The fMRI BOLD signal tracks electrophysiological spectral perturbations, not event-related potentials.
The fMRI BOLD signal tracks electrophysiological spectral perturbations, not event-related potentials.
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DOI：
10.1016/j.neuroimage.2011.08.079
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发表时间：
2012-02-01
期刊：
影响因子：
5.7
通讯作者：
McCarthy, Gregory
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Engell, Andrew D.;Huettel, Scott;McCarthy, Gregory
功能磁共振成像（fMRI）和脑电图（EEG）是心理神经科学的主要工具。因此，了解血流动力学和电生理反应之间的关系非常重要。 Huettel 及其同事的一项早期研究发现，fMRI 血氧水平依赖性信号 (BOLD) 与硬膜下记录的信号平均事件相关电位 (ERP) 的耦合在不同大脑区域并不一致。相反，现在越来越多的证据表明，fMRI 测量的血流动力学变化反映了高频功率的非锁相变化，而不是锁相 ERP。在这里，我们重新审视 Huettel 及其同事的数据，并测量与事件相关的频谱扰动 (ERSP)，以检查频率变化的时间过程。我们发现，与 ERP 不同，γ–ERSP 功率始终与三个视觉皮层区域的血流动力学反应相结合。刺激持续时间调节了距状骨周围和梭状皮质中的 BOLD 信号和 γ-ERSP 依赖性，而外侧颞枕皮质中的任一生理信号都没有这种调节。这一发现使原始报告与最新文献相一致，并表明 ERP 和 ERSP 反映了神经活动的分离方面。
Functional magnetic resonance imaging (fMRI) and electroencephalography (EEG) are primary tools of the psychological neurosciences. It is therefore important to understand the relationship between hemodynamic and electrophysiological responses. An early study by Huettel and colleagues found that the coupling of fMRI blood-oxygen-level-dependent signal (BOLD) and subdurally-recorded signal-averaged event-related potentials (ERPs) was not consistent across brain regions. Instead, a growing body of evidence now indicates that hemodynamic changes measured by fMRI reflect non-phase-locked changes in high frequency power rather than the phase-locked ERP. Here, we revisit the data from Huettel and colleagues and measure event-related spectral perturbations (ERSPs) to examine the time course of frequency changes. We found that, unlike the ERP, γ–ERSP power was consistently coupled with the hemodynamic response across three visual cortical regions. Stimulus duration modulated the BOLD signal and the γ–ERSP dependent in the peri-calcarine and fusiform cortices, whereas there was no such modulation of either physiological signal in the lateral temporal-occipital cortex. This finding reconciles the original report with the more recent literature and demonstrates that the ERP and ERSP reflect dissociable aspects of neural activity.
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