The timeline of brain‐wide neural activity relative to a behavioral event is crucial when decoding the neural implementation of a cognitive process. Yet, fMRI assesses neural processes indirectly via delayed and regionally variable hemodynamics. This method‐inherent temporal distortion impacts the interpretation of behavior‐linked neural timing. Here we describe a novel behavioral protocol that aims at disentangling the BOLD dynamics of the pre‐ and post‐response periods in response time tasks. We tested this response‐locking protocol in a perceptual decision‐making (random dot) task. Increasing perceptual difficulty produced expected activity increases over a broad network involving the lateral/medial prefrontal cortex and the anterior insula. However, response‐locking revealed a previously unreported functional dissociation within this network. preSMA and anterior premotor cortex (prePMV) showed post‐response activity modulations while anterior insula and anterior cingulate cortex did not. Furthermore, post‐response BOLD activity at preSMA showed a modulation in timing but not amplitude while this pattern was reversed at prePMV. These timeline dissociations with response‐locking thus revealed three functionally distinct sub‐networks in what was seemingly one shared distributed network modulated by perceptual difficulty. These findings suggest that our novel response‐locked protocol could boost the timing‐related sensitivity of fMRI.

中文翻译：

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一种提高基于 fMRI 的神经计时法灵敏度的响应锁定协议。

在解码认知过程的神经执行时，与行为事件相关的全脑神经活动的时间线至关重要。然而，fMRI 通过延迟和区域可变的血流动力学间接评估神经过程。这种方法固有的时间失真会影响与行为相关的神经时序的解释。在这里，我们描述了一种新颖的行为协议，旨在解开响应时间任务中响应前和响应后时期的 BOLD 动态。我们在感知决策（随机点）任务中测试了这种响应锁定协议。在涉及外侧/内侧前额叶皮层和前脑岛的广泛网络上，增加的感知难度产生了预期的活动增加。然而，响应锁定揭示了该网络内先前未报告的功能分离。preSMA 和前运动前皮层 (prePMV) 显示出反应后活动调节，而前脑岛和前扣带回皮层则没有。此外，preSMA 的反应后 BOLD 活动显示出时间调制而不是幅度调制，而这种模式在 prePMV 时逆转。因此，这些与响应锁定的时间线分离揭示了三个功能不同的子网络，这些子网络看似一个由感知困难调制的共享分布式网络。这些发现表明，我们新颖的响应锁定协议可以提高 fMRI 的时间相关灵敏度。preSMA 的反应后 BOLD 活动显示出时间调制而不是幅度调制，而这种模式在 prePMV 中逆转。因此，这些与响应锁定的时间线分离揭示了三个功能不同的子网络，这些子网络看似一个由感知困难调制的共享分布式网络。这些发现表明，我们新颖的响应锁定协议可以提高 fMRI 的时间相关敏感性。preSMA 的反应后 BOLD 活动显示出时间调制而不是幅度调制，而这种模式在 prePMV 中逆转。因此，这些与响应锁定的时间线分离揭示了三个功能不同的子网络，这些子网络看似一个由感知困难调制的共享分布式网络。这些发现表明，我们新颖的响应锁定协议可以提高 fMRI 的时间相关敏感性。