改进的本地化语言区域使用单一的体素信号分析的未经加工的功能磁共振成像数据

介绍

语言fMRI(功能性磁共振成像)广泛用于术前诊断本地化语言领域,主要是布罗卡氏和韦尼克氏区域(1- - - - - -4)。不定地坐落语言区域的准确定位(LAs)是很重要的,作为损伤甚至只有一小部分的语言关键区域会导致失语(1,3- - - - - -6)。失语症患者是一种严重的疾病,根据表现形式的不同,可以完全被剥夺了与他人沟通的能力或理解他们。这是伴随着生活质量,减少抑郁,并降低预期寿命(7)。与语言区域的保护站的重要性的切除肿瘤。过多的保护组织可以导致肿瘤的切除不足,导致一个潜在复发的肿瘤和影响放射化学治疗,结果,和生存的负面(8- - - - - -10)。精确定位(功能重要的)语言区域的直接影响神经外科治疗,特别是在病变的情况下接近洛杉矶。语言功能磁共振成像广泛应用,定位的功能脑区,提供必果,访问,和非侵入性的大脑选择映射。然而,功能磁共振成像的效用是在文献中提出质疑,因为该方法的敏感性和特异性差异很大在不同的研究(11)。有时太不精确的数据描述病变的风险区域,靠近功能区域。这些不准确的部分原因是病人或有限的合作解决fMRI技术本身,而是还可以引起的功能磁共振成像数据分析和某些预处理步骤。fMRI数据块的分析设计是基于统计的差异之间的血流动力学响应函数(HRF)激活块,剩下的块。计算使用的差异,例如,一个t以及或一般线性模型(GLM)来识别激活。几个处理步骤,比如运动校正或平滑,在临床标准协议执行,即使修改统计分析和数据的处理可以导致减少在意义和提高评估错误(12,13)。尤其是平滑的数据可以改变的实际位置和准确的边界测量激活,使地图的一个可靠的评估和合并激活的分离困难。

各个方面必须考虑当评估功能磁共振成像数据。临床医生必须决定是否显示激活一个工件,一个不受欢迎的激活另一个功能区域(例如,视觉皮层),或一个真正的语言激活。此外,空间范围被确定后必须估计目标区域。激活地图只显示了一个可能的位置和程度的激活区域(14),已经使显示边界不确定。因此,实际显示的激活是非常重要的,因为它直接影响评价的有效性,从而病人的结果。

这项研究集中在显示激活的真正测量位置用未经加工的设计功能磁共振成像数据块创建一个简单的t地图。HRF-based时间课程(TCs)不同地区和工件的创建并仔细分析定义的特征HRF表明语言激活。分析进行task-dependent块设计功能磁共振成像数据。一定形状,如更高的信号激活的开始块后,预计HRF的语言区域在此基础上基于任务的方法(12)。有问题(15)以及全区道HRF差异(14,16- - - - - -18我们采取具有地域特点),被用来定义一个语言工作应对刺激。以前发现的Blood-Oxygen-Level-dependent(粗体显示)效果(19HRF)和共同特征,比如时间达到峰值,激活的高度和宽度(12,16,19)合并。合并后的HRF TCs的形状信息激活体素在拉斯维加斯被用来创建一个过滤器标识语言体素分布和分离的工件。

材料和方法

数据

在这项研究中,两组不同的功能磁共振成像数据被使用,一个病人,一个健康的人。健康受试者的数据是通过我们进行的一项前瞻性研究。研究对象(n= 8)接受3语言功能磁共振成像扫描,每个使用视觉刺激与语言范例演示(总共24扫描)。本研究进行的扫描图宾根大学医院。这项研究是图宾根大学的伦理委员会批准。此外,在测试之前,所有科目给他们书面同意参加本研究,并被告知在发生病理偶然发现。

病人的数据集,作为患者对照组,包含28个病人的功能磁共振成像数据。所有患者接受磁共振成像检查由于临床适应症,而在Tuebingen的大学医院接受治疗。所有患者给予书面同意对这些核磁共振数据用于科学目的。与主题,语言范式与视觉刺激的演讲也用在这里。提供的数据是匿名形式,没有进一步的患者信息。使用这个数据集,过滤的性能t地图是评估,临床适用性进行了测试。

