Imaging language function with MEG and fMRI

 |  Login

Show simple item record

dc.contributor Aalto-yliopisto fi
dc.contributor Aalto University en
dc.contributor.advisor Salmelin, Riitta
dc.contributor.author Liljeström, Mia
dc.date.accessioned 2012-12-17T09:30:07Z
dc.date.available 2012-12-17T09:30:07Z
dc.date.issued 2010
dc.identifier.isbn 978-952-60-3176-7 (electronic)
dc.identifier.isbn 978-952-60-3175-0 (printed)
dc.identifier.issn 1795-4584 (electronic)
dc.identifier.issn 1795-2239 (printed)
dc.identifier.uri https://aaltodoc.aalto.fi/handle/123456789/6314
dc.description.abstract This Thesis considers the cortical mechanisms underlying language function, as measured by magnetoencephalography (MEG) and functional Magnetic Resonance Imaging (fMRI). In MEG, interpretation of the data critically depends on the ability to estimate the underlying neural activity and localize it to a certain part of the brain. In this Thesis, the accuracy of this procedure is explored in localization of cortical rhythms and for different head conductor models. A comparison of different source modeling techniques shows that rhythmic activity can be identified reliably with a variety of tools, such as equivalent current dipoles (ECDs), minimum norm approaches (MCEFD, minimum current estimates in the frequency domain), and beamformers (DICS, dynamic imaging of coherent sources). The results show that DICS is more sensitive to weak sources than the two other methods, both in measured and in simulated data. Computer simulations also demonstrate that for source localization performed under normal noisy conditions, a simple spherically symmetric head conductor model is in most cases a sufficient model for the conductivity geometry of the head. This Thesis specifically considers the cortical processing of action and object naming. We investigate whether different cortical regions are activated when actions or objects are named from the same images, and how the content of the image affects the brain correlates of naming. The MEG and fMRI results presented in this Thesis indicate that verbs and nouns are processed within the same cortical network, and demonstrate that image category (action/object) has a stronger influence than naming category (verb/noun) on the activation pattern within this network. In addition, we consider the relationship between MEG evoked responses and fMRI BOLD (blood-oxygen-level-dependent) signals in language tasks. We demonstrate differences between these two measures in both picture naming and reading, and show that such differences do not depend on experimental procedures such as different participants, languages, or task. In particular, we demonstrate an opposite stimulus effect for symbols and letter strings in the left occipito-temporal cortex in MEG vs. fMRI in reading, although the simultaneously measured electroencephalogram (EEG) was similar. We argue that the observed differences within this region reflect different neural generation mechanisms of the MEG evoked response and fMRI BOLD signals. en
dc.description.abstract Denna avhandling använder funktionella avbildningstekniker, såsom magnetoenkelfalografi MEG) och funktionell magnetavbildning (fMRI, functional magnetic resonance imaging), förr att kartlägga hur språkliga funktioner bearbetas i hjärnan. Avhandlingen strävar efter att ge en mångfacetterad bild av både metoder och kognitiva frågor inom funktionell avbildning. Ett centralt problem inom MEG är att identifiera de områden i hjärnan som gett upphov till det uppmätta magnetfältet. Denna avhandling utvärderar olika metoder för identifgiering av kortikala rytmer. Resultaten visar att kortikala rytmel kan lokasiseras tillförtligt med hjälp av ett flertal olika metoder, såsom ekvivalenta dipolmodeller (ECD), minsta norm metoder (MCEFD= och spatialfilter (DICS).Jämförelsen visar att DICS kan identifiera områden med svaga kortikala rytmer som de övriga metoderna inte förmår indentifiera. Vidare demonstrerar en granskning av olika modeller för att beskriva huvudets konduktivitetsprofil att en enkel sfärisk modell oftast är tillräcklig då man löser det inversa problemet. Avhandlingen granskar särskilt bearbetning av verb och substantiv i hjärnan, samt hur olika typer av