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The use of functional near-infrared spectroscopy (fNIRS) in block designs provides measures of cortical activity in ecologically valid environments. However, in some cases, the use of block designs may be problematic when data are not corrected for performance in a time-restricted block. We sought to investigate the effects of task complexity and processing speed on hemodynamic responses in an fNIRS block design. To differentiate the effects of task complexity and processing speed, 20 subjects completed the trail making test (TMT) in two versions (TMT-A versus TMT-B) and three different speed levels (slow versus moderate versus fast). During TMT-A, subjects are asked to connect encircled numbers in numerically ascending order (1-2-3 ... ). In the more complex TMT-B, subjects are instructed to connect encircled numbers and letters in alternating ascending order (1-A-2-B ... ). To illustrate the obscuring effects of processing speed on task complexity, we perform two different analyses. First, we analyze the classical measures of oxygenated blood, and second, we analyze the measures corrected for the number of processed items. Our results show large effects for processing speed within the bilateral inferior frontal gyrus, left dorsolateral prefrontal cortex, and superior parietal lobule (SPL). The TMT contrast did not show significant effects with classical measures, although trends are observed for higher activation during TMT-B. When corrected for processed items, higher activity for TMT-B in comparison to TMT-A is found within the SPL. The results are discussed in light of recent research designs, and simple to use correction methods are suggested. (c) The Authors. Published by SPIE under a Creative Commons Attribution 3.0 Unported License. Distribution or reproduction of this work in whole or in part requires full attribution of the original publication, including its DOI.
Ausführung und Verhinderung einer motorischen Antwort sind Vorgänge, die sich in der Lokalisation von aktivierten Arealen im Gehirn deutlich voneinander unterscheiden. Zu deren Untersuchung kann die Inhibition und Exekution von motorischen Antworten durch Tests wie den Continuous Performance Test (Go-Nogo-Paradigma) ausgelöst werden. Um für die Identifikation unterschiedlicher aktivierter Areale im Gehirn die hohe zeitliche Auflösung EEG-basierter Daten nutzen zu können, benötigt man ein Verfahren zur dreidimensionalen Quellenlokalisation. Das Problem der eindeutigen lokalen Zuordnung von aktivierten Quellen im EEG wird durch Näherungsberechnungen wie LORETA (Low resolution electromagnetic tomography) zu lösen versucht. Für die Anwendung von LORETA existiert bisher kein Standard hinsichtlich Elektrodenzahl und Mittelung von Elektroden (Regularisierung). Dadurch entstanden die Leitfragen der Untersuchung nach Veränderung der Ergebnisse durch unterschiedliche Elektrodenanzahl oder Verwendung der Regularisierung. Zusätzlich wurde der Einfluss der Berechnung des Global Field Power - Peaks betrachtet, anhand dessen der genaue Zeitpunkt der Bildberechnung bestimmt wird. Die aus diesen systematisch variierten Parametern resultierenden Ergebnisse wurden mit den Ergebnissen der bisherigen EEG- und fMRI-Studien verglichen.