MRI-Sequence

所有扫描进行两个西门子3 T全身扫描仪(模型:MAGNETOM Skyra和MAGNETOM棱镜,西门子、德国)。功能成像的回波平面成像序列(EPI;T2 * 104(三卷,切片厚度3.0毫米、96年矩阵,阵线245毫米×245毫米,0.75毫米的差距,TR 3 s, TE 36使用ms)。

范例

task-dependent fMRI扫描进行了使用不同的语言范例(范式大小16)一块设计。一个块的持续时间是24 s包含8个卷。考试包括两个街区交替执行,一个激活块和休息,开始和结束与休息。还有其他6语言和7块。在课题的研究中,三个语言范式用于激活块:verb-generation,命名和句子填空题,共计3范式/主题。在剩下的块,主题是要求用双手反复形式和打开一个拳头。这一行动是促使视觉与“拳头”这个词。

考试的病人是一样的课题研究,剩下6激活和7块。这里使用的语言范式是动词的一代的任务。其余块还包括一个激活暂停,组成的拳头关闭提示视觉与“暂停”这个词。

任务在书面形式的视觉呈现可视的主题/病人监控通过一面镜子在头部线圈。

创建激活地图

在这项研究中,两种不同的技术被用来创建激活地图。对这两种技术,只有功能磁共振成像数据,使用EPI-Sequence收购,被用来识别和显示激活;因此,不需要共同注册是口口相传。地图创建以来只使用功能性核磁共振数据,详细显示激活,但低质量和地图的解剖面具是由有限数量的片。进一步的预处理步骤,主要用于神经科学,但在临床常规没有相关性,如slice-timing或正常化,也不用于本研究。这避免可能的错误或变化,可能会引起数据的预处理,使显示激活类似于最初的测量数据。

激活地图技术之一是建立一个全球语言监测地图。激活是通过计算定义的功能磁共振成像数据包含在syngo内联大胆成像。西门子软件Healthineers先生以“内联的计算t统计(t地图)基于GLM包括血流动力学响应函数和纠正慢漂移”美国)(西门子医疗解决方案。通过创建这些GLM地图运动校正的功能磁共振成像数据进行预处理,一个空间滤波器,滤波器的宽度5.0毫米(“平滑”),一个temp.高通滤波器和过渡状态的建模。范式的尺寸是16,但是第一个时间点(TP)的每个块(TP 1和9)被忽视了。在下面,这些地图被称为GLM地图。GLM地图被设定的阈值t= 2.2,这是t限制选择的t地图。

第二个技术,是用于激活地图是一个简单的创建t地图,过滤t在此过程中创建地图。这些特殊的特性t地图是,除了共同注册和规范化口口相传,运动校正和平滑的预处理步骤都省略了,即,原始测量数据。

的t地图创建与Matlab (Matlab 12.0, MathWorks公司,纳蒂克,麻萨诸塞州,美国)的计算机程序。激活的计算是通过比较TC信号在激活块体元的TC在其余的块。每个块的TC是平均超过所有其他6激活/块中包含一个测量。每一块的第一TP (TP 1和TP 9)被忽视了。TC显著差异激活,其余块建议task-dependent激活。激活和不激活之间的区别是基于(在本研究中通常使用)t限制的t= 2.2。定义这个t限制,48 fMRI数据集进行的课题研究。排除激活的数量在不同的差异t限制比较之间的激活在整个拉斯维加斯和所有的激活t地图。的t极限的2.2是用于所有地图,因为它显示最好的保护语言激活和删除构件之间的妥协和不必要的激活。

计算TCs和创建时间的课程

TCs的方式计算了体素之间的比较和不同的测量成为可能。观察BOLD-Signal正面和负面波动,来自血液流动的变化引起的HRF在激活区域,平均信号强度(y值)定义为TC的参考。变形量比较信号,信号强度,用相对价值,而不是绝对的。标准化的信号强度(y值),TCs被转换为百分比:

创建TCs,选择感兴趣的区域,平均TCs中包含的所有体素的所选地区策划(图1一个)。TCs然后平均所有6期和绘制的指示的最大偏差信号的每个TP (图1 b)或概括为一个周期(图1 c)。

检查TCs的斜率,创建一个图形推导的TC (图1 d)。TC的斜率是两种不同的方法测量。之间的斜率计算在一个图,一个TP和它的下一个TP,代表一段3 s (图1 d红色)。在另一个图,TC的斜率计算之间TP和第二TP (图1 d蓝色)。最终,只有第二个图,显示更一致的价值观。

