Abstract Functional MRI (fMRI) time series are inherently susceptible to the influence of respiratory variations. While many studies treat respiration as a source of noise in fMRI, this study employs natural respiratory variations during high resolution (0.8 mm) fMRI at 7T to formulate a respiration effect related map and then use this map to reduce macrovascular bias for a more laminar-specific fMRI measurement. Our results indicate that respiratory-related signal changes are modulated by breath phase (breathing in/out or in the transition between breath in and out) during fMRI acquisition, with distinct patterns across various brain regions. We demonstrate that respiration maps generated from normal fMRI runs, such as task-oriented sessions, closely resemble those from deep-breath and breath-hold experiments. These maps show a significant correlation with the macro-vasculature automatically segmented based on susceptibility weighted imaging (SWI) and quantitative susceptibility mapping (QSM) images. Most crucially, by removing voxels most responsive to respiratory variations, we can refine high-resolution fMRI measurements to be more layer-specific, improving the accuracy of laminar fMRI analysis.

Abstract Emotionally expressive faces evoke enhanced neural responses in multiple brain regions, a phenomenon thought to depend critically on the amygdala. This emotion-related modulation is evident even in primary visual cortex (V1), providing a potential neural substrate by which emotionally salient stimuli can affect perception. How does emotional valence information, computed in the amygdala, reach V1? Here we use high-resolution functional MRI to investigate the layer profile and retinotopic distribution of neural activity specific to emotional facial expressions. Across three experiments, human participants viewed centrally presented face stimuli varying in emotional expression and performed a gender judgment task. We found that facial valence sensitivity was evident only in superficial cortical layers and was not restricted to the retinotopic location of the stimuli, consistent with diffuse feedback-like projections from the amygdala. Together, our results provide a feedback mechanism by which the amygdala directly modulates activity at the earliest stage of visual processing.