Диссертация (1144755), страница 20
Текст из файла (страница 20)
Развернутое математическоеописание метода представлено в нескольких относительно недавних публикациях(Cisler, et al., 2014, Friston, et al., 1997, Gitelman, 2003, McLaren, 2012).97Рисунок 7. Схема PPI-анализа (адаптировано из (Cisler, et al., 2014)).Обозначения: разным цветом обозначены времена предъявления стимулов илианализируемые события двух вариантов тестового задания, Y обозначается реальнозарегистрированный BOLD-сигнал в области Б, XA обозначает реальнозарегистрированный сигнал в области A.В рамках данной работы PPI-анализа, будет применен для определенияхарактера изменений функциональных связей между структурами мозга, т.е. станетпонятно, каким образом меняется функциональное взаимодействие между ними впроцессе обеспечения исследуемой деятельности.984. Результаты исследования4.1.
Исследование организации нейрональных систем обеспеченияцеленаправленной деятельности в условиях вовлечения механизмовпроактивного и реактивного когнитивного контроля на примередвухстимульного тестового задания Go/NoGo4.1.1. ИспытуемыеВ проведенном фМРТ исследовании приняли участие 19 здоровыхправоруких испытуемых (16 женщин и 4 мужчин) в возрасте от 20-32 лет (среднийвозраст участников 26.5). Праворукость оценивалась по вопроснику Олдфилда.Проведение исследования было одобрено Комитетом по Этике Института мозгачеловека им. Н.П. Бехтеревой РАН. Все участники исследования подписывалиинформированное согласие на участие в исследовании.4.1.2. Тестовое задание и дизайн исследованияУчастникам исследования давалась следующая инструкция:«Крайне важно во время выполнения тестового задания воздержаться отдвижений головы, поэтому до начала исследования нужно занять максимальнокомфортное положение.
Процедура исследования заключается в предъявлении наэкране монитора картинок с изображениями животных и растений; картинкипредъявляются парами: «животное-животное», «животное-растение», «растениерастение» и «растение-животное». В данном исследовании применяется дваварианта тестовых заданий:«Исследование1». В задачу участника исследования входит как можнобыстрее нажимать на кнопку манипулятора большим пальцем правой руки послепредъявления пары картинок «животное-животное».
В случае появления любыхдругих пар нажимать на кнопку запрещается.99«Исследование2». В задачу участника исследования входит как можнобыстрее нажимать на кнопку манипулятора большим пальцем правой руки послепредъявления пары картинок «животное-растение». В случае появления любыхдругих пар нажимать на кнопку запрещается.»Испытуемым последовательно предъявлялась пара стимулов (С1-С2, т.е.Стимул1-Стимул2), а предварительная инструкция устанавливала при какомсочетании испытуемый должен действовать или, наоборот, не нажимать кнопку.Схематическое изображение тестового задания представлено на Рисунке 8.Рисунок 8.
Дизайн исследования.Обозначения: А - варианты последовательностей предъявляемых стимулов иинструкции к ним в «исследовании 1», Б - варианты последовательностей стимулов100и инструкции к ним в «исследовании 2», B - схема предъявления стимулов. Послепоявления стимула С2 испытуемый должен был либо действовать (пробы вназвании которых слово «Gо»), либо не нажимать конку (пробы в названиикоторых слово «NоGо»). Обозначения: мс – миллисекунды, А – изображениеживотного, Р – изображение растения, С1 – первый стимул пробы, С2 – второйстимул пробы, Gо – пробы с инструкцией нажимать кнопку, NоGо – пробы синструкцией не нажимать кнопку.В качестве стимулов использовались цветные изображения животных (A)или растений (P), которые предъявлялись на экране монитора в течение 100 мс.Межстимульный интервал между инструктирующим сигнальными стимулом ицелевым, т.е. между C1 и C2, всегда составлял 1000 мс.
Во всех вариантахисследования, если в качестве С1 предъявлялось изображение животного, тоиспытуемый готовился к появлению С2 и действовал согласно инструкции. Если вкачестве С1 предъявлялось изображения растения, то испытуемый ожидалпоявления С2, но заведомо знал, что вне зависимости от содержания С2 нажиматьв этой пробе не требуется. В зависимости от типа исследования различалисьследующиетипыпроб,которые затемучитывалисьприпоследующемстатистическом анализе: 1) нажатие кнопки на второй стимул пары С1-С2«животное-животное» - AcueAGо («Исследование1); 2) подавление нажатиякнопки на второй стимул пары С1-С2 «животное-растение» - AcuePNоGо(«Исследование1); 3) нажатие кнопки на второй стимул пары С1-С2 «животноерастение» - AcuePGо («Исследование2); 4) подавление нажатия кнопки на второйстимул пары С1-С2 «животное-животное» - AcueANоGо («Исследование2).Таким образом, моделировалась ситуация, которая подразумевала: 1) В«Исследовании1» формирование модели сенсорного стимула и модели моторногоответа (sensory/motor preparatory set), при рассогласовании с которой запускаетсяпроцесс подавления действий; 2) в «Исследовании2» такой модели неформировалось, поскольку ожидался не конкретное изображение, а какой-либостимул из категории «растение», а выбор типа действия осуществлялся с учетом101правиласочетаниястимулов(«животное-растение»).Висследовании2моделировалось относительно большее вовлечение процессов когнитивногоконтроля.Помимо этого, в каждом исследовании предъявлялись пробы с чередованиемстимулов типа PA, PP, в которых предъявление в качестве C1 изображениярастения инструктировало испытуемого дожидаться C2 без каких-либо действийпосле его предъявления.4.1.3.Параметры регистрации и статистическая обработка данныхДля предъявления стимулов использовался специальный монитор в составекомплекса для проведения фМРТ исследований (Invivo Eloquence fMRI System),располагавшийсяпроецировалосьзаголовойиспытуемомуиспытуемого.спомощьюИзображениесистемысвстроенныхмониторазеркал.Программирование последовательности предъявления проб, а также всехвременныхпараметровпрезентациистимулов,осуществлялосьнабазепрограммного пакета E-prime 1.1 (Psychology Software Tools Inc., Pittsburgh, PA,USA), совмещенного с исследовательским комплексом Invivo.
