Pre-surgical Language Mapping with fMRI using a Natural Viewing Condition

使用自然观察条件通过 fMRI 进行术前语言映射

基本信息

  • 批准号:
    8426088
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 21.53万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2012
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2012-04-01 至 2015-03-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

DESCRIPTION (provided by applicant): Patients with lesions near important functional regions (sensory, motor, or language) pose a particular challenge when planning or executing surgical treatment. Thus, understanding of the individual structural-functional organization and the relationship to the lesion is crucial for surgical planning. Currently functional magnetic resonance imaging (fMRI) has become the most broadly adopted non-invasive method to identify individual functional anatomy to guide neurosurgical decision- making. Conventional fMRI for mapping language function requires that the patient perform precisely timed and cognitively controlled language tasks. Due to the complex and variable organization of language function, to date, there is no consensus on optimal task paradigms that can reliably and completely identify language-sensitive regions. In addition, to improve the predictive value of fMRI, patients usually undergo a panel of tasks, which can be difficult for them to understand and perform. This project aims to develop a novel fMRI paradigm that can effectively map individuals' language function by using a natural viewing condition, where patients only need to watch an entertaining movie clip. Based on recent studies which have found reliable and selective responses in primary sensory-motor and association areas with naturalistic stimuli, the hypothesis is that the temporal responses within functional language areas are also highly synchronized across individuals when they watch the same movie clip consisting of time-varying linguistic content (dialogue, voice over, scene setting), and by detecting which brain areas express similar temporal responses even potentially distorted or reorganized language areas can be detected in neurosurgical patients. We will acquire movie-watching and task-based language fMRIs from healthy subjects and brain tumor patients with lesions in or near language cortex. The objectives of this project are: (1) To investigate BOLD responses from putative language areas of healthy subjects, and extract reliable and synchronized temporal profiles to build language response model, (2) To develop an analysis strategy by comparing different analytic approaches for detecting language areas in individual subjects using the language response model, and (3) To evaluate the effectiveness by comparing with task-based fMRI, and validating against gold-standard invasive language mapping in brain tumor patients. Compared with task-based fMRI, this less-demanding paradigm will be easier for patients to perform (especially those with pre-existing neurological deficits), easier for technologists to administer, and more time- and cost-effective by studying natural language function with only one simple fMRI acquisition. Exploration of this novel paradigm requires development and testing of sophisticated signal processing techniques which will be developed under this proposal.
描述(由申请人提供):在计划或执行手术治疗时,重要的功能区域(感觉,运动或语言)附近有病变(感觉,运动或语言)的患者构成了一个特殊的挑战。因此,了解个人结构功能组织以及与病变的关系对于手术计划至关重要。目前的功能磁共振成像(fMRI)已成为最广泛采用的非侵入性方法,用于识别单个功能解剖结构以指导神经外科决策。用于映射语言功能的常规fMRI要求患者执行精确的定时和认知控制的语言任务。由于迄今为止,由于语言函数的复杂而可变的组织,因此在最佳任务范式上尚无共识,可以可靠,完全识别对语言敏感的区域。此外,为了提高fMRI的预测价值,患者通常会经历一系列任务,这对于他们来说很难理解和执行。 该项目旨在开发一种新颖的功能磁共振成像范式,可以通过使用自然观看条件有效地绘制个人语言功能,而患者只需要观看有趣的电影剪辑即可。基于最近的研究,这些研究发现了主要的感官运动和与自然主义刺激的相关区域中可靠和选择性的响应,假设是,功能语言领域内的时间响应在个人之间的时间响应也高度同步,当他们观察相同的电影剪辑时,他们观看相同的电影剪辑,包括时间变化的语言内容(对话,可以远程探讨,脑海,甚至表达了相似的脑海),甚至表达了相似的脑电图,甚至表达了相似的脑电图,甚至表达了相似的脑海,甚至表达了相似的时间,甚至表达了相似的时间,甚至表达了相似的态度。在神经外科患者中。我们将从健康受试者和脑肿瘤患者中或靠近语言皮质病变的健康受试者和脑肿瘤患者中获取电影观看和基于任务的语言FMRI。该项目的目标是:(1)调查健康受试者推定语言领域的大胆反应,并提取可靠的和同步的时间概况以构建语言响应模型,(2)通过比较不同的分析方法,以比较语言响应模型的单个主体中的语言领域的不同分析方法,并通过使用基于任务的FMRI和有效的FMRI来评估该语言响应模型,并通过比较脑图,并有效地与脑子进行了比较。 与基于任务的功能磁共振成像相比,这种要求较小的范例更容易对患者进行(尤其是那些患有神经系统缺陷的人),技术人员更容易管理,更容易管理, 通过仅通过一个简单的fMRI获取来研究自然语言功能,更多的时间和成本效益。对这种新型范式的探索需要开发和测试复杂的信号处理技术,这些技术将根据本提案开发。

项目成果

期刊论文数量(2)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Movie-watching fMRI for presurgical language mapping in patients with brain tumour.
Altered functional connectivity in lesional peduncular hallucinosis with REM sleep behavior disorder.
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