기능성 자기공명영상에서 진동자극에 대한 감각피질의 비선형성

Nonlinearity in the Somatosensory Cortex Response to Vibrotactile Stimulator in fMRI

기능성 자기공명영상을 이용하여 진동자극에 대한 감각피질의 비선형성에 대하여 연구하였다. 진동자극은 25 Hz의 주파수로 5개의 각기 다른 진동 자극 기간, 2초, 4초, 8초, 12초 그리고 16초와 함께 20초의 무자극 주기와 pseudo-random순서로 구성되었다. 감각피질에 대한 자극 기간의 변화에 따른 선형성을 이해하기 위하여 두 다른 방법(시스템의 선형성 조사법과 gamma-variate 함수를 적용하여 impulse response함수를 구하는 방법)을 사용하여 혈류반응 함수를 분석하였는데, 그 결과는 거의 비슷하였다. 감각피질에서의 BOLD 반응은 8초보다 작은 자극 기간 동안에는 비선형이고 8초 이상일 때는 선형성을 보였다. 자극 기간의 함수로 Impulse response 함수의 진폭, 면적, 피크까지의 시간, FWHM을 계산하였고 진폭과 면적의 크기는 자극 기간이 증가할 때 감소함을 보여줌으로써 자극 기간 8초에서 BOLD 반응이 비선형성에서 선형성으로 변함을 뒷받침해 주었다.

The nonlinearity of hemodynamic response in the somatosensory cortex was investigated with vibrotactile stimulation. The stimuli consisted of a train of 25 Hz, each tasting five different duration periods, 2 s, 4 s, 8 s 12 s, or 16 s with 20 sec periods of no vibration in a pseudo-random order. In order to understand the linearity on the change of stimulus duration for somatosensory cortex, two different tests- checking the linearity of system and finding the impulse response function from gamma-variate function were applied to analyze the hemodynamic response functions. They have produced nearly same results. The BOLD response in the somatosensory cortex Is nonlinear for stimuli of less than 8 seconds, but nearly linear for stimuli greater than 8 seconds. The amplitude, area, TTP, and FWHM as functions of the stimulus duration were calculated and showed a significant downward trend with Increasing stimulus duration for the amplitude and the area. It supports the ranges of nonlinearity are less than 8 seconds.