fMRI实验设计及数据处理

实验设计—混合实验设计
特点及注意事项： 1 能分离持续性神经活动（block）和短暂性神经活动 （event) 2 处理和设计起来比较复杂，需要权衡的东西较多 3 要保证block和event的相关性不高
二 数据处理
打开spm 点击右下角 dicom import，转换成spm格式的图。 Overview 1 预处理（preprocess） Slice timing Motion correction Normalization Smooth 2 数据分析 Individual analysis Group analysis
color 100 100 100 <-- the color in which this condition is shown.
BBB（条件2名称） ......
CCC （条件3名称） ……
block设计的图形设置法
1，定义好实验名和条件名后，点击其中一条件，点 击 “Show Plot”键，出现“Time Course Plot” 窗口。
二 数据处理—预处理
Smooth：对数据进行平滑处理 spm中默认平滑盒为[8 8 8]，如出不了结果，可以
适当改小点，改为[6 6 6] 生成s打头的文件。（check各个不同头的文件）
二 数据处理—数据分析
个体统计： individual analysis(1-st level) 输入参数：
量很大，可以采用自行编辑prt文件的方法，也可以通过生成器， 自动把presentation和eprime的文件自动生成prt文件。 4）prt文件编辑法，按照后面提供的刺激序列模板，把时间序 列改为自己的实验序列，存为*.prt文件。
刺激序列文件模板
FileVersion: 2
ResolutionOfTime: msec （时间序列单位）
得到一个rp打头的参数文件。
二 数据处理—预处理
Normalization：空间标准化 三种配准方法： 1 直接把bold图像与EPI模板配 2 个体bold像与结构像模板配（coregister）、结
构像与模板配、再把两个结果配准 3 先把个体结构像与bold像配（ coregister ）、对
结构像做segmentation、再把bold像与segmentation结 果配（SMP8 MANUAL）
方法1 直接把bold图像与EPI模板配 1选择“Normalise: Estimate & Write” 2选中“data”——“new sbject”，在data下新出现的 “subject” 选项中作如下设置， “source image”选 择空间校准步骤中生成的mean文件， “image to write”选择所有刚进行完校准的文件“ra*.img”， “template image”我们选择“EPI.nii”，其余采用默 认设置，点绿三角运行。
Experiment: Annemiek1 （实验名称）
BackgroundColor: 0 0 0 TextColor: 255 255 255 TimeCourseColor: 255 255 255 TimeCourseThick: 3 ReferenceFuncColor: 0 0 80 ReferenceFuncThick: 3 NrOfConditions: 3 （条件数目）
注意事项
1，删除前面不稳定的5个左右TR。包括预处理和数 据分析。
2，同一个被试不同的run，预处理要分开处理，统 计分析时要放在不同的section处理。
Brainvoyager 处理步骤
第一步，建立一个项目
1，运行brainvoyager，创建项目。 File -> Create Project Wizard -> 选择FMR project -> 选择扫
方法3： 1 coregister: estimate 【reference】:mean文件 【source】:结构像
2 Segmentation： 【DATA】：选一步的结果（sn.mat文件）
3 normalize:write 【DATA】:new subject 【source image】:选上一步的结果（sn.mat文件） 【image to wirte】：所有头动矫正和slice timing后的文件
Options -> Layout And Display Options，设置显示图 像的排列，包括首张显示图、几排和几列。 4，通过同时按下“ctrl”键和鼠标右键来看选定图 的放大图。
第三步，创建刺激序列
1，打开前面创建的frm项目文件。 2，点击菜单栏 “Analysis” -> “Stimulation Protocol...” 启动刺激
明block时间不宜超过60秒
实验设计—事件相关实验设计
慢速事件相关实验设计：
spaced ER
~16 s
快速时间相关实验设计：
实验设计—事件相关实验设计
事件相关设计特点及注意事项： 1 能分离事件，处理更灵活 2刺激间间隔越随机化（加jitter或null trial)越好 3 快速事件相关实验设计中，单个条件最好有40个trial 左右
fMRI实验设计及数 据处理
一 实验设计
组块设计（block design) 时间相关设计（event-related design) 混合设计（hybrid design）
实验设计— 组块设计
Concepts:
+
1 Trial
2 Block
+
画线 +
画线 +
画线 +
画线
+
实验设计—组块设计
第二步 看3D图，排列和放大
1，左边的3D工具栏，图标的含义分别为：显示和隐 藏工具栏、显示和隐藏边框、显示减少列、显示增 加列、显示减少排、显示增加排、减少过滤、增加 过滤、调整窗户大小、缩小、放大。
2，通过按pgup和pgdn键来翻页看图。 3，通过“FMR Properties...”的“layout”图标，或者
AAA (条件1名称）
7 （刺激次数）
0
16000 （左=onset time, 右 = offset time，miliseconds）.
