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前额叶皮层和纹状体间功能性连接的量化分析

华东理工大学学报（自然科学版） 2019年第2期45卷 316-327页

作者：文再治张建华潘晓川华东理工大学信息科学与工程学院上海200237 华东理工大学认知神经动力学研究所上海200237

奖励预测对于大脑的学习记忆、行为决策等高级认知功能具有至关重要的意义。前额叶皮层(Prefrontal Cortex,PFC)和纹状体(Striatum)是大脑中的两个重要脑区,以往的研究发现,前额叶皮层和纹状体中的神经元都参与了对奖励信息的编码,然而... 详细信息

奖励预测对于大脑的学习记忆、行为决策等高级认知功能具有至关重要的意义。前额叶皮层(Prefrontal Cortex,PFC)和纹状体(Striatum)是大脑中的两个重要脑区,以往的研究发现,前额叶皮层和纹状体中的神经元都参与了对奖励信息的编码,然而,对于这两个脑区之间信息交流、相互影响的具体方式仍然不够明确。为了研究这一问题,在对猴子进行非对称奖励预测实验的过程中,用多通道电极同时记录了其前额叶皮层和纹状体两个部位的局域场电位(Local Field Potentials, LFP)信号。通过计算非线性相互依赖性(Nonlinear Interdependence,NLI)来量化分析前额叶皮层和纹状体之间功能性连接的强度。结果显示,在β频段(15～30 Hz),小水奖励条件下前额叶皮层和纹状体间的功能性连接强度显著高于大水奖励条件下的结果,同时,前额叶皮层和纹状体间不同方向的连接强度也有显著差别。实验结果表明,前额叶皮层中LFP的β频段可能与纹状体神经元的活动有关,并在一定程度上调节猴子在奖励预测过程中的行为。

关键词：前额叶皮层纹状体奖励预测功能性连接非线性相互依赖性

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动态功能性连接模式的状态判决与分类研究

重庆理工大学学报（自然科学） 2024年第4期38卷 204-211页

作者：马佳吴海锋李顺良云南民族大学电气信息工程学院昆明650504 云南省无人自主系统重点实验室昆明650500

针对动态脑网络分析中存在不同状态的连接模式,采用传统的聚类算法效果较差的问题,对神经疾病患者进行动态功能性连接分析,寻找稳定的状态特征来提高疾病分类准确率。阐述了脑网络构建、分析等基本理论,对现有研究存在的不足进行分析,... 详细信息

针对动态脑网络分析中存在不同状态的连接模式,采用传统的聚类算法效果较差的问题,对神经疾病患者进行动态功能性连接分析,寻找稳定的状态特征来提高疾病分类准确率。阐述了脑网络构建、分析等基本理论,对现有研究存在的不足进行分析,介绍了动态功能性连接计算和有效特征提取过程。提出一种在交叉验证下微状态识别法,并与基于线性表达的维度压缩法结合,对原始动态功能连接进行稳定聚类与特征降维;引入类内距离准则对交叉验证下组内特征进行特征选择,对分类模型进行优化,提高了分类准确率。对比已有的聚类识别状态方法在公共数据集及轻度认知障碍识别分类中的应用,结果表明所提方法在稳定聚类和分类预测方面均表现较好,在特征选择后的分类准确率可以达到最优值86%。

关键词：动态脑网络功能性连接状态识别特征选择分类

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自闭谱系障碍的大脑功能性连接研究进展

华南师范大学学报（自然科学版） 2014年第6期46卷 10-15页

作者：申荷永李新格朱绘霖华南师范大学心理学院广州510631

自闭谱系障碍是一种以早期社会交往上的广泛性异常、缺乏与人进行沟通的能力、异常局限的兴趣以及刻板重复性行为为特征的复杂的神经发育障碍.自闭谱系障碍的脑功能成像研究表明,无论是任务态下,还是静息态下,自闭谱系障碍存在着功能性... 详细信息

