आयामी परिवर्तन कार्ड के आधार पर क्रमबद्ध प्रदर्शन के साथ संज्ञानात्मक नियंत्रण नेटवर्क एसोसिएटेड के कार्यात्मक कनेक्टिविटी में आयु से संबंधित मतभेद जांच के लिए एक विधि
Summary
इस वीडियो को निशाना बनाया कार्य / प्रक्रियाओं से लगे संज्ञानात्मक नियंत्रण नेटवर्क के कार्यात्मक कनेक्टिविटी में उम्र से संबंधित परिवर्तन की जांच की एक विधि प्रस्तुत करता है. तकनीक fMRI डेटा के बहु – variate विश्लेषण पर आधारित है.
Abstract
वातावरण में अचानक परिवर्तन करने के व्यवहार को समायोजित करने की क्षमता बचपन और किशोरावस्था में धीरे – धीरे विकसित करता है. उदाहरण के लिए, आयामी परिवर्तन कार्ड के आधार पर क्रमबद्ध कार्य में भाग लेने वालों के लिए उन्हें इस तरह के रंग के रूप में एक अलग तरह, छँटाई करने के लिए, इस तरह के आकार के रूप में, कार्ड एक ही रास्ता छँटाई से स्विच. इस तरह से व्यवहार का समायोजन एक छोटा सा प्रदर्शन लागत, या स्विच लागत, exacts प्रतिक्रियाओं आमतौर पर धीमी और अधिक त्रुटि प्रवण स्विच परीक्षणों पर कर रहे हैं कि ऐसे में जो छँटाई शासन ही रहता परीक्षण में जो दोहराने की तुलना में छँटाई शासन परिवर्तन. लचीले ढंग से व्यवहार को समायोजित करने की क्षमता अक्सर इस तरह के स्विच लागत के रूप में व्यवहार लागत आमतौर पर बढ़ती उम्र के साथ कम भाग में, क्योंकि धीरे – धीरे विकसित करने के लिए कहा है. इस तरह के व्यवहार लचीलेपन के रूप में उच्च आदेश अनुभूति, के पहलुओं, तो विकसित क्यों धीरे – धीरे एक खुला प्रश्न बना हुआ है. एक अनुमान यह है कि इन परिवर्तनों को व्यापक पैमाने पर संज्ञानात्मक नियंत्रण नेटवर्क में कार्यात्मक परिवर्तनों के साथ संघ में होते हैं. इस दृश्य में,ऐसे स्विचिंग जैसे जटिल मानसिक आपरेशन, तेजी से उन है कि अद्यतन और कार्य नियमों को बनाए रखने सहित कई वितरित मस्तिष्क क्षेत्रों के बीच बातचीत,, फिर से पूरबी ध्यान, और चयन व्यवहार शामिल है. विकास के साथ, इन क्षेत्रों के बीच कार्यात्मक कनेक्शन तेजी से और अधिक कुशल स्विचिंग आपरेशन के लिए अग्रणी को मजबूत. वर्तमान वीडियो अलग अलग उम्र के प्रतिभागियों से fMRI डेटा के संग्रह और बहुभिन्नरूपी विश्लेषण के माध्यम से इस परिकल्पना का परीक्षण करने की एक विधि का वर्णन करता है.
Introduction
व्यवहार को विनियमित करने की क्षमता (समीक्षा के लिए, डायमंड 1 देखें) बचपन और किशोरावस्था में धीरे – धीरे विकसित करता है. आयामी परिवर्तन कार्ड के आधार पर क्रमबद्ध कार्य में, उदाहरण के लिए, प्रतिभागियों के लिए उन्हें इस तरह के रंग 2 के रूप में एक अलग तरीका है, (देखें चित्र 2) छँटाई करने के लिए, इस तरह के आकार के रूप में, कार्ड एक ही रास्ता छँटाई से स्विच. स्विचिंग एक छोटा सा प्रदर्शन लागत, या स्विच लागत, exacts प्रतिक्रियाओं आमतौर पर धीमी और अधिक त्रुटि प्रवण स्विच परीक्षणों पर कर रहे हैं कि ऐसे में जो छँटाई नियम ही 3 रहता परीक्षण में जो दोहराने की तुलना में छँटाई शासन परिवर्तन. बच्चों के 4 बड़े होने के रूप में इन लागत की भयावहता को आम तौर पर व्यवहार विनियमन के लिए क्षमता प्रारंभिक जीवन में विकास जारी रखा आए तथ्य यह है कि illustrating, छोटा हो जाता है.
ऐसे स्विचिंग जैसे जटिल मानसिक आपरेशन, कई मस्तिष्क क्षेत्रों के बीच 5 तेजी से बातचीत शामिल है, relati में रुचि बढ़ रही हैव्यापक पैमाने पर cortical नेटवर्क 6 के कार्यात्मक संगठन में बदलाव के लिए उच्च आदेश अनुभूति के विकास एनजी.