分析时间的课程和定义的参数

最初,激活不同的频繁激活六个区域的选择并保存作为roi(感兴趣区域)。最重要的roi是语言区域(LAs)组成的布洛卡区和韦尼克区。此外,视觉皮层,激活的表示语言范例,和运动皮层,由语言激活生产、保存roi。

此外,两个工件的频繁的位置保存为roi观察TCs的表观激活不一定相关功能区域,范例的语言或语言生产:“心室工件”包括明显激活位于大脑组织和脑室系统之间的边界。唤起这些激活小的头部动作,从而导致脑组织的体素改变其位置脑室组织,反之亦然。这影响的TC体素,可以让它看起来像一个显著激活。第二个工件,工件“额”,是一家集明显激活位于喙的扫描区域,包括激活大脑内部和外部的组织(如额叶,n .视和血管)。

在下一步中,roi分组根据地区不同扫描和每个地区的平均TC是策划。

获得的区域分布值,观察区际差异和找到HRF-dependent参数,这些平均TCs是相互比较。这使得区分语言激活和激活之外拉斯维加斯或工件。

适当的限制必须设置能够实现这些LA-specific参数滤波器。single-voxel TC分析,计算每个参数(最大的价值。/分钟信号强度、最大/最小值。斜率和时机的最大/最小值。斜率)HRF每个立体像素显示为一个激活的t地图,是执行。所有激活体素的值t地图是像素点的值相比,位于拉斯维加斯。结果绘制直方图和两组像素点的值之间的差异进行定义的限制。

过滤器t地图

集成TC的结果分析激活地图的创建,设计了基于matlab的计算机程序作为一个过滤器。single-voxel TC的分析每一个立体像素标记为激活的t地图使用程序,执行比较每个TC的值的极限参数所定义的单一的体素TC分析。

体素与TCs不匹配的极限参数标记为错误的激活和移出t地图。最初应用单独的参数t地图来验证添加小的限制和调整限制,代表TCs的语言区域,减少假阴性像素点的数量。主要重点是不排除语言激活,所以值的范围是长在某些情况下的不确定性。最终确定每个参数的限制后,所有参数和应用相结合t地图创建最终结果,过滤t地图。

评估激活地图

三个方面的评价包含在激活地图。

首先,激活地图的易用性是评估通过检查如果(临床)相关的语言区域,布罗卡氏和韦尼克氏区域显示。第二个方面集中在拉斯维加斯的显示和评价。这是检查是否语言区域合并成直接相邻的激活或是否独立,使空间更精确识别成为可能。第三个方面评估的一般质量激活地图。为此,激活体素的数量之间的比率在拉斯维加斯和激活体素的数量在拉斯维加斯,组成的工件和无意激活体素的功能区域co-activated刺激,是计算。

估计有拉斯维加斯的轮廓是手工绘制,基于布罗卡氏的解剖学知识和韦尼克区(Brodmann面积44、45岁和22)和个体病人的大脑结构/主题,计算激活体素属于拉斯维加斯的数量。不打算代表拉斯维加斯的确切位置,但目的是包括整个拉斯维加斯,这样所有的预期区域激活体素位于拉斯维加斯,可能属于可以计算(图2)。激活体素内布罗卡氏的数量和韦尼克氏区域然后除以总数量的激活体素在整个地图。商代表的比例相关语言激活额外的激活和工件在地图上。大商表示减少工件的存在和/或更多的语言激活,最终显示优越的地图。

这一比率计算的漠视,地图和过滤器t地图。把这一比率成比例,不同集群限制[删除体元集群,包括压小于极限(允许集群大小的1、3、4、5、9和13)),以及不同的阈值/t限制(t= 1.5;2.0;2.2;2.5),既适用于地图。数据只包含在计算商是否有语言激活显示在地图上。激活地图在整个语言激活被排除在外,如通过增加集群的限制,并不包括在计算,被记录为排除在外。

