A Study of Optimal SOAmin for Motor and Language Tasks in Event-related fMRI using Stochastic Design

통계학적 자극설계를 이용한 Event-related fMRl에서 운동과 언어과제의 최적 SOAmin에 대한 연구

Purpose : The minimum stimulus onset asynchronoy(SOAmin) is one of important experimental parameters for an event-related fMRI experiment designed with the stochastic stimulus. In this study, the most efficient SOAmin is explored for the stronger activation in motor and language tasks with the stimulus designed stochastically. Materials and methods : The event-related fMRI during motor and language tasks were obtained in four normal right-handed subjects. EPI-BOLD sequence is used at 1.5Tesla MR system for the acquisition of event-related fMRI. For each task the subjects are responded for the stimulus' with 2, 3, 4, and 6 seconds SOAmin. The obtained images are processed with SPM99, and the p value is set as 0.05 for the significant activation detection. The Z value and the number of activated pixels are compared for each task. Results : For the motor task, the primary and supplementary motor areas are activated, and for the language task the consistent activated signals are detected in the Broca's. The activated signal is to be stronger for the shorter SOAmin for both motor and language tasks. At primary motor area, the activated signals is the strongest for 3 seconds SOAmin and for the supplementary motor area the result with 2 seconds SOAmin shows the strongest activation. And the result of language task shows the strongest activation at the 2 seconds SOAmin. Conclusion : In the event-related fMRI of motor and language tasks with the stochastically designed stimulus, the 2 or 3 seconds SOAmin is efficient for more activated and clustered activation.

목적 : Event-related fMRl를 위한 통계학적 자극설계에서 최소 자극간격(Minimum Stimulus Onset Asynchronoy: SOAmin)은 중요한 요소로 알려져 있다. 본 연구에서는 통계학적 자극설계를 이용한 event-related fMRI에서 언어과제와 운동과제의 보다 큰 활성화 신호를 얻기 위한 치적의 SOAmin을 알아보고자 하였다. 대상 및 방법 : 4명의 오른손잡이 정상 자원자를 대상으로 운동과 언어의 event-related fMRI를 얻었다. 기능적 자기공명영상은 1.5T기기에서 EPI-BOLD시퀀스를 사용하였다. 각 과제에서 SOAmin을 2, 3, 4, 6초로 달리한 4회의 자극을 이용하여 활성화를 유도하였다. 영상 후 처리는 SPM99를 이용하였으며 활성화 신호의 유의수준은 p<0.05를 기준으로 하였다. 각 과제에서 나타난 활성화 신호를 Z값, 활성화된 화소수와 군집성을 기준으로 비교하였다. 결과 : 운동과제에서는 중심구(1차 운동영역)와 내전두엽(2차 운동영역)에서 활성화 신호가 나타났고, 언어과제에서는 좌측 하전두회 (Broca영역)에서 일정한 활성화 신호가 나타났다. 운동과 언어과제에서 활성화 신호는 SOAmin이 작아질 수록 커지는 경향을 나타내었다. 운동과제에서 1차 운동영역의 활성화 신호는 3초, 2차 운동영역에서는 2초의 SOAmin을 적용한 경우 가장 큰 활성화 신호가 나타났고, 언어과제에서는 2초의 SOAmin을 적용한 경우 가장 큰 활성화 신호가 나타났다. 결론 : 통계학적 자극설계를 이용한 event-related URI로 운동과 언어의 기능적 자기공명영상을 얻기 위해서는 2초 또는 3초의 짧은 SOAmin이 효과적이었다.