व्यापक पैमाने पर नेटवर्क में विकासात्मक परिवर्तन की जांच करने के लिए एक दृष्टिकोण बीज आधारित कार्यात्मक कनेक्टिविटी विश्लेषण 6,7 के उपयोग के माध्यम से है. इस तकनीक में पहला कदम उपलब्ध अनुसंधान साहित्य के साथ परामर्श और प्रश्न में व्यवहार करने के लिए प्रासंगिक होने लगते हैं कि एक प्राथमिकताओं हित के क्षेत्रों, या ROIs, परिभाषित करने के लिए है. ये ROIs, या नोड्स, नेटवर्क के बुनियादी कंकाल परिभाषित. प्रतिभागियों को एक एमआरआई स्कैनर में आराम कर रहे हैं, जबकि इसके बाद, गतिविधि में कम आवृत्ति उतार चढ़ाव इन ROIs में (या टी 2 संकेत तीव्रता * भारित) 5 से 10 मिनट के लिए मापा जाता है. नेटवर्क के किसी भी दो नोड्स के बीच कार्यात्मक कनेक्टिविटी तब उनके संबंधित समय पाठ्यक्रमों के संबंध के रूप में मात्रा निर्धारित है. दृढ़ता से कार्यात्मक रूप से जुड़े हुए हैं कि नोड्स समान है, और इस प्रकार अत्यधिक, संकेत सहसंबद्ध चाहिएसमय पाठ्यक्रमों. दूसरी ओर, कमजोर कार्यात्मक रूप से जुड़े हुए हैं कि नोड्स, भिन्न है और इस तरह कमजोर सहसंबद्ध है समय पाठ्यक्रमों संकेत चाहिए. नेटवर्क की एक मॉडल को पूरा करने के लिए, किनारों (या लिंक) जिसका समय पाठ्यक्रम एक चुना सीमा से ऊपर सहसंबंधी नोड्स के बीच तैयार कर रहे हैं. एक नेटवर्क के भीतर कार्यात्मक कनेक्टिविटी में उम्र से संबंधित मतभेदों के लिए टेस्ट किसी एक नोड से नोड कनेक्शन, या नोड्स और किनारों के पूरे सेट के टोपोलॉजी पर पर आयोजित किया जा सकता है. कार्यात्मक कनेक्टिविटी में ये मतभेद तब ऑफ़लाइन एकत्र संज्ञानात्मक प्रदर्शन के उपायों से संबंधित हो सकता है.
इस पत्र में, एक अलग दृष्टिकोण कार्य आधारित fMRI डेटा 8 के समूह स्वतंत्र घटक विश्लेषण पर आधारित है कि वर्णित है. स्वतंत्र घटक विश्लेषण (या आईसीए) आँख बंद करके प्रगट सूत्रों ज़्यादा से ज़्यादा स्वतंत्र हैं कि इस तरह की टिप्पणियों का एक सेट अंतर्निहित छिपा स्रोतों का खुलासा के लिए एक सांख्यिकीय प्रक्रिया है. FMRI डेटा का विश्लेषण, पी के लिए आवेदन कियाrocedure प्रत्येक मात्रा स्थानिक स्वतंत्र सूत्रों की एक निश्चित संख्या का एक मिश्रण है कि मानता है. ऐसे INFOMAX एल्गोरिथ्म के रूप में विभिन्न एल्गोरिदम, की एक किस्म में से एक का उपयोग करना, आईसीए तो मूल डेटा को लागू किए जाने पर ज़्यादा से ज़्यादा स्वतंत्र सूत्रों, या घटकों का एक सेट जो पैदावार एक unmixing मैट्रिक्स, अनुमान है. प्रत्येक घटक यह एक आम समय के पाठ्यक्रम का हिस्सा है कि voxels के एक सेट के शामिल insofar के रूप में, एक नेटवर्क के रूप में सोचा जा सकता है. समूह आईसीए समूह घटकों के एक सामान्य सेट पहले एक पूरे सेट डेटा से अनुमान लगाया गया है, और फिर समूह घटकों के प्रतिभागी विशेष सेट एक पीठ के पुनर्निर्माण चरण में गणना कर रहे हैं, जिसमें आईसीए की एक विशेष प्रकार है. एक संपूर्ण डेटा सेट घटकों का एक सेट में विघटित हो जाने के बाद, अगले कदम के शोर सूत्रों का प्रतिनिधित्व करते हैं कि artifactual घटकों त्यागें, और ब्याज के नेटवर्क के साथ संगत सैद्धांतिक रूप से सार्थक घटकों की पहचान है. इस आईडीई एक GLM के संदर्भ में मॉडलिंग घटक समय पाठ्यक्रमों द्वारा या तो हासिल किया जा सकता हैस्थानिक एक ब्याज के एक नेटवर्क के टेम्पलेट, या दोनों के साथ घटकों correlating, एक भविष्यवाणी ढंग से सक्रिय नेटवर्क ntify. घटकों के परिणामस्वरूप सेट तो सैद्धांतिक रूप से दिलचस्प नेटवर्क 7,9,10 भीतर कार्यात्मक कनेक्टिविटी में संभव उम्र से संबंधित मतभेदों के लिए परीक्षण करने के लिए एक समूह तुलना करने के लिए प्रस्तुत किया जा सकता है.