结果

执行所有扫描的前瞻性研究期间受试者成功完成,有一个很好的显示激活的和可接受的工件,例如,由于研究对象的运动。从病人数据组,10患者被排除在外,因为不完整的数据集,可怜的信号,或过度运动工件的漠视(基于运动修正地图)。没有数据集显示坏质量只有在过滤器t地图(没有运动校正),但优质的漠视,地图上(运动校正),被排除在外。总的来说,8位受试者的数据(24扫描)和20名患者的数据(28扫描)。

的t地图是足够的质量,即使没有使用预处理。此外,缺乏运动校正不产生重大影响t地图,作为实验对象,患者在测量定位,这被证明是足够的有限的空间分辨率的功能磁共振成像数据。

t限制

排除激活的数量在不同的差异t限制比较之间的激活在整个拉斯维加斯和所有的激活t地图。语言激活仍在地图上显示更高t值,而许多非语言激活被排除在外。在t值为2.2,80%的激活体素的整个地图被排除在外,而只有55%的语言激活被排除在外。因此,语言激活被排除在外而少25%所有激活整个地图。这导致了突出的拉斯维加斯和排除不必要的激活和工件。25%的差异可能是最好的结果,因此一般t限制设置为t= 2.2。

滤波器参数

六个参数的定义是通过比较TCs的激活在不同地区,通过分析差异。这些参数激活的拉斯维加斯可以激活,不属于美国。这些参数所示图3下面将更详细地解释。

最大和最小信号强度

信号强度最大值和最小值之间的比较拉内的激活,激活所有的总数显示在整个地图提出了图4。两组显示频率峰值约±1%,计算信号强度最大的是类似的(大约两组。±2%)。因此,这些值是不适合语言的识别激活。然而,在拉斯维加斯的激活数量从大约下降更快。±3%,超出大约的信号强度值。±5.5%,一个相对较小的激活数量存在于拉斯维加斯的总数相比激活的地图。同时,拉斯维加斯显示更少的激活的信号强度<±0.5%,而激活的总数的地图。

允许的最大信号强度极限是设置为0.5% -5.5%和0.5%−−5.5%最低信号强度,删除尽可能少的语言区域激活和实现最好的结果在所有地图。

这个参数是用来识别清楚明显的激活与异常高或低的最大/最小值。信号强度。有时压在语言区域的中心还没有选择,尽管广泛的限量(±5.5%),显示大血管的存在或激活的中心。总的来说,使用该参数导致的一个改进t地图。

最大和最小的斜坡

信号激活的拉斯维加斯预计将上升快速而明显的激活块,减少迅速激活块结束后。拉斯维加斯的激活,因此,将显示更高的斜率值。它是在图5激活体素在LA显示马克斯。/米in slope between ± and 3%/s more frequently than the rest of the activations.

这个参数设置为±0.5%的极限/ s,避免太多的排斥语言激活马克斯通常较低。/分钟的斜率。低于这一限制,很明显,一个快速的上升和下降的信号没有发生,这表明一个激活独立于刺激。一些语言激活在这个极限仍被排除在外,但不排除相比激活整个地图。

所示图5,大多数激活体素表现同样的参数信号强度高斜率最大值/极限。拉斯维加斯的激活数量从大约下降更快。/ s±3%。马克斯。约的斜率。/ s以上±4%,相比有显著减少语言激活在地图上所有的激活。

参数的允许极限最小斜率/ s / s设置为0.5% - 5%的pos.最大和−0.5% / s / s−5%。使用这个参数,很多明显不显示LA-typical快和不同的信号,其次是减少信号激活后,就被确定并可以排除在地图。

时间的最大和最小斜率

爆发的时机最大斜率代表激活或者说达到峰值的时间。机制的基础上大胆的效果,提升信号的高原预计6 - 8年代后第一个演讲的刺激。在这个实验中,激活块开始计算8之后,第二个24。TCs的激活语言区域预计上升24(出现激活)和30年代(激活),如图所示图3。

的行为HRF激活的拉斯维加斯,是证明图6初:最大上升信号激活块;最大下降信号初其余块(激活块结束后)。其他区域的激活显示相似,但不突出,在激活的时间模式,这是显而易见的,因为许多地区在拉斯维加斯也由刺激激活用于实验。因此,有少激活显示pos. /底片。开始或结束的最大直接刺激整个地图上比拉斯维加斯。开始激活不激活块的开头很可能独立于呈现的刺激,因此算作工件。

