Улучшено соответствие данных локализатора поля зрения фМРТ после коры головного мозга.

Научные отчеты, том 12, Номер статьи: 14310 (2022) Цитировать эту статью

749 Доступов

4 Альтметрика

Подробности о метриках

Изучение зрительной системы с помощью фМРТ часто требует использования парадигм локализатора для определения областей интереса (ROI). Однако значительная межиндивидуальная изменчивость коры головного мозга представляет собой решающую проблему для анализа на групповом уровне. Методы выравнивания на основе коры головного мозга (CBA) надежно уменьшают межиндивидуальную макроанатомическую изменчивость. Тем не менее, их полезность не была оценена для парадигм локализаторов зрительного поля, которые отображают определенные части зрительного поля в ретинотопически организованных зрительных областях. Мы оценили CBA для локализатора поля зрения, усиливающего внимание, картируя гомологичные части каждого зрительного квадранта у 50 участников. Мы сравнили CBA с объемным выравниванием и поверхностным анализом, который не включал макроанатомическое выравнивание. CBA привел к сильнейшему увеличению вероятности перекрытия активации (до 86%). На уровне группы CBA привел к наиболее последовательному увеличению размера ROI при сохранении вертикальной симметрии ROI. В целом, наши результаты показывают, что в дополнение к увеличению отношения сигнал/шум при поверхностном анализе макроанатомическое выравнивание значительно улучшает статистическую мощность. Эти результаты подтверждают и расширяют полезность CBA для изучения зрительной системы в контексте группового анализа. CBA должен быть особенно актуален при изучении нервно-психических расстройств с аномально повышенной межиндивидуальной макроанатомической изменчивостью.

Зрительная система включает в себя множество топографических представлений различного разрешения во все более специализированных зрительных областях1. Функциональная магнитно-резонансная томография (фМРТ) предлагает множество методов либо для полного картирования этих топографических представлений, либо для локализации определенных зрительных областей или ретинотопических положений в их топографии. Эти подходы необходимы не только для детального изучения фундаментальных свойств зрительной системы1, но и для изучения роли этих областей в когнитивных процессах более высокого порядка, таких как зрительное внимание и рабочая память2,3,4,5,6. . Это также распространяется на трансляционные исследования зрительной дисфункции и ее когнитивных последствий при нервно-психических расстройствах7,8.

Методы визуального картирования на основе фМРТ, то есть методы определения областей интереса в зрительной системе на основе конкретных функциональных свойств, делятся на три широкие категории: ретинотопическое картирование, парадигмы локализатора поля зрения и парадигмы функционального локализатора. Ретинотопическое картирование и более продвинутое картирование рецептивного поля популяции (pRF) позволяют полностью определить границы ранних зрительных областей1,9,10. И наоборот, парадигмы локализатора зрительного поля могут отображать ограниченную область внутри ретинотопически организованной зрительной области11,12. Наконец, функциональные локализаторы могут обнаруживать зрительные области более высокого порядка, такие как веретенообразная область лица (FFA), область парагиппокампального места (PPA), экстрастриатная область тела и латеральный затылочный комплекс (LOC), которые сгруппированы и специализируются на обработке конкретных категории сложной зрительной информации1,13,14. В большинстве исследований с помощью фМРТ высокая межиндивидуальная анатомическая изменчивость областей коры как по размеру, так и по расположению представляет собой важную проблему15,16,17,18,19,20,21,22,23. Например, было показано, что первичная зрительная кора (V1) может различаться по размеру у разных людей примерно в два раза17. Кроме того, было показано, что анатомическая изменчивость с точки зрения местоположения особенно выражена в экстрастриарных зрительных областях24. Эта решающая путаница снижает возможности надежного картографирования визуальных областей на уровне группы.

Один из способов смягчить эту проблему — объединить отдельные области интереса (ROI) с одновременным использованием общей групповой вероятности для этой ROI в каждой точке декартовой системы координат в качестве ограничения25,26,27. Хотя такой анализ на основе одного пациента повышает чувствительность и функциональное разрешение по сравнению со стандартным групповым подходом, он фактически не уменьшает макроанатомическую изменчивость. Кроме того, изучение взаимодействия между зрительными областями и другими областями коры, более непосредственно участвующими в когнитивных процессах более высокого порядка, с помощью методов всего мозга, таких как сетевой анализ функциональной коннектомики28, может помешать стратегии, основанной на одном субъекте.