自闭谱系障碍是一种以早期社会交往上的广泛性异常、缺乏与人进行沟通的能力、异常局限的兴趣以及刻板重复性行为为特征的复杂的神经发育障碍.自闭谱系障碍的脑功能成像研究表明,无论是任务态下,还是静息态下,自闭谱系障碍存在着功能性连接的普遍降低,而这种神经同步性活动的异常可能与自闭谱系障碍的社会交往障碍和沟通障碍的严重程度有关.除了采用功能性磁共振成像(f MRI)对自闭谱系障碍成人的大脑皮层功能性连接进行测量外,还可以采用近红外光谱成像(f NIRS)这一较为适用于儿童和临床群体的技术,对自闭谱系障碍儿童的大脑皮层功能性连接进行测量,近红外光谱成像技术(f NIRS)作为一种光学脑成像技术,能够有效且可靠地揭示自闭谱系障碍的大脑异常功能性活动.自闭谱系障碍的大脑功能性连接,不仅是对自闭谱系障碍进行早期诊断的依据,也是对自闭谱系障碍的严重程度、预后可能性进行客观分级的指标.

关键词：自闭谱系障碍功能性连接功能性近红外光谱成像技术

使用深度学习和不同频率维度的脑功能性连接对轻微认知障碍的诊断

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计算机应用 2021年第2期41卷 590-597页

作者：孔伶旭吴海锋曾玉陆小玲云南民族大学电气信息工程学院昆明650500 云南省高校智能传感网络及信息系统科技创新团队(云南民族大学) 昆明650500

准确诊断轻微认知障碍(MCI)对于阿尔兹海默症(AD)的预防和治疗十分关键,目前常使用深度学习和静息态功能核磁共振成像(rs-fMRI)对MCI进行辅助诊断。皮尔逊(Pearson)相关法和加窗的皮尔逊(WP)相关法能在时间维度上表示脑功能性连接(FC),... 详细信息

准确诊断轻微认知障碍(MCI)对于阿尔兹海默症(AD)的预防和治疗十分关键,目前常使用深度学习和静息态功能核磁共振成像(rs-fMRI)对MCI进行辅助诊断。皮尔逊(Pearson)相关法和加窗的皮尔逊(WP)相关法能在时间维度上表示脑功能性连接(FC),但不能将不同频率维度上的信息进行分解表示。针对这一问题,提出将不同频率维度的FC系数作为现有深度学习的特征输入的方法,以提高MCI分类准确率。首先将被试的数据进行拼接后进行多通道经验模态分解(MEMD),然后通过切割求得不同频率维度上的FC系数,最后使用VGG16和长短期记忆(LSTM)网络进行测试。实验结果表明,使用所提出的FC系数时,MCI的分类准确率最高可达84.33%,相较使用传统FC系数时的准确率提高了18.33~21.00个百分点;而且不同频率维度的FC系数对MCI有着不同的分辨率。

关键词：静息态功能核磁共振成像轻微认知障碍功能性连接多通道经验模态分解深度学习

基于同步似然分析大鼠工作记忆中局部场电位θ频段功能性连接特性

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航天医学与医学工程 2014年第3期27卷 193-198页

作者：张妍田心天津医科大学生物医学工程学院天津300070 天津医科大学研究生院天津300070

目的探讨大鼠在工作记忆过程中,前额叶皮层多通道局部场电位(local field potentials,LFPs)θ频段的功能性连接特性。方法记录成年雄性SD大鼠在Y迷宫工作记忆过程中16通道LFPs,应用短时傅里叶变换进行时频分析。选取与工作记忆相关的θ... 详细信息

目的探讨大鼠在工作记忆过程中,前额叶皮层多通道局部场电位(local field potentials,LFPs)θ频段的功能性连接特性。方法记录成年雄性SD大鼠在Y迷宫工作记忆过程中16通道LFPs,应用短时傅里叶变换进行时频分析。选取与工作记忆相关的θ频段,应用同步似然分析计算工作记忆过程中前额叶皮层16通道同步似然矩阵值S、聚集系数C、特征路径长度L,并与静息状态下进行比对。结果时频分析显示LFPs能量密度分布集中于红外打标点前1s至打标点处的θ频段。大鼠工作记忆过程中LFPsθ频段同步似然值Sp=0.6593±0.0220,静息状态下Sp=0.5104±0.0516。当T=0.76时大鼠工作记忆过程和静息状态下功能性连接差异最明显,具有统计学意义。工作记忆过程LFPsθ频段聚集系数Cp=0.2206±0.0263,明显高于静息状态Cp=0.1065±0.0237(P功能性连接强于静息状态。