斜率最大的允许时间设置为时间点8 - 12 (24 s-36 s)和斜率最小允许时间设置为16 - 1 - 3的计算(45名其他董事和1 s-9年代)。

使用这个参数,确定了工件和不必要的激活,提高语言区域的定位的准确性。

应用程序组合参数

所有参数(表1)和应用相结合t地图。应用过滤器所示的效果图7通过对比筛选t地图的简单t地图仍有几个工件和激活在其他功能区域,直接刺激的任务(视觉皮层和运动区用于语言生产(例如,舌头运动)),显示在过滤器t地图。因此,过滤t地图提供了一个全面清晰的显示语言激活,以及一个强大的减少工件。

过滤后的t地图创建使用单一立体像素TC评价和TCs单一像素点均显示出某种程度上的差异。这就是为什么允许限制的参数必须设置的余地,以便尽可能少的体素位于拉斯维加斯被排除在外。因此不可避免的一些非语言激活类似TC被绘制为激活过滤t地图。

相关的所有像素点显示在过滤t地图有类似语言激活和最可能的TC激活实验。此外,许多明显的激活被排除在外,提高地图的外观,并使其更容易识别拉斯维加斯只有通过排除明显激活体素,不改变激活或添加激活的位置。

使用过滤器未平滑数据启用结构特性的检测,来自脑回和脑沟和静脉。尤其是静脉的过程中,有时会被激活区域的形状,或删除激活,有趣的功能磁共振成像评估,因为血管会导致信号变化。这些结构特点的保护主要是失去了应用平滑时,即使它可以提高拉斯维加斯的本地化。

滤波器的性能

随着过滤许多工件和不必要的激活被从原始功能磁共振成像t地图,使得评价过滤器t地图更容易和提供容易区分语言激活和一个现实的语言激活他们的位置测量。

三个方面被认为是评级过滤的性能t地图相比,预处理GLM地图应用于临床:洛杉矶的显示,的存在直接相邻的激活不拉的一部分,拉斯维加斯的比率目标激活和不必要的其他功能区域或工件的激活。

评估仅使用主题的数据可能是有偏见的,因为这些数据被用来分析TCs和发展参数及其局限性。出于这个原因,得到的功能磁共振成像数据集从病人对照组(n= 28)被用来验证结果。

的第一部分评估检查是否显示在洛杉矶激活地图。这是最简单和最重要的部分。通过评估,可以对滤波器的适用性做出声明t这次考试的主要目的地图:拉斯维加斯的显示。(通过西门子)临床验证的比较合适的GLM地图是很重要的,因为在某些情况下,质量差的功能磁共振成像数据或测量误差的评价,因此拉斯维加斯的显示是不可能的。

本次评估的结果所示表2。只有轻微的差异发生的两个不同的映射方法,既始终显示领域的语言。可以得出的结论是,过滤器t图适用于拉斯维加斯的显示和工作一样持续评估程序应用于临床。过滤器t地图达到类似的结果的漠视,地图,不仅与受试者的数据,但也与病人的独立的数据控制,表明没有偏见和方法可以普遍应用于功能磁共振成像数据。

显示的韦尼克区在这两方面都是平等的。韦尼克区并没有显示在几个协议,,由于这两种方法的出现,应该归因于fMRI数据并不是评价方法。

下一部分的评价侧重于语言的显示和可读性激活。对于这两种方法的比较,显示语言的激活是评估根据存在的直接相邻的激活(图8)。

结果(表3)表明,直接激活邻近语言激活在过滤显示的频率更低t比在GLM地图地图。尤其是在受试者的功能磁共振成像数据,大多是高质量的,拉斯维加斯可以显示更清楚通过使用过滤器t地图。当显示布洛卡区,只有八直接相邻的激活被发现在过滤器上t漠视地图,地图显示13直接相邻的激活。直接map-to-map比较,过滤器t地图显示6日布洛卡区更好的地图,而漠视,地图上只有一个案例。6个地图,这两种方法显示直接相邻的激活到拉斯维加斯。

过滤器t地图也取得了良好的结果显示的韦尼克区。而漠视,地图显示激活直接相邻的拉斯维加斯十协议,发现只有三个过滤器t地图。直接比较,八个过滤器t地图匹配相比是更好和一个更坏的漠视地图。

