脑科学研究方法(三)功能性核磁共振

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脑科学研究方法(三)功能性核磁共振

2024-07-11 19:02| 来源: 网络整理| 查看: 265

正是因为这个根据不同脑区血流变化来对比脑功能的原理,fMRI在空间敏感度会比较强,更容易体现出大脑活动随时间,在脑区位置的变化。

实验一般怎么做?

在心理学和认知科学家做fMRI实验时,一般会配合行为学的实验来进行行为记录。

在做fMRI的实验设计时,一般会采用两种实验设计方式:区组设计(block design)或者事件相关设计(event-related-design)。这两种设计方式各有特点和优势:

区组设计(block design),从名称就可以大概猜到,是按照“一块”“一块”来做设计的。通常一个实验中都有变量组和控制组,区组设计就会通过一个区组一个区组的方式去组织变量和控制变量在实验过程中的出现节奏,从而使得在某个时间段内,所重复的都是“变量组”或都是“控制组”。

区组设计的刺激呈现及信号模式 ;图片来源:参考文献2

区组设计的优势很明显,因为大脑在接收到某个类别的刺激时反应需要一个过程,而持续的刺激会使大脑的反应更明显,所以一般区组设计的反应信号都比较高。但持续刺激会带来大脑反应的适应性、参与实验的人对刺激的期待以及这个刺激过程中不同小段时间的信号变化会被平均等一些影响。

事件相关设计(event-related-design)一般会比较关注单个刺激引起的信号变化,因此在进行刺激呈现时,一般会每隔一段时间呈现一次,从而记录大脑对单个刺激的变化。刺激间间隔(inter sitmulus interval)会因为实验任务针对大脑回复静息状态的要求而不同。

由于事件相关设计的刺激呈现是单独的,有时间隔也会较短,因此对于期望看到大脑针对单个刺激的反应或随着时间变化反应的实验会比较有用。

实验一般分几个阶段。首先要使用一段空白刺激,记录大脑的基准水平以及高清版本的基本结构,也叫structural scan。接着就是experimental scan,也就是一边让参与实验者做任务,一边扫描大脑。实验结束后,有时会配合一个行为实验记录参与实验者的行为结果,有时不会。

参与实验者躺在fMRI实验设备里的场景;图片来源:http://www.ccbi.cmu.edu/facilities.

需要注意的是,由于fMRI有很强大的磁场(3T,7T),如果参与实验者带有金属,是很危险的。在进入实验室之前,需要进行非常仔细的搜查,确保没有带任何金属在身上。另外比如有补牙、或者身体的纹身含有金属成分,也容易在磁场的作用下产生电流、发热甚至灼伤。这些在招募参与者时都必须注意提醒或者避免。

数据分析,一般会经过预处理、动作矫正、时间矫正、把实验记录的结果投射在基准扫描图上、时间、空间矫正等一系列处理后,才可以得到可用的信号数据。之后使用统计方法,例如t-test,回归等方法,进行数据分析。由于比较复杂,在这里就不做深入介绍了,后面再找一期专门介绍一下几种统计方法。

一个有趣的实验

当你被拒绝的时候,你感受到的精神痛苦是否跟肢体痛苦相似?

有实验者做了实验,来探索由于社交中的拒绝而产生的痛感与实际的身体受伤产生的痛感是否一致。实验者认为,社交联系做为人类生存的一个基本因素,可能也综合了对于“痛感”的反应脑区,例如当妈妈听到孩子哭的时候,对应的脑区(前扣带回)会被激活。因此实验者设计了一个实验,让参与实验者打一场虚拟的球类游戏,但是在打的过程中,会被“虚拟同伴"阻止上场,而产生“社交拒绝感”,同时记录他们的大脑反应。结果相同的脑区(前扣带回)被激活了,而且这个激活的时间也与参与实验者自己所陈述的,实验过程中产生的压力感相关。

这个实验说明了人们在遭遇社交阻碍时,产生的痛苦感很可能与如果产生实际的身体痛苦时产生的感觉相似。这对于研究为什么人们在面对心理和身体的痛苦时会产生相似的社交支持或药物干预有重要的影响。

知道了这个实验,记得以后不要轻易对朋友说“狠话”哦,毕竟给对方带来的伤害,可能相当于“打了人家一拳”。

结语

fMRI在小编看来是个很神奇的实验设备,当然也很高端,能进去体验一次也是很开心的。请期待下一期哦~

参考文献:

1. wikipedia: fMRI

2. Sexton, J. A., Deshpande, G., Li, Z., Glielmi, C. B., & Hu, X. P. (2013). Functional magnetic resonance imaging. In Neural engineering (pp. 473-497). Springer, Boston, MA.

3. Eisenberger, N. I., Lieberman, M. D., & Williams, K. D. (2003). Does rejection hurt? An fMRI study of social exclusion. Science, 302(5643), 290-292.返回搜狐,查看更多



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