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基于功能磁共振的人脑视觉皮层V5区功能连通网络变化的研究

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生物医学工程学杂志 2009年第1期26卷 14-17,41页

作者：郑罡邵小丽钟元周洁敏张志强卢光明南京航空航天大学民航医学南京210016 南京航空航天大学自动化学院南京210016 南京军区南京总医院医学影像科南京210002

利用功能磁共振成像(functional magnetic resonance imaging,f MRI)技术,将空间独立成分分析(spatial independent component analysis,sICA)和时间相关方法相结合研究不同活动状态下人脑视觉运动功能连通网络的变化特性。首先利用sIC... 详细信息

利用功能磁共振成像(functional magnetic resonance imaging,f MRI)技术,将空间独立成分分析(spatial independent component analysis,sICA)和时间相关方法相结合研究不同活动状态下人脑视觉运动功能连通网络的变化特性。首先利用sICA处理组块视觉运动刺激的数据,定位V5区