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浅谈近红外脑成像(fNIRS)任务态实验设计(二)

March 19th, 2018

本文作者是斯坦福大学刘宁

传统的组块设计(block design)通常包括两种组块: 任务组块和控制组块,又被称为“AB block”设计(如图1A)。这种设计基于一个假设: 两种组块条件下的意识态是线性叠加的,它们之间没有相互作用。因此可以用两种条件下的意识态相减。 尽管这种假设往往是不成立的,但是这种实验设计通常可以得到比较强的信号,易于寻找被任务激活的脑区,并得到比较稳健的实验结果,所以这种设计还是一直得到广泛使用。常用的组块设计,每种条件包括六个以上的实验组块(epoch), 一个实验组块持续10到30秒时间。例如,我们用过下面这种组块设计的面部表情实验: R-F-S-F-S-F-S-F-S-F-S-F-S-R。其中, R 代表安静状态组块,F代表恐惧的面部表情组块,S代表模糊化的面部表情组块。每个刺激组块(both F and S)持续20秒,安静组块(R) 持续30秒(Liu, et al. 2015)。

事件设计(event-related design, 如图1B)能够呈现单个的刺激而不是以组块的形式呈现,单个的刺激之间有长短变化的时间间隔,设计更加灵活,可以提供比组块设计更多的信息,例如血流动力学响应函数(HRF)的信息,因此也经常被使用。但为了得到较稳定的结果需要刺激重复次数较多,因此事件设计总的实验时间通常较长。

另一种比较常见的设计是混合设计(mixed design,如图1C),就是把组块设计和事件设计结合起来,既有任务组块和控制组块的区分,单个刺激之间的时间间隔又是长短变化的。这种设计的优点是既易于得到被任务激活的脑区,又能得到HRF的信息。缺点是需要基于更多的假设,对HRF的估算也较事件设计差一些。

experiment design

Fig. 1. 任务设计示意图。(A) 组块设计; (B)事件设计; (C)混合设计。(此图转自Edson et al. 2006)

Author: Xu Cui Categories: brain, nirs Tags:
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About the author:

Xu Cui is a human brain research scientist in Stanford University. He lives in the Bay Area in the United States. He is also the founder of Stork (smart publication alert app), PaperBox and BizGenius.

 

He was born in He'nan province, China. He received education in Beijing University(BS), University of Tennessee (Knoxville) (MS), Baylor College of Medicine (PhD) and Stanford University (PostDoc). Read more ...
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