Event-related functional magnetic resonance imaging (efMRI) je technika v magnetické rezonanci, která může být použita pro detekci změn v BOLD (Blood Oxygen Level Dependent) hemodynamické odpovědi na nervovou aktivitu v reakci na určité události. V rámci metodiky fMRI existují dva různé způsoby, které jsou obvykle používány pro prezentaci podnětů. Jedním z nich je návrh související s blokem, ve kterém se střídají dvě nebo více různých podmínek, aby se určily rozdíly mezi těmito dvěma podmínkami nebo může být do prezentace zahrnuta kontrola vyskytující se mezi těmito dvěma podmínkami. Návrhy související s událostmi na druhé straně nejsou prezentovány v nastavené sekvenci, prezentace je randomizována a doba mezi podněty se může lišit. efMRI se pokouší modelovat změnu fMRI signálu v reakci na nervové události spojené s behaviorálními testy. Podle D’Esposita má „ fMRI související s příhodami potenciál řešit řadu otázek kognitivní psychologie s mírou inferentiální a statistické síly, která nebyla dříve k dispozici. Každá studie může být složena z jedné experimentálně kontrolované (jako je prezentace slova nebo obrázku) nebo účastníkem zprostředkované „události“ (jako je motorická reakce). V rámci každé studie dochází v rámci každé studie k řadě událostí, jako je prezentace podnětu, doba prodlevy a reakce. Pokud je experiment správně nastaven a jednotlivé události jsou správně načasovány, umožňuje efMRI člověku pozorovat rozdíly v nervové aktivitě spojené s každou událostí.
Pozitronová emisní tomografie (PET) byla před vývojem fMRI nejčastěji používanou technikou mapování mozku. Existuje řada výhod, které jsou prezentovány ve srovnání s PET. Podle D’Esposita mezi ně patří, že fMRI „nevyžaduje injekci radioizotopu účastníkům a je jinak neinvazivní, má lepší prostorové rozlišení a má lepší časové rozlišení. První studie MRI využívaly použití „exogenních paramagnetických stopovacích látek k mapování změn v objemu mozkové krve“, což umožňovalo hodnocení mozkové aktivity po dobu několika minut. To se změnilo se dvěma pokroky v MRI, rychlost MRI technik byla do konce 80. let zvýšena na 1,5 Telsa, což poskytlo 2-d obraz. Dále byly endogenní kontrastní mechanismy objeveny Detrem, Koreckým a kolegové byli založeni na čisté podélné magnetizaci uvnitř orgánu, a „druhý založený na změnách magnetické citlivosti vyvolaných změnou obsahu deoxyhemoglobinu v čisté tkáni“, který byl Seigem Ogawou označen jako BOLD kontrast. Tyto objevy sloužily jako inspirace pro budoucí pokrok v mapování mozku. To umožnilo výzkumníkům vyvinout složitější typy experimentů, jdoucích nad rámec pozorování účinků jednotlivých typů pokusů. Když byla vyvinuta fMRI, jedním z jeho hlavních omezení byla neschopnost náhodně vybírat pokusy, ale fMRI související s událostmi tento problém vyřešilo. Problematikou byla také kognitivní odečítání, které se snažilo korelovat kognitivně-behaviorální rozdíly mezi úkoly a mozkovou aktivitou spárováním dvou úkolů, o kterých se předpokládá, že se perfektně shodují pro každý smyslový, motorický a kognitivní proces kromě toho, který je předmětem zájmu. Dále snaha o zlepšení časového rozlišení fMRI studií vedla k vývoji designů souvisejících s událostmi, které byly podle Petersona zděděny z ERP výzkumu v elektrofyziologii, ale bylo zjištěno, že toto průměrování se příliš dobře nevztahuje na hemodynamickou odpověď, protože reakce ze zkoušek se mohly překrývat. Výsledkem bylo náhodné jištění z událostí, což znamenalo, že časové opakování bylo u zkoušek různorodé a randomizované, aby se zajistilo, že se aktivační signály nepřekrývají.