bilder som illustrerar en utförd handling eller ett enskilt föremål påverkar aktiviteten i hjärnan vid benämningen av en bild. Resultaten från både MEG oc fMRI påvisar att verb oc substantiv vearbetas i ett gemensamt nätverk av områden i hjärnan. Inom detta nätverk har dock bildens inneh¨ll (en hanling/ett föremål) en större betydelse för aktiviteten än vilken kategori av ord (verb/substantiv) som skall benämnas. Därtill undersöks förhållandet mellan BOLD (blood-oxygen-level-dependent) signalen i fMRI och framkallade responser i MEG. Resultaten påvisar skillnader mellan dessa metoder vid benämning av bilder och läsning som inte går att förklara med olikheter i experimentella tillbägagångssätt, t.ex. uppgift, språk, eller försökspersoner. Avhanlingen demonstrerar att MEG och fMRI kan uppvisa rakt mosatta effekter för symboler och bokstavskombinationer i vänstra temporal-occipitala hjärnbarken vid läsning, torts att det samtidigt uppmätta elektroenkelfalogrammet (EEG) inte påvisade skillnader. Resultaten tyder på att BOLD-signalen i fMRI och de framkallade responserna i MEG i detta fall hänför sig till skilda neurala mekanismer. sv
dc.format.extent 55 + app. 90
dc.format.mimetype application/pdf
dc.language.iso en en
dc.publisher Low Temperature Laboratory, Aalto University School of Science en
dc.relation.ispartofseries TKK Dissertations en
dc.relation.ispartofseries 226
dc.relation.haspart [Publication 1]: M. Liljeström, J. Kujala, O. Jensen, and R. Salmelin. 2005. Neuromagnetic localization of rhythmic activity in the human brain: a comparison of three methods. NeuroImage, volume 25, number 3, pages 734-745. © 2005 Elsevier Science. By permission.
dc.relation.haspart [Publication 2]: A. Tarkiainen, M. Liljeström, M. Seppä, and R. Salmelin. 2003. The 3D topography of MEG source localization accuracy: effects of conductor model and noise. Clinical Neurophysiology, volume 114, number 10, pages 1977-1992. © 2003 International Federation of Clinical Neurophysiology (IFCN). By permission.
dc.relation.haspart [Publication 3]: M. Liljeström, A. Tarkiainen, T. Parviainen, J. Kujala, J. Numminen, J. Hiltunen, M. Laine, and R. Salmelin. 2008. Perceiving and naming actions and objects. NeuroImage, volume 41, number 3, pages 1132-1141. © 2008 Elsevier Science. By permission.
dc.relation.haspart [Publication 4]: Mia Liljeström, Annika Hultén, Lauri Parkkonen, and Riitta Salmelin. 2009. Comparing MEG and fMRI views to naming actions and objects. Human Brain Mapping, volume 30, number 6, pages 1845-1856.
dc.relation.haspart [Publication 5]: Johanna Vartiainen, Mia Liljeström, Miika Koskinen, Hanna Renvall, and Riitta Salmelin. 2010. MEG and fMRI reveal different activation patterns in reading. Espoo, Finland: Aalto University School of Science and Technology. 30 pages. Helsinki University of Technology, Low Temperature Laboratory Publications, Report TKK-KYL-022. ISBN 978-952-60-3051-7.
dc.subject.other Medical sciences en
dc.subject.other Electrical engineering
dc.title Imaging language function with MEG and fMRI en
dc.title Avbilding av språkliga funktioner i hjärnan med MEG och fMRI sv
dc.type G5 Artikkeliväitöskirja fi
dc.contributor.school Perustieteiden korkeakoulu fi
dc.contributor.school School of Science en
dc.contributor.department Lääketieteellisen tekniikan ja laskennallisen tieteen laitos fi
dc.contributor.department Department of Biomedical Engineering and Computational Science en
dc.subject.keyword magnetoencephalography en
dc.subject.keyword functional magnetic resonance imaging en
dc.subject.keyword brain en
dc.subject.keyword language en
dc.subject.keyword magnetoenkelfalografi sv
dc.subject.keyword funktionell magnetavbildning sv
dc.subject.keyword hjärnan sv
dc.subject.keyword språkliga funktioner sv
dc.identifier.urn URN:ISBN:978-952-60-3176-7
dc.type.dcmitype text en
dc.type.ontasot Doctoral dissertation (article-based) en
dc.type.ontasot Väitöskirja (artikkeli) fi
dc.contributor.supervisor Ilmoniemi, Risto
dc.opn Hagoort, Peter
dc.rev Hauk, Olaf
dc.rev Tuomainen, Jyrki
dc.date.defence 2012-05-28


Files in this item

This item appears in the following Collection(s)

Show simple item record

Search archive


Advanced Search

article-iconSubmit a publication

Browse

My Account