Comparison of advanced analysis of fMRI data from oddball experiment

Tato diplomová práce se zabývá zpracováním a analýzou dat, získaných při experimentálním vyšetření pomocí funkční magnetické rezonance. Jedná se experimentální úkol typu oddball, jehož cílem je vyšetření kognitivních funkcí subjektu. V rámci práce jsou popsány principy funkční magnetické rezonance, možnosti tvorby experimentálních úkolů, zpracování naměřených dat, modelování odpovědi organismu a statistická analýza. Dále je proveden rozbor jednotlivých částí předzpracování a analýza s použitím reálných experimentálních dat. Klíčovou náplní práce je návrh a realizace modelu, umožňujícího pokročilou kategorizaci stimulů s ohledem na typ předchozího vzácného podnětu a počet častých podnětů v intervalu mezi nimi. Tento model svým podrobnějším členěním umožňuje hlubší studium cerebrálních procesů spojených s především s pozorností, pamětí, očekáváním nebo potřebou kognitivního uzavření. Druhým bodem práce je hodnocení modelů hemodynamické odezvy, které se uplatňují při statistické analýze dat z fMRI experimentu. V práci je provedeno porovnání bázových funkcí, tedy modelů hemodynamické odezvy na experimentální stimulaci, použitých pro obecný lineární model. Výsledkem je zhodnocení účinnosti detekce aktivovaných voxelů, míry falešné pozitivity a výpočetní i uživatelské náročnosti.This master´s thesis deals with processing and analysis of data, acquired from experimental examination performed with functional magnetic resonance imaging technique. It is an oddball type experimental task and its goal is an examination of cognitive functions of the subject. The principles of functional magnetic resonance imaging, possibilities of experimental design, processing of acquired data, modeling of a response of organism and statistical analysis are described in this work. Furthermore, particular parts of preprocessing and analysis are carried out using real data set from experiment. The main goal of this work is suggestion and realization of model, which enables advanced categorization of stimuli, considering the type of previous rare stimulus and the number of frequent stimuli within them. With its in-depth categorization, this model enables detail exploration of cerebral processes, associated mainly with attention, memory, expectancy or cognitive closure. The second point of that work is an evaluation of models of hemodynamic response, which are applied in statistical analysis of data from fMRI experiment. Comparison of basis functions, the models of hemodynamic response to experimental stimulation used for general linear model, is performed in this work. The result of this comparison is an evaluation of detection efficiency of activated voxels, false positivity rate and computational and user difficulty.