समूह आईसीए के आवेदन के माध्यम से कार्यात्मक कनेक्टिविटी में उम्र से संबंधित परिवर्तन का अध्ययन करने के लिए कार्य आधारित fMRI डेटा आराम कर राज्य fMRI डेटा के लिए बीज आधारित तकनीक के इस्तेमाल पर कई फायदे हैं. सबसे पहले, एक प्राथमिकताओं परिभाषित ROIs के एक छोटे से सेट पर ध्यान केंद्रित है कि विपरीत बीज आधारित तकनीक, मौजूदा समूह आईसीए दृष्टिकोण एक बड़ा समय श्रृंखला शामिल सभी voxels इस्तेमाल करता. यह बीज के एक छोटे समूह के हित के क्षेत्रों के रूप में एक प्राथमिकताओं का चयन किया जाता है जब जरूरी उठता है कि पूर्वाग्रह के लिए अवसर कम हो. दूसरा, कार्यात्मक कनेक्टिविटी विश्लेषण (आईसीए के आधार पर या अन्यथा) के लिए काम आवेदनआराम कर राज्य fMRI डेटा नेटवर्क संगठन और नेटवर्क समारोह और सीधे जुड़े होने की अनुमति का लाभ दिया है बजाय. उदाहरण के लिए, (जैसे DCCS प्रदर्शन में बदलाव के रूप में) कार्यात्मक कनेक्टिविटी की संज्ञानात्मक या व्यवहार निहितार्थ की जांच के लिए एक प्राथमिकता है, तो, यह ब्याज की नेटवर्क कार्य प्रदर्शन के साथ जुड़ा हुआ है कि दिखाने के लिए महत्वपूर्ण है. शोधकर्ता डाटा अधिग्रहण के दौरान प्रतिभागी द्वारा अनुभव किसी भी, संज्ञानात्मक व्यवहार, या भावात्मक राज्यों का कोई रिकॉर्ड नहीं है क्योंकि आराम राज्य प्रोटोकॉल के साथ, यह बहुत मुश्किल है. यह ब्याज की किसी भी नेटवर्क कार्य प्रदर्शन के लिए प्रासंगिक है कि प्रत्यक्ष प्रमाण उपलब्ध कराने के लिए इसलिए असंभव है. ऐसे आईसीए के रूप में कार्यात्मक कनेक्टिविटी विश्लेषण, कार्य डेटा को लागू किया जाता है जब इसके विपरीत, यह ब्याज के नेटवर्क में कम से कम एक काम के प्रदर्शन के साथ जुड़ा हुआ है कि पुष्टि करने के लिए संभव है. अंत में, आईसीए शोर के प्रतिकूल प्रभाव को कम अधीन है. इस तरह उन जुड़े बुद्धि के रूप में शोर स्रोतों,ज विषय गति और हृदय ताल, अद्वितीय spatio-अस्थायी प्रोफाइल है. इसलिए, एक समूह आईसीए के संदर्भ में, इन स्रोतों अलग कर रहे हैं और विचरण के इन अनिष्ट सूत्रों के अपेक्षाकृत मुक्त शेष घटक छोड़ने, अलग घटकों को सौंपा. बीज आधारित विश्लेषण कार्यात्मक कनेक्टिविटी के आकलन में कच्चे समय पाठ्यक्रम का उपयोग करें और समय पाठ्यक्रमों होते हैं, क्योंकि परिभाषा के द्वारा, neurophysiological संकेत और artifactual शोर का मिश्रण, कार्यात्मक कनेक्टिविटी अनुमानों में समूह मतभेद में अंतर्निहित Neurophysiology, समूह मतभेद में सच समूह मतभेदों को प्रतिबिंबित कर सकते हैं शोर की संरचना, या दोनों 11.
Protocol
Representative Results
Discussion
ऐसे छँटाई नियमों स्विच करने की क्षमता के रूप में उच्च आदेश मानसिक संचालन,, बचपन और किशोरावस्था के दौरान तेजी से विकसित. इन मानसिक आपरेशन कई वितरित मस्तिष्क क्षेत्रों के बीच बातचीत शामिल है, क्योंकि उच्…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
इस शोध जे ब्रूस मोर्टन को राष्ट्रीय विज्ञान और इंजीनियरिंग अनुसंधान परिषद (NSERC) से अनुदान के समर्थन के साथ संभव बनाया गया था.
Materials
| Name of equipment | Company | Catalog Number | Comments (optional) |
| SPM8 | The MathWorks, Inc. | R2013a |
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