Тестовое заданиесостояло из 2 экспериментальных сессий, соответствовавших «Исследованию1» и«Исследованию2» (с перерывами между ними для отдыха по 1-2 мин). Помимопроб с предъявляемыми изображениями, предъявлялись пустые пробы вколичестве, составляющим одну пятую от общего числа всех проб (аналогичныхпо времени предъявления с исследовательскими пробами, т.н. пробы «пустышки»).Это позволяло не только осуществить регистрацию данных в «состоянииоперативного покоя» (который использовался в качестве референтного состояния(baseline)), но и оптимизировать протокол предъявления для последующейстатистическойоценкифМРТ-данных.Такимобразом,однакаждаяисследовательская сессия состояла из 200 проб (по 50 проб каждого типа«животное-животное»(AcueAtarget),«животное-растение»(AcuePtarget),«растение-животное» (PcueAtarget), «растение-растение» (PcuePtarget)), плюс 50102«пустых проб».
Временной интервал между первым стимулом одной пробы ипервым стимулом следующей в среднем составлял 4 секунды и равновероятноварьировал: 3 сек., 3.5 сек., 4 сек., 4.5 сек., 5 сек. Время экспозиции всех видовизображения составляла - 100 мс. Экран черного цвета с изображением белогокреста, расположенного посередине, использовался в качестве фоновогоизображения и предъявлялся, все время, когда на экране не предъявлялосьизображение животного или растения. Испытуемые инструктировались нажиматькнопку как можно быстрее.
Пробы, в которых испытуемые ошибочно нажималикнопку или, наоборот, воздерживались от нажатия когда это требовалось,учитывались как «ошибка» при последующем статистическом анализе фМРТданных.Перед началом фМРТ сканирования испытуемые обязательно выполнялитренировочное задание. Исследование проводилось на магнитном томографеPhilips Achieva, с напряженностью поля 3 Тесла. Структурные T1-взвешенныеизображения регистрировались до проведения функционального исследования(T1W3DTFE), со следующими параметрами: поле обзора – 240×240 (FOV); TR – 25мс.; срезы – 130 аксиальных срезов толщиной 1 мм и размером пикселя размером1×1 мм.; угол отклонения вектора намагниченности – 30°. Для регистрации BOLDсигнала, использовалась эхопланарная одноимпульсная последовательность.Время, за которое происходила регистрация данных со всех 32-х аксиальных срезов(TR), составляло 2 секунды (TE=35 мс.).
Поле обзора составляло 208×208, а уголотклонения вектора намагниченности (flip angle) – 90°. Размер пикселя составлял3×3 мм. Толщина срезов равнялась 3 мм., с промежутком между ними в 0.3 мм.Таким образом, после трехмерной реконструкции изображения, размер единицыобъема (воксел, от volume cell) составлял 3×3×3 мм.В каждой исследовательской сессии перед запуском регистрации BOLDсигналаиначаломпредъявлениятестовогозадания,которыебылисинхронизированы, выполнялись две так называемые холостые «динамическиесканы».ПоддинамическимсканомпонимаетсяBOLD-сигнал,зарегистрированный в 32 срезах за 2 сек (TR).
Дополнительно 2 первых103динамических скана удалялись из последующего анализа. Данная процедураявляется стандартным способом избегания, так называемого T1-эффекта, которыйпривносит артефакты в фМРТ данные.Перед проведением группового статистического анализа осуществляласьпредварительнаяобработкаипреобразованиеиндивидуальныхданных,включавшая: коррекцию различного времени регистрации срезов изображениямозга (slice-time correction), пространственное выравнивание (realignment),совместнуюрегистрациюфункциональныхданныхсоструктурнымиизображениями (coregistration), сегментация индивидуальных анатомическихизображений на паттерны серого и белого вещества головного мозга, расчетпараметров пространственной нормализации в стандартное анатомическоепространство и применение этих параметров ко всем функциональнымизображениями, и пространственное сглаживание с применением функции Гаусса(Friston, et al., 2007).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
