Spatial extent of brain activation in fMRI studies: Theoretical considerations
No Thumbnail Available
URL
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
School of Science |
Master's thesis
Checking the digitized thesis and permission for publishing
Instructions for the author
Instructions for the author
Authors
Date
2010
Major/Subject
Lääketieteellinen tekniikka
Mcode
Tfy-99
Degree programme
Language
en
Pages
57
Series
Abstract
Functional magnetic resonance imaging (fMRI) can provide millimeter-scale spatial resolution for brain imaging, but the extent of the activation is difficult to determine as the displayed data are the result of statistical inference based on noisy signals. Here the limits of spatial resolution in fMRI are reviewed, including both physiological and methodological factors that restrict the analysis of the extent of activation. Then simulations indicating the importance of the signal-to-noise ratio (SNR) and the spatial shape of the BOLD signal for estimation of the extent of the observed fMRI activation are presented. The effect of the SNR is smaller for sharply delineated than diffuse activations, and a similar apparent activity pattern can be obtained with different combinations of signal shapes and noise levels. One way to obtain better estimates of the extent of the activated area is to increase the SNR by, e.g. signal averaging.Toiminnallisella magneettikuvauksella voidaan tutkia aivojen toimintaa parhaimmillaan millimetrien tarkkuudella. Aktivoituneiden aivoalueiden laajuuksien arvioiminen on kuitenkin hankalaa: Mitatut signaalit ovat kohinaisia ja tulokset perustuvat tilastolliselle päätöksenteolle. Tässä työssä on arvioitu sekä metodologisia että fysiologisia tekijöitä, jotka vaikuttavat toiminnallisen magneettikuvauksen erottelukykyyn ja aktivoituneiden aivoalueiden laajuuksien arvioimiseen. Lisäksi työssä esitetään simulaatioita, jotka osoittavat signaali-kohinasuhteen ja signaalin muodon merkityksentehdyille laajuusarvioille. Signaali-kohinasuhteen merkitys on pienempi tarkkareunaisille kuin laakeille signaaleille, ja samanlainen näennäinen alueen laajuus voi syntyä hyvin erilaisten signaalien ja kohinatasojen yhdistelmänä. Aktivoituneiden alueiden laajuusarvioita voidaan parantaa kasvattamalla signaali-kohinasuhdetta esimerkiksi keskiarvoistamalla.Description
Supervisor
Ilmoniemi, RistoThesis advisor
Hari, RiittaParkkonen, Lauri
Keywords
fMRI, fMRI, signal-to-noise ratio, signaali-kohinasuhde, SNR, alueen laajuus, spatial extent