关键词：工作记忆局部场电位 θ频段同步似然分析功能性连接

皮层-基底神经节环路功能性连接与PD运动防治的神经可塑性机制研究进展

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生理科学进展 2019年第1期50卷 25-29页

作者：时凯旋刘晓莉乔德才中国地质大学(北京)体育部北京100083 北京师范大学体育与运动学院北京100875

帕金森病(Parkinson's Disease,PD)是一种以运动功能障碍为主要临床症状的神经退行性疾病,皮层-基底神经节环路功能性连接异常是PD运动障碍发生发展的病理基础。运动疗法防治PD的神经可塑性机制可能与该环路的结构与功能重塑有关。本文... 详细信息

帕金森病(Parkinson's Disease,PD)是一种以运动功能障碍为主要临床症状的神经退行性疾病,皮层-基底神经节环路功能性连接异常是PD运动障碍发生发展的病理基础。运动疗法防治PD的神经可塑性机制可能与该环路的结构与功能重塑有关。本文拟以皮层-基底神经节环路为切入点,分别从皮层-基底神经节环路功能性连接与运动调控、皮层-基底神经节环路功能性连接异常与PD、皮层-基底神经节环路功能性连接重塑与PD运动防治三方面对该领域的相关研究进行综述。

关键词：帕金森病运动皮层-基底神经节环路神经可塑性功能性连接

北京市海淀区绿地结构功能性连接分析与构建策略研究

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景观设计学（中英文） 2019年第1期7卷 34-51页

作者：王博娅刘志成田乐(译) 北京林业大学园林学院不详

城市绿地结构布局一直是风景园林学科研究的重点之一,构建具有生态价值的空间结构是城市建设的迫切需求。本文对北京市海淀区绿地网络结构功能性连接与构建策略进行研究,结合生态系统服务评估与权衡(InVEST)模型、最小费用模型等方法构... 详细信息

城市绿地结构布局一直是风景园林学科研究的重点之一,构建具有生态价值的空间结构是城市建设的迫切需求。本文对北京市海淀区绿地网络结构功能性连接与构建策略进行研究,结合生态系统服务评估与权衡(InVEST)模型、最小费用模型等方法构建阻力面、确定连接路径;采用功能性连接指数(NL、NC、IIC、PC和dIIC)表示不同距离阈值下绿地网络结构特性。研究结果表明,整体而言,最适合海淀区绿地网络现状结构的距离阈值为2200m;此时形成了10个组分共353条路径,确立了西山、颐和园等6个需优先保护的重要节点和三条重要路径。研究进一步显示,以乔木为目标物种的林地网络和以水禽为目标物种的水域网络的破碎化程度较高,其中林地网络在西部山区、北部平原和东南城区分别形成了优势斑块结构、局部网络结构和点状组团结构。研究同时证明,通过增加10条重要连接路径可使林地网络连接度提高至原来的1.7倍,使整体结构由破碎化网络变成完整、沿多方向延伸的、稳定而具有韧性的网络结构。最后,研究针对城市绿地结构的构建提出了明确目标、确定目标物种,识别并保护重要节点及重要连接路径,增加潜在连接路径、完善绿地网络结构等策略,从而高效改善和提升城市生态品质。

关键词：城市绿地结构功能性连接生态系统服务评估与权衡(InVEST)模型最小费用模型构建策略生物多样性保护

基于同步似然方法研究大鼠在工作记忆中局部场电位θ分量的功能性连接特性

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基于同步似然方法研究大鼠在工作记忆中局部场电位θ分量的功能性...

