Real-Time Automated Detection of Craving States with fMRI and EEG

利用功能磁共振成像和脑电图实时自动检测渴望状态

基本信息

  • 批准号:
    8288263
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 56.68万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2008
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2008-09-25 至 2014-06-30
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Project Summary/Abstract Neurofeedback by real time functional MRI (rt-fMRI) has potential for addiction research and treatment that will be realized only if the feedback given the subject is related meaningfully to the cognitive states that must be controlled. The mental operations of the brain are too distributed to be represented by the raw rt-fMRI signal in any one brain region or small group of regions. Our aims are to: 1) Use computational machine learning to rapidly detect patterned activation in the rt-fMRI signal that better expresses cognitive state; 2) augment these data with concurrently-collected electroencephalographic (EEG) data; 3) develop an atlas of brain data that identifies brain patterns with cognitive states relevant to addiction and drug abuse research and 4) to explore rt-fMRI neurofeedback using this rt-fMRI/EEG machine learning method. Our approach will be to first create rapid algorithms for pattern matching that are fast compared with the imaging, thereby allowing "real-time" application. To do so we will select features from the images that express the differences among state concisely (more technically, we will use a method known as independent components analysis to reduce the data dimensionality.) We will similarly condense the EEG features by studying them by the location of their sources within the brain, and by examining the frequencies that they contain. We will run experiments on volunteers designed to help us see their tendency to make impulsive choices - which is known to relate to their likelihood to become drug users, as well as experiments that track changes in their brain as they control their craving urges. For these studies we will look at heavy cigarette users. Cigarette use on its own is a serious health burden to the nation, and it is also an excellent model for addiction more generally, as it is known to have many neural features in common with use of other drugs of abuse, such as cocaine and methamphetamine. This is a phased innovation proposal. The first phase will be focused on the developments of the rt-fMRI analysis and instrumentation technology. On its successful completion, based on specific milestones, we will move to the more applied work with human subjects.
项目概要/摘要 实时功能性 MRI (rt-fMRI) 神经反馈具有用于成瘾研究的潜力 只有当给予受试者的反馈是相关的时才会实现的治疗 对必须控制的认知状态有意义。人的心理运作 大脑的分布过于分散,无法用任何一个大脑中的原始 rt-fMRI 信号来表示 区域或一小群区域。我们的目标是:1)使用计算机器学习 快速检测 rt-fMRI 信号中的模式激活,更好地表达认知 状态; 2)通过同时收集的脑电图(EEG)增强这些数据 数据; 3)开发大脑数据图集,识别具有认知状态的大脑模式 与成瘾和药物滥用研究相关,4) 探索 rt-fMRI 神经反馈 使用这种 rt-fMRI/EEG 机器学习方法。 我们的方法是首先创建快速的模式匹配算法 与成像相比,从而允许“实时”应用。为此,我们将 从图像中选择能够简洁表达状态差异的特征(更多 从技术上讲,我们将使用一种称为独立成分分析的方法来减少 数据维度。)我们将通过研究它们来类似地浓缩脑电图特征 通过它们在大脑中的来源位置,并通过检查频率 它们包含。 我们将对志愿者进行实验,旨在帮助我们了解他们的倾向 冲动选择——众所周知,这与他们成为吸毒者的可能性有关,如 以及追踪他们控制食欲时大脑变化的实验。 在这些研究中,我们将关注大量吸烟者。单独使用香烟是一种 给国家带来严重的健康负担,也是成瘾的绝佳典范 更多 一般来说,因为已知它与其他药物的使用有许多共同的神经特征 滥用,例如可卡因和甲基苯丙胺。 这是一个分阶段的创新提案。第一阶段将重点关注发展 rt-fMRI 分析和仪器技术。其圆满完成后, 基于具体的里程碑,我们将转向与人类一起进行更实用的工作 科目。

项目成果

期刊论文数量(4)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Neurophysiological signals of ignoring and attending are separable and related to performance during sustained intersensory attention.
忽略和关注的神经生理信号是可分离的,并且与持续的感官间注意力期间的表现相关。
  • DOI:
    10.1162/jocn_a_00613
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
  • 影响因子:
    3.2
  • 作者:
    Lenartowicz,Agatha;Simpson,GregoryV;Haber,CatherineM;Cohen,MarkS
  • 通讯作者:
    Cohen,MarkS
Decreased small-world functional network connectivity and clustering across resting state networks in schizophrenia: an fMRI classification tutorial.
  • DOI:
    10.3389/fnhum.2013.00520
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
  • 影响因子:
    2.9
  • 作者:
    Anderson A;Cohen MS
  • 通讯作者:
    Cohen MS
Measurement of Neurophysiological Signals of Ignoring and Attending Processes in Attention Control.
  • DOI:
    10.3791/52958
  • 发表时间:
    2015-07
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    A. Lenartowicz;G. V. Simpson;S. R. O'connell;Mark S. Cohen
  • 通讯作者:
    A. Lenartowicz;G. V. Simpson;S. R. O'connell;Mark S. Cohen
Perspective: causes and functional significance of temporal variations in attention control.
观点:注意力控制时间变化的原因和功能意义。
  • DOI:
    10.3389/fnhum.2013.00381
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
  • 影响因子:
    2.9
  • 作者:
    Lenartowicz,Agatha;Simpson,GregoryV;Cohen,MarkS
  • 通讯作者:
    Cohen,MarkS
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