Informational connectivity measures the correspondence between time courses of multi-voxel information across different brain regions. Multi-voxel pattern discriminability time series are extracted from regions and compared, revealing networks that are not identified in a typical functional connectivity approach.
人们现在认识到,条件相关的信息可以是分布式功能性磁共振成像(fMRI)大脑活动模式中存在,即使是单变量的激活水平相近的条件。多体素模式(MVP)的分析已被用于这些信息与巨大的成功解码。 FMRI研究人员还经常设法了解大脑区域在互联网络的交互方式,并使用功能连接(FC),以确定有相关的反应随着时间的推移地区。正如单变量分析中可以不敏感的信息的MVP,FC可能无法完全表征大脑网络,处理与特征的MVP签名的条件。这里介绍的方法,信息连通性(IC),可识别区域与MVP-辨别力与时间相关的变化,揭示连接是无法访问的FC。该方法可以是探索性的,用探照灯来确定种子CONNected区,或计划,预先选择的区域 – 的利益之间。该结果可以阐明处理的MVP相关条件的地区网络,可以击穿MVPA探照灯地图为独立的网络,或者可以在任务和患者群体进行比较。
这里所描述的分析方法的目的是测量的基础上在其多体素信息的波动的大脑区域之间的连接。在功能磁共振成像(fMRI)分析技术的进展已经表明,大量的信息可以被包含在被分布在多个个体素1-3的血液氧合水平依赖(BOLD)的活动模式。一组技术,是多元信息敏感-被称为多体素模式分析(MVPA) -已被用来证明条件可以有区别的最有价值球员,尽管有区分单变量的反应1,2,4。标准的分析,该比较单变量的响应,可以是不敏感的这种多体素信息。
多个脑区当人类处理刺激和进行认知操作订婚了。功能连接(FC)是常用来调查个方法门这样的功能网络5,6。在其最基本的形式,FC量化共激活,或同步性,不同的体素或区域之间。 FC已经被用于鉴定功能性连接大脑网络取得很大的成功。对于许多地区和条件,但是,单变量的反应并不反映BOLD活动中的所有可用信息。跟踪动态变化的单变量响应级别的FC技术可能缺乏敏感性,在多体素信息,共同波动。这里的分析方法介绍,信息连通性(IC,在最近的一篇论文7首次描述),桥梁MVPA和FC之间的差距,通过测量连接性是跨时多体素敏感信息的度量。虽然FC跟踪动态变化的单因素激活,IC音轨动态变化的MVP鉴别力 – 如何以及一个MVP的真实状况可以从(不正确)的替代品加以区别的措施。重要的是,在T他同样的方式,不同的区域可以显示单变量的反应相似水平的条件,尽管执行不同的计算( 例如 ,视觉处理或行动计划,当一个人观看人造物体),不同的区域也可以有类似的(和同步)的MVP级别而他们加工条件不同鉴别力。最近的一项调查表明,IC可以揭示区域间的连接是无法检测用标准的FC方法7。因此,研究人员可以使用的IC来探测大脑区域之间的互动为参与者有特征的分布式模式的条件或刺激作出反应。 IC是从最近的几个连接的应用程序,在有关分类结果8,9检验单因素激活的波动显着。不同于这些方法,IC检测区域之间同步多体素模式鉴别力。
信息连接有MVPA的灵敏度分布模式信息,并给出了通过连接的方式来研究区域之间的相互作用的能力。 MVPA和标准的单因素分析可以揭示每个不同区域的参与,有时他们的结果1 3之间几乎没有重叠。正如预期的那样进行,吸引了这些分析方法的方法,集成电路和FC也给相辅相成的结果7。是否采用集成电路的决定最终将取决于调查的条件和所提出的理论问题。设计考虑这种影响是否MVPA是对数据集进行的,也会影响芯片是否被使用。研究在设计时考虑到IC明确将要遵循建议的MVPA 1 4,同时确保审判级别的数据可以从整个扫描的时间过程来提取。
当检查和报告集成电路的效果,重要的是,探照灯与种子重叠被去除,以避免圆形度。此外,如果直接比较集成电路和FC的效果,建议也比较基于均值活化探照灯,而不是仅仅一个体素的FC分析。这个附加的分析,可以确保结果之间的差异是因为在信号与噪声在探照灯与体素的水平差异不。
这里所描述的步骤主要侧重于探索性分析采用探照灯。值得注意的是,通过与区域的感兴趣更换探照灯,IC还可以比较选择一个我之前的区域。目前的辨别力指标 – 一个比较MVP的相关性为“真”状态的相关性为最大的交替条件 – 也是可以修改的。许多机器学习分类有预测的权重差异erent类,它可以很容易地更换这里进行( 例如 ,跟踪一个分类器在一段时间的'信心')的相关性比较。集成电路具有多种潜在的用途。以及作为一个主要的分析,调查信息网络,集成电路可以进行二次随访分析到MVPA探照灯。 MVPA探照灯地图是为了解哪些区域可以区分不同条件有价值的,但通常不会分解成不同的网络。该IC的方法可以帮助在这里,通过揭示这台探照灯有同步的鉴别力。最后,从不同的任务IC图可以为了了解任务的网络进行比较,患者可与对照组相比,以更好地理解多体素差额1 5是如何体现在网络层面。
The authors have nothing to disclose.
我们感谢吉姆·哈克斯比和他的同事对提供作进一步分析他们的数据。马克北Coutanche是由来自霍华德休斯医学研究所的奖学金。这项工作是由美国国立卫生研究院资助R0I-DC009209和R01-EY02171701授予沙龙L.汤普森 – 希尔的支持。