation; however, this ...

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

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 ...