Aby neurony fungovaly, potřebují energii, která je dodávána krevním oběhem. I když to není zcela jasné, hemodynamická odpověď korelovala s aktivitou neuronů, jak se zvyšuje úroveň aktivity, to znamená, jak se zvyšuje množství krve používané neurony, hemodynamická odpověď se stává silnější. Úplný vývoj této reakce trvá několik sekund. S hemodynamickou odpovědí je časový problém, protože když ji měříte, není to přímé měření neuronální aktivity, proto časové rozlišení fMRI není nejlepší. Hemodynamická odpověď je základem pro kontrast BOLD (Blood Oxygen Level Dependent) ve fMRI. Hemodynamická odpověď nastává během několika sekund od prezentovaných podnětů, ale je nezbytné události oddělit, aby bylo zajištěno, že odezva, kterou měříte, je z události, která byla prezentována, a ne z předchozí události.
Jak zvyšujete rychlost, s jakou prezentujete podněty, umožňujete větší počet událostí zprůměrovat na konci experimentu, což umožňuje vyšší statistickou sílu. Jediným omezením je zde hemodynamická odpověď, protože potřebuje čas vrátit se k výchozím hodnotám, než představíte další podnět. Podle Burocka „jak se zvyšuje rychlost prezentace v konstrukci související s náhodnou událostí, rozptyl signálu se zvyšuje, čímž se zvyšuje přechodná informace a schopnost odhadnout základní hemodynamickou odpověď“.
V typické efMRI po každém pokusu umožníte HRF (Hemodynamic Response Function, jednoduše hemodynamická odpověď modelovaná matematicky) vrátit se po každém pokusu na výchozí hodnotu. To není případ rychlého fMRI souvisejícího s příhodou, pokusy jsou randomizovány a HFR je poté dekonvoltována, to je běžná technika používaná v zobrazovacích datech. Používá se k obrácení účinku konvoluce na data. Abyste mohli používat tento typ konstrukce, musíte zajistit, aby byla použita každá možná kombinace zkušebních sekvencí a aby mezizkušební intervaly byly nervózní tak, aby čas mezi pokusy nebyl vždy stejný.
Chee tvrdí, že návrhy související s událostmi poskytují řadu výhod v úkolech souvisejících s jazykem, včetně schopnosti oddělit správné a nesprávné odpovědi a ukázat změny závislé na úkolech v profilech časových odpovědí.
V údajích z fMRI se předpokládá, že existuje lineární vztah mezi nervovou stimulací a BOLD odpovědí. Použití GLM umožňuje vývoj průměru reprezentujícího střední hemodynamickou odpověď v rámci účastníků.
Statistické parametrické mapování se používá k vytvoření návrhové matice, která zahrnuje všechny různé tvary odezvy vytvořené během události. Více informací o tomto odkazu Friston.
Buckner, M., Burock, M., Dale, A., Rosen, B., Woldorff, M. Randomizované experimentální návrhy související s událostmi umožňují extrémně rychlou prezentaci pomocí funkční magnetické rezonance (MRI). (1998) NeuroReport. 19. 3735-3739.
Buckner, R. Event-Related fMRI and the Hemodynamic Response. (1998). Mapování lidského mozku. 6. 373-377.
Buckner, R., Dale, A., Rosen, B. Event-Related functional MRI:Past, Present and Future. (1998). Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 95. 773-780.
Chee, M. Siong, S., Venkatraman, V., Westphal, C. Comparison of Block and Event-Related fMRI Designs in Evaluating the Word-Frequency Effect. (2003). Mapování lidského mozku. 18. 186-193.
Dale, A., Friston, K., Henson, R., Josephs, O., Zarahn, E. Stochastic Designs in Event-Related fMRI. (1999). NeuroImage. 10. 607-6-19.
D’Esposito, M., Zarahn, E., & Aguirre, G. K. (1999). Event-related functional MRI: Implications for cognitive psychology. Psychological Bulletin, 125(1). 155-164.
Dubis, J. Petersen, S. The Mized block/event-related design. (2011). NeuroImage. doi 10.1016/j.neuroimage.2011.09.084.
Friston, K., Josephs, O., Turner, R. Event-Related fMRI. (1997). Mapování lidského mozku. 5. 243-248.
Henson, R. Event-related fMRI: Introduction, Statistical Modelling, Design Optimization and Examples. University College London. Paper to be presented in the 5th Congress of the Cognitive Neuroscience Society of Japan.