意味論的fMRIニューロフィードバックに向けて:実時間表現類似性解析を用いた精神状態間のナビゲーション【JST・京大機械翻訳】

Russo, A. G.; Luehrs, M.; Di Salle, F.; Esposito, F.; Goebel, R. W.

プレプリント

J-GLOBAL ID：202202206215074821 整理番号：22P0252693

意味論的fMRIニューロフィードバックに向けて:実時間表現類似性解析を用いた精神状態間のナビゲーション【JST・京大機械翻訳】

Towards Semantic fMRI Neurofeedback: Navigating among Mental States using Real-time Representational Similarity Analysis

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発行年： 2020年12月07日プレプリントサーバーでの情報更新日： 2020年12月07日
JST資料番号： O7001B 資料種別：プレプリント
記事区分：プレプリント発行国：アメリカ合衆国 (USA) 言語：英語 (EN)

※このプレプリント論文は学術誌に掲載済みです。なお、学術誌掲載の際には一部内容が変更されている可能性があります。

目的:リアルタイム機能的磁気共鳴イメージング神経フィードバック(rt-fMRI-NF)は,非侵襲的MRI手順であり,参加者が精神課題を実行することにより脳活動を自己調節するのを可能にする。フィードバック表示を,脳活動のマルチボクセルパターンのリアルタイム表現類似性解析による実験刺激の高レベル(意味的)表現に基づいて実時間で更新する新しい2段階rt-fMRI-NF手順を提案した。位置決め器セッションにおいて,刺激は,距離がパターン間(dis)相似性に近い二次元表現空間上の固定点と関連する。NFセッションにおいて,参加者は,特定の神経表現に従事するために,可動点として表示されるそれらの脳応答を調節する。開発した方法パイプラインを,コンクリート物体の画像を用いて7テスラにおける概念実証rt-fMRI-NF研究で検証した。ノイズへの依存性は,類似の(模擬)時空間構造と可変(注入)信号と雑音を有する人工fMRIデータで系統的に評価される。腹側視覚皮質からの一連の脳活動パターンをオンラインおよびオフライン分析により評価し,この方法の性能を異なるノイズ条件下で報告した。主な結果:概念実証研究の参加者は,NFセッションにおいて,選択したターゲットに対する刺激の神経表現を制御するように管理された。オフライン分析はrt-fMRI-NF結果を検証し,標的表現への急速な収束が雑音依存性であることを示した。SignificanceOur証明実証研究は,参加者が異なる精神状態の中でナビゲートする意味的NF設計の可能性を実証した。従来のNF設計(例えば,神経信号のレベルを設定するための温度計表示を用いる)と比較して,提案方法は,被験者への特定の精神戦略を示唆することなく,目標脳状態に向けて神経活動のリアルタイム制御を可能にする実験者へのコンテンツ特異的フィードバックと,実験者への余分な自由度を提供する。【JST・京大機械翻訳】

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医用画像処理 , 中枢神経系

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