组块设计

2021-03-30 14:08:19 浏览:846

在fMRI研究的早期,其实验设计借鉴了一些已经用于PET的实验范式:在较短的时间跨度内(一般为15-50秒),对许多连续的试验(trials)的响应求平均值。这种实验范式就是组块设计(block design)的前身。

组块设计实验使用相同试验类型的组块来建立特定的任务条件,或使用一系列混合类型的试验来建立混合任务条件[1]。这种实验设计形式对后来fMRI走向成熟有着重要的意义。

第一,组块设计可以通过将多个试验进行叠加来获得足够的信噪比,从而保证了扫描效率[2]

第二,组块设计几乎是为“特定任务下寻找感兴趣脑区”而量身订做的范式[3]

第三,对于不适合进行逐次试验的任务,组块设计也应付得来(例如,连续阅读一个故事,或者连续的finger-tapping任务)[4]

尽管有诸多优势,但其实组块设计从本质上是有局限性的。最重要的一点是,组块设计不能区分组块内的试验类型(例如,正确与错误试验),而且,组块设计也不可能在每次试验中或是两次试验之间挖掘到有用信息[5]

此外,当我们使用组块设计时,我们对每个试验块的开始和结束的位置的暂态响应一无所知[6]

最后还有一点缺陷在于,当任务的每个组块中同时存在正响应和负响应的时候,组块设计会把二者进行平均,也就没有办法真实体现出神经响应的复杂性和响应程度了[7]

参考文献

[1] Dale A M, Buckner R L. Selective averaging of rapidly presented individual trials using fMRI[J]. Human brain mapping, 1997, 5(5): 329-340.
[2] Bandettini P A. MRI studies of brain activation: Dynamic characteristics[J]. Functional MRI of the Brain, 1993: 144-151.
[3] Donaldson D I. Parsing brain activity with fMRI and mixed designs: what kind of a state is neuroimaging in?[J]. Trends in neurosciences, 2004, 27(8): 442-444.
[4] Maccotta L, Zacks J M, Buckner R L. Rapid self-paced event-related functional MRI: feasibility and implications of stimulus-versus response-locked timing[J]. Neuroimage, 2001, 14(5): 1105-1121.
[5] Buckner R L, Bandettini P A, O’Craven K M, et al. Detection of cortical activation during averaged single trials of a cognitive task using functional magnetic resonance imaging[J]. Proceedings of the National Academy of Sciences, 1996, 93(25): 14878-14883.
[6] Donaldson D I, Petersen S E, Ollinger J M, et al. Dissociating state and item components of recognition memory using fMRI[J]. Neuroimage, 2001, 13(1): 129-142.
[7] Meltzer J A, Negishi M, Constable R T. Biphasic hemodynamic responses influence deactivation and may mask activation in block‐design fMRI paradigms[J]. Human brain mapping, 2008, 29(4): 385-399.
[8] Petersen S E, Dubis J W. The mixed block/event-related design[J]. Neuroimage, 2012, 62(2): 1177-1184.

磁共振

作          者: 泮桥成像光电商城

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