和之前一样,评价了在病人对照组(n= 28),因为这个主题数据被用来分析TCs和开发参数及其局限性。结果很大程度上与主体的评价数据,用一种改进的布洛卡区,但只有一个平等的韦尼克区显示过滤器t地图相比,GLM地图。有16个直接相邻的布洛卡区激活过滤器t漠视地图,地图显示23。直接比较,八个过滤器t地图匹配相比是更好和一个更坏的漠视地图。

韦尼克显示的地图做得都很好,每个显示十直接相邻的激活。直接比较,两种方法也同样执行。

布洛卡的激活体素之间的比例和韦尼克氏语言区域和所有其他激活体素在第三部分计算映射方法的评价。很好的激活地图的特点是大量的激活在目标地区(:拉斯维加斯)和低激活其他的地图上。一些非语言激活经常发生因为范例co-activate其他地区(如视觉皮层);这些co-activated地区很难排除。其他地区和许多工件被过滤或预处理和漠视,排除在外。这种比较是为了评估如何突出LAs过滤器t地图没有预处理相比,漠视,地图应用于临床实践。

激活体素的数量的比率在拉斯维加斯在地图上所有其他激活体素在不同的集群中列出限制和阈值表4,以及地图的数量没有显示语言激活在一个特定的设置。这一分析,病人和主体功能磁共振成像数据的总和。

大多数的工作(集群中使用的设置限制3和t= 2.2)显示一个类似的语言激活比其他激活在这两种方法,以及排除数据的数量。在全球语言监测机构和地图t地图,激活体素属于布洛卡区占7%的所有体素;在韦尼克区激活体素的比例是5%的漠视,地图和6%t地图。

包括各种设置的结果评估,体素的比例每单语言中心(布罗卡氏或韦尼克区)倾向于保持在5%到10%之间,导致优质激活地图,是见过的。增加阈值导致轻微的改善之间的比率在GLM地图语言和非语言激活;在过滤器t地图,这没有影响,这是最有可能由于滤镜的效果。集群的变化限制了相反的效果。而增加集群中的极限的漠视,地图上几乎没有任何影响,由于平滑连接大多数单一像素点和小体元组,它导致的比率大幅改进过滤器t地图。然而,这也导致了在排除地图和强劲增长,因此,有限的方法来改善地图和凸显了拉斯维加斯。

总的来说,语言激活非语言激活的比例都相当类似的地图,与过滤器t地图表现更好的由于使用小型集群极限。然而,更多的地图使用过滤器被排除在外t地图,这在很大程度上是由于贫穷的病人数据。许多显示只有很轻微的,不连贯的激活,迅速排除使用集群的极限。GLM的地图,这些激活可以更清楚地显示由于平滑和,因此,只有排除集群在更高的限制。来说,这可能像是一个优势的漠视,地图,它,而支撑,不存在激活可以添加到地图使用过度的预处理,尤其是平滑。

两种映射方法的比较表明,该过滤器t地图,使用一个简单的创建t以及和TC分析,没有平滑或预处理,不仅允许一个更现实的空间表征的激活,而且还导致了一个同样强大的显示的拉斯维加斯拉斯维加斯的提高分辨率和至少等于比率语言激活和所有其他激活,突出和改善拉斯维加斯的识别。

讨论

结果表明,可以创建可用的和高质量的激活与原始fMRI数据地图,使用简单t以及和TC-dependent过滤器。在临床常规使用的GLM地图相比,过滤t地图至少同等质量的,通常与拉斯维加斯的一种改进的显示。

通过使用原始的,未经加工的功能磁共振成像数据,避免平滑、本地化显示激活的过滤器地图真正测量位置,可以被认为是更准确。是否这是功能性活动的真实位置只能澄清通过术中electro-cortical刺激(ECS) (11)。

当然,数据的预处理的目的在许多调查和评估情况,有时是基本数据,例如,运动校正的情况不稳定患者或高分辨率空间测量;标准化是重要的是能够比较大病人集体在神经科学的研究。平滑功能成像也是一个非常重要的工具,可以提高和促进活化的评价地图。然而,重要的是要记住(临床)问题和比较数据的变更,预计从预处理步骤中获益。

这项研究集中在术前语言区域的映射。在这种情况下,空间显示激活的准确性和真实性是重要的正确识别拉斯维加斯,做出有效的预测,使术前计划。目标是改变尽可能少的数据来显示激活的拉斯维加斯尽可能的真实。

