グループの違いを検出するための関心分析方法のfMRI領域の効率

背景：標準のスペース脳テンプレートを使用することは、機能的磁気共鳴画像法（fMRI）データ分析の利益領域（ROI）境界を決定する効率的な方法です。ただし、被験者固有の（つまり、ネイティブ空間）脳表面のランドマークに基づくROIは、解剖学的に正確であり、おそらく個人の局所血液酸素レベルに依存する（太字）反応を最もよく反映しています。残念ながら、自動化された方法を使用する場合でも、正確なネイティブスペースROIは、多くの場合、描写に時間がかかります。 新しい方法：体積と表面ベースの両方の分析を使用して、標準とネイティブのスペースROIを使用する場合、グループの違いの分析を比較しました。大学と軍のベテランの参加者は、fMRIの買収中にボタンプレスタスクと桁のシンボル検証タスクを完了しました。データは、ネイティブおよび標準空間で、左右のモーターおよび前頭前野の皮質を表すROI内で分析されました。ボリュームおよび表面ベースの分析結果は、機能的（つまり、信号の変化率）と構造（つまり、ボクセルまたはノードカウント）アプローチの両方を使用して比較されました。 既存の方法との結果と比較：結果は、標準空間への変換が構造的および機能的分析の結果に影響を与える可能性があることを示唆しています（皮質地理に基づく違いを膨らま/最小化）。これらの変換は、体積データを持つグループの違いに関する結論に影響を与える可能性があります。 結論：標準のスペースROIを体積fMRIデータに適用する場合は注意が払われます。ただし、体積分析はグループの違いを示し、時間が制限されている状況で適切です。機能的ROIを使用した表面ベースの分析は、最大のグループの違いを生成し、ネイティブ空間と標準空間の違いの影響を受けにくくなりました。適切な時間とコンピューティングリソースでは、表面ベースの分析が望ましいと結論付けています。

BACKGROUND: Using a standard space brain template is an efficient way of determining region-of-interest (ROI) boundaries for functional magnetic resonance imaging (fMRI) data analyses. However, ROIs based on landmarks on subject-specific (i.e., native space) brain surfaces are anatomically accurate and probably best reflect the regional blood oxygen level dependent (BOLD) response for the individual. Unfortunately, accurate native space ROIs are often time-intensive to delineate even when using automated methods. NEW METHOD: We compared analyses of group differences when using standard versus native space ROIs using both volume and surface-based analyses. Collegiate and military-veteran participants completed a button press task and a digit-symbol verification task during fMRI acquisition. Data were analyzed within ROIs representing left and right motor and prefrontal cortices, in native and standard space. Volume and surface-based analysis results were also compared using both functional (i.e., percent signal change) and structural (i.e., voxel or node count) approaches. RESULTS AND COMPARISON WITH EXISTING METHOD(S): Results suggest that transformation into standard space can affect the outcome of structural and functional analyses (inflating/minimizing differences, based on cortical geography), and these transformations can affect conclusions regarding group differences with volumetric data. CONCLUSIONS: Caution is advised when applying standard space ROIs to volumetric fMRI data. However, volumetric analyses show group differences and are appropriate in circumstances when time is limited. Surface-based analyses using functional ROIs generated the greatest group differences and were less susceptible to differences between native and standard space. We conclude that surface-based analyses are preferable with adequate time and computing resources.