作者：张妍天津医科大学

学位级别：硕士

研究目的：本论文应用同步似然分析方法(Synchronization likelihood, SL),研究大鼠在工作记忆过程中,前额叶皮层多通道局部场电位(Local Field Potentials, LFPs)的0分量的功能性连接特性。应用LFPs θ分量通道间的同步似然矩阵、聚... 详细信息

研究目的：本论文应用同步似然分析方法(Synchronization likelihood, SL),研究大鼠在工作记忆过程中,前额叶皮层多通道局部场电位(Local Field Potentials, LFPs)的0分量的功能性连接特性。应用LFPs θ分量通道间的同步似然矩阵、聚集系数Cp和特征路径长度Lp,定量描述大鼠在工作记忆过程中LFPs及其特征频段0分量的功能性连接特性,为研究工作记忆的神经信息连接机制提供计算支持。研究方法： 1.实验数据：SD大鼠在Y迷宫工作记忆过程和静息状态下前额叶皮层16通道原始记录数据,由天津医科大学神经工程实验室提供10次实验原始数据以及静息状态的10次实验数据。 2.数据预处理：对16通道数据进行低通滤波(0.5～500Hz),得到的低通信号为16通道LFPs。经过去工频干扰和去基线漂移后,得到零均值的16通道LFPs。 3.应用短时傅里叶变换(Short Time Fourier Transform, STFT)对16个通道的LFPs进行时频分析,计算16通道LFPs的能量在不同时频域的分布。移动窗口大小及移动步长：窗口大小为l00ms,移动步长为25ms。 4.提取16通道LFPs的特征频段分量：0分量,应用同步似然法分析LFPs的θ分量之间的连接,获得工作记忆和静息状态下同步似然矩阵。 5.对每只大鼠计算10次实验的聚集系数平均值Cp和特征路径长度平均值Lp,与静息状态下的平均值Cp、Lp分别进行比较。 6.应用同步似然矩阵和Cp、Lp,研究大鼠在工作记忆状态下LFPs θ分量通道间的功能性连接。研究结果：本论文研究了大鼠工作记忆状态下16通道LFPsθ分量的同步似然矩阵和描述LFPs的功能连接参数Cp、Lp,研究结果如下： 1.时频分析结果：在工作记忆状态下LFPs能量场主要集中在0频段(4-12Hz)和Y频段(30-100Hz),其中γ频段在高于70HZ以上基本没有能量分布,该频段只有大部分通道在工作记忆过程中有功能性连接。故本文将集中研究LFPs9分量在工作记忆过程中的功能性连接特性,并在讨论部分对γ分量在工作记忆过程中的功能性连接的作用进行分析。根据同步似然分析,得到4只大鼠LFPs θ分量各10次实验的平均MSL,即每只大鼠通道间平均同步似然矩阵。1号大鼠MSL矩阵中S的平均值为工作记忆过程中Sp=0.6675±0.0612,静息状态下Sp=0.5243±0.0490。2号大鼠MSL矩阵工作记忆过程中Sp=0.6842±0.0596,静息状态下Sp=0.5705±0.0443。3号大鼠MSL矩阵工作记忆过程中Sp=0.6529±0.0533,静息状态下Sp=0.5003±0.0402。4号大鼠MSL矩阵工作记忆过程中Sp=0.6324±0.0407,静息状态下Sp=0.4465±0.0339。工作记忆过程的同步似然值明显高于静息状态下同步似然值,可见工作记忆过程中LFPs通道间功能性连接更紧密。 2.工作记忆过程和静息状态下Cp的比较： 1号大鼠LFPs θ分量工作记忆状态下Cp=0.2293±0.0263,静息状态下Cp=0.1207±0.0288,对Cp进行t检验(P功能性连接显著大于静息状态。 1号大鼠工作记忆过程中S值高于T值的通道有5个,静

关键词：大鼠工作记忆多通道局部场电位 θ分量同步似然分析功能性连接

用转移熵估算前额叶皮层与纹状体间的功能性连接强度

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