Psychofyziologická interakce - Psychophysiological Interaction

Psychofyziologická interakce (PPI) je metoda analýzy připojení mozku pro funkční zobrazování mozku hlavně údaje funkční zobrazování magnetickou rezonancí (fMRI). Odhaduje kontextově závislé změny v efektivní konektivitě (propojení) mezi oblastmi mozku.[1][2] Analýza PPI tedy identifikuje oblasti mozku, jejichž aktivita závisí na interakci mezi nimi psychologický kontext (úkol) a fyziologický stav (časový průběh mozkové aktivity) oblasti semen.[3]

Historie a vývoj

Metodu PPI navrhli Friston a kolegové v roce 1997.[1] Model zahrnuje pojem interakce mezi psychologickou proměnnou (návrh úkolu) a fyziologickou proměnnou (časová řada oblasti mozku). Pokud může pojem interakce vysvětlit mozkovou aktivaci jiné oblasti mozku po zohlednění hlavních účinků psychologických a fyziologických proměnných, znamená to propojení závislé na úkolu mezi dvěma oblastmi mozku.

Metoda PPI se používá hlavně na závislé na hladině kyslíku v krvi (BOLD) signály měřené funkční MRI (fMRI). The hemodynamická odezva je pomalý ve srovnání s rychlými neuronovými aktivitami. Proto Gitelman a kolegové navrhli nejprve dekonvolovat BOLD časovou řadu semene s funkcí hemodynamické odezvy, aby výsledné signály „neuronové úrovně“ mohly odpovídat načasování návrhu úkolu (psychologická proměnná).[4] Před množením by měly být soustředěny jak psychologické, tak fyziologické proměnné.[5]

Pokud je experiment fMRI navržen s více podmínkami, bude v modelu zahrnuto více psychologických proměnných. V tomto případě byla navržena strategie modelování s názvem generalizovaný PPI.[6]

Analýza PPI byla tradičně implementována pomocí strategie založené na semenech. To znamená, že termín PPI je definován pomocí předdefinovaného semene a provádí se voxel-moudrá analýza k identifikaci oblastí v celém mozku, které vykazovaly spojení modulované úkolem s oblastí semene. Metodu PPI lze také aplikovat na každou dvojici oblastí v mozku, takže úkol celého mozku moduloval konektivitu, tj. Úkol konektom, lze mapovat.[7]

Implementace

Hlavní software pro analýzu dat fMRI, včetně SPM, FSL, a AFNI, všechny mají moduly pro analýzu PPI. K dispozici je také Zobecněný PPI Toolbox, což je MATLAB soubor nástrojů určený pro analýzu PPI.

Viz také

Reference

  1. ^ A b Friston KJ, Buechel C, Fink GR, Morris J, Rolls E, Dolan RJ (říjen 1997). "Psychofyziologické a modulační interakce v neuroimagingu". NeuroImage. 6 (3): 218–29. CiteSeerX  10.1.1.8.1112. doi:10.1006 / nimg.1997.0291. PMID  9344826.
  2. ^ Friston KJ (leden 2011). "Funkční a efektivní připojení: recenze". Připojení k mozku. 1 (1): 13–36. CiteSeerX  10.1.1.222.9471. doi:10.1089 / mozek.2011.0008. PMID  22432952.
  3. ^ O'Reilly JX, Woolrich MW, Behrens TE, Smith SM, Johansen-Berg H (červen 2012). „Obchodní nástroje: psychofyziologické interakce a funkční propojení“. Sociální kognitivní a afektivní neurovědy. 7 (5): 604–9. doi:10.1093 / sken / nss055. PMC  3375893. PMID  22569188.
  4. ^ Gitelman, Darren; Penny, William; Ashburner, John; Friston, Karl (2003). „Modelování regionálních a psychofyziologických interakcí ve fMRI: význam hemodynamické dekonvoluce“. NeuroImage. 19 (1): 200–207. doi:10.1016 / S1053-8119 (03) 00058-2.
  5. ^ Di X, Reynolds RC, Biswal BB (duben 2017). „Nedokonalá (de) konvoluce může zavést falešné psychofyziologické interakce a jak se jí vyhnout“. Mapování lidského mozku. 38 (4): 1723–1740. doi:10,1002 / hbm.23413. PMID  28105655.
  6. ^ McLaren DG, Ries ML, Xu G, Johnson SC (červenec 2012). „Zobecněná forma kontextově závislých psychofyziologických interakcí (gPPI): srovnání se standardními přístupy“. NeuroImage. 61 (4): 1277–86. doi:10.1016 / j.neuroimage.2012.03.068. PMC  3376181. PMID  22484411.
  7. ^ Di X, Biswal BB (duben 2019). „Směrem k úkolu Connectomics: Zkoumání spojitosti modulovaného připojení úkolu v různých úkolech“. Mozková kůra. 29 (4): 1572–1583. doi:10.1093 / cercor / bhy055. PMC  7302740. PMID  29931116.