最简单的方法来创建一个激活地图不改变数据是使用t地图。然而,基本t地图包含许多工件,而不是洛杉矶——或者experiment-specific,所有时间信息。出于这个原因,拉斯维加斯和实验的TC特征定义创建一个过滤器,显著改善了地图和拉斯维加斯的显示,在不改变或添加到测量数据。这也使得时态数据来自实验的设置(开始和结束的刺激)被纳入拉斯维加斯的识别。

使用参数描述了不同的研究来识别HRF区际差异(15- - - - - -18,20.)。尽管现有的人际关系差异(14),主要是在各种信号和边坡强度不同的病人和主题,正确的限制的参数确定,并有可能改善t地图,只有扣除,不改变或添加,激活。

创建一个更精确的显示的唯一途径的拉斯维加斯是排除非语言激活,目的是只显示真正的激活来衡量。这导致只有真正的激活,但也有风险,太多的激活被排除在外,因为太高了t价值或集群限制,或由于太窄参数限制。

上述评价方法提供了可能性轻松实现额外的参数,从而导致进一步改进激活地图的创建和评估。参数可以设计问题,experiment-specific。其他功能的显示大脑区域和(很可能)更高的认知领域用这种方法可以改善通过调整参数和限制的具体TC各自的地区。

此外,使用HRF-dependent参数给考官更多关于数据的信息。例如,vein-dependent激活,从过滤器中删除由于HRF可以认可他们的形状,在这一领域提供重要的信息信号,静脉可以改变周围的HRF信号激活(21,22)。这些信息主要是迷失在平滑GLM地图。同时,脑回和脑沟的信息是迷失在平滑fMRI地图和激活显示独立于解剖边界(11)。本文提供的方法,激活的高分辨率较高,可以预计,解剖的边界(脑回和脑沟)导致一种改进显示激活的。这些额外信息激活的来源可能导致一个更现实的本地化语言的地区由训练有素的专家。

这个实验的实现在临床设置和过滤的性能的验证t地图与独立的对照组病人的数据表明,该方法可以转移到临床的用例。特别是在患者认知功能受损或神经解剖学的异常之前由于神经外科干预,肿瘤,或其他进程导致扩张病变,多方面的信息是非常重要的一个有效的评价。这是显示的语言区域的改善表示病人的激活地图。

过滤后的优势t地图在平滑GLM地图是原始数据预处理和平滑数据,使用,因此,真正的测量位置,这是最有可能接近激活的真正位置,显示地图上激活。过滤器的使用,包括重要信息激活的HRF创建地图,使创建容易约定俗成artifact-poor结果,显示激活体素的真正测量定位,没有添加或修改数据。

结论

显示地图,与当前标准的质量和评价,可以创建使用修改的,尤其是不光滑,用一个简单的数据t以及和使用HRF-dependent参数。这个修改的方法的优点是,一个更现实的估计提供了语言区域的位置显示激活他们测量,没有添加或修改数据。HRF参数的使用,激活的开始和结束,斜坡信号和信号强度的提高识别了拉斯维加斯,尽可能多的表观激活能被删除,和语音激活合并与直接相邻的激活次数少。此外,调整的功能磁共振成像评估基于实验和指示是可能的。

数据可用性声明

原始数据支持了本文的结论将由作者提供,没有过度的预订。

道德声明

涉及人类受试者的研究伦理委员会审查通过的大学诊所Tuebingen 29.04.2020 134/2020BO2(协议代码和日期)。患者/参与者提供了他们的书面知情同意参与这项研究。

作者的贡献

概念化,MB和英国;数据管理、低频和英国;正式的分析,如果和英国;融资收购,英国;调查,低频;方法,如果和英国;项目管理、低频和英国;英国资源;软件,如果和英国;监督,MB和英国; Validation, MB and UK; Visualization, LF; Writing—original draft, LF; Writing-review and editing, MB and UK. All authors contributed to the article and approved the submitted version.

资金

这项研究是由“Interdisziplinares Promotionskolleg Medizin”(IZKF)图宾根大学的。此外,我们承认支持开放获取出版图宾根大学的基金。

的利益冲突

作者声明,这项研究是在没有进行任何商业或财务关系可能被视为一个潜在的利益冲突。

出版商的注意

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引用