57765 73765
114177 130177
170615 186615
227299 243299
283732 299732
340180 356180
【directory】：要保存结果的文件夹 【Units for design】：下面输入的onset time是以秒为单位还是以scan为单位 【Interscan interval】：TR是多少秒 【DATA&DESIGN】：分run输入
【SCAN】：该run预处理后的文件sw开头的文件 【CONDITION】:有几个条件就定义几个，然后输入条件的名字和相应的Onset time, block设计输入duration，ER设计duration为0； 【multiple regressors】:输入头动参数，预处理获得的rp开头的文件 【HIGH PASS FILTER】:基本默认 【MODEL DERIVATIVES】:ER设计选第二项 输入参数以后运行：得到spm.mat的文件 然后进行估计（ESTIMATE）：选择spm.mat然后运行。 然后按RESULT查看结果
二 数据处理—预处理
Slice timing： block设计可以不做这步 event设计中如采用间隔扫描，先做slice timing再做头动矫正；
如采用序列扫描，则先做头动矫正再做slice timing 输入参数： 【DATA】：输入数据（所有fr开头的数据） 【num berof slice】:每个scan的层数 【TA】：TR-(TR/层数) 【SLICE ORDER】:扫描顺序
注意：microtime resolution，如果参考层不是第一层，要输入层数。
二 数据处理—数据分析
群体统计：2-nd level 【Directory】：结果要保存的地方 【DESIGN】：实验设计
【SCAN】：1-st level生成的con文件 输入参数后ESTIMATE 按RESULT 查看结果
生成w开头文件
二 数据处理—预处理
方法2：
1 coregister: estimate
【reference】:结构像
【source】:mean文件
【other images】：选其他r开头头动后的结果
2 normalize: estimate&write
【DATA】:new subject
【source image】:结构像
【IMAGE TO WRITE】：结构像
【 TEMPLATE IMGE】：选SMP8文件夹内TEMPLATE文件夹中的T1
3 normalize:write
【DATA】:nn.mat

【Images to Write】 :所有rf文件
二 数据处理—预处理
序列对话框。
3，输入文件名（生成的文件存储为*.prt的刺激序列文件，可 以用文本编辑器进行编辑，模板见后页）。
4，输入条件名和编辑颜色 5，分别定义每个条件的时间序列。 1）逐个定义法：点击条件和“Intervals >>”定义每个条件每个刺
激的发生和结束时间。。
2）图形定义法，block设计可以通过图形设置法简单完成创建。 3）生成器生成法。如果不同条件交替次数多，逐个输入工作
2，输入size和offset来划分。通常 size=offset=duration，但一般要删除前面若干个不稳 定的TR，所以一般size填入duration，offset填入 duration减去删除的TR。
3，在栏栅上用鼠标左键点击该条件的位置，出现横 线，完毕后点击“Add To PRT” 。
选择“results”
选中“t—contrasts”，点击“define new contrast”, 第一个任务“contrast”定义为“1”， 第二个任务定义为“0 1”，第三个任务定义为“0 0 1”，第一个任务减第三个任务定义为“1 0 -1”，第 二个任务减第三个任务定义为“0 1 -1”，第二个任 务减第一个任务定义为“-1 1”
例如：13245768间隔扫，输入：“[1:2:层数 2:2:层数]” 【reference】：参考层（可以是第一层，也可以是中间层）
二 数据处理—预处理
Realignment（头动矫正） 这步一定要做 做完以后会生成6个头动参数，这些参数可以放到后面的
model中 输入参数：
选realigment:estimate&reslice 【DATA】：选择数据（以a开头的数据） 【RESLICE IMAGES】：SPM MANUAL中设定默认，北师大建 议选“MEAN IMAGE ONLY”那项
Block design 的特点及注意事项 1 具有较好的detection power 2 比较简单，容易统计 3 从某任务当前block开始到下一次该任务block开始
的时间间隔最好不要超过128秒（high-passed filter） 4 刺激间间隔小的话block效应越高 5 在一定范围内Block内的trial数越多越好，但研究表
描仪获得的图像文件的格式（DICOM） -> 输入项目的名 称->选择图像文件（数量多的功能像）->选择层数（后面 的基本自动读取）->省略若干TR（2~5） ->finish 2，检查项目的特性，对话框“FMR Properties”自动出现。 也可以通过“File” -> “FMR Properties...”随时查看。 3，点击verified，确认“Voxel resolution definition” 和 “Temporal resolution and slice timing definition”。 注：有些扫描仪给的图像使用File -> new Project来建立。 选择首张图像、省略数目和设置存储目录就可以。