功能成像结合强化学习、眼动追踪与生理监测

摘要

本演示展示了如何利用功能性磁共振成像（fMRI）研究决策背后的神经回路。通过将简单的感知任务与奖赏性和厌恶性强化相结合，探究结果如何影响决策过程。

摘要

我们采用功能性脑成像（fMRI）研究决策行为背后的神经回路。为了理解结果如何影响决策过程，通常将简单的感知任务与奖赏性和厌恶性强化相结合。然而，使用果汁和气流等强化物可能给fMRI研究带来挑战。强化物的传递可能引起头部运动，从而在fMRI信号中产生伪影。强化还可能通过自主神经通路引起心率和呼吸的变化。心率和呼吸的变化可直接影​​响大脑中的fMRI（BOLD）信号，并可能与由神经活动引起的信号变化相互混淆。在本视频中，我们演示了如何以受控方式递送强化物、如何稳定头部，以及如何测量脉搏和呼吸的方法。

方案

仪器设置

进行fMRI实验的第一步是设置并检查设备。 这些步骤可以按任意顺序进行。

信号调节——扫描仪位于一个电气和磁屏蔽的房间内。  所有从控制室通往扫描室的电信号均需通过一个滤波板，以去除可能在磁共振图像中产生伪影的任何频率。

气流刺激——气流刺激装置可输送固定压力和持续时间的可控气流。  当气流指向眼睛时，会产生厌恶感，但不会造成创伤。  压力调节器（WPI Pneumatic PicoPump）连接至压缩空气源，该气源可以是气瓶，但我们使用的是实验室供气系统。  压力调节至30 psi。  时间参数设定为输送50毫秒的气流脉冲。电磁阀由计算机信号控制。  压力调节器的输出通过1/6英寸塑料管（Tygon）输送至受试者。  需注意，管道不宜过长，否则会导致电磁阀开启与压缩空气到达管端之间出现延迟。  因此，压力调节器应置于扫描室内，控制信号通过滤波板传入，以确保不会产生成像伪影。

果汁递送——果汁递送装置通过一根塑料管控制递送至受试者口中的果汁液滴的大小和数量。  该装置由一个储液罐、一个计算机控制的电磁阀和一根将果汁输送至受试者的长管组成。  所有电子组件均位于扫描室之外，因此不会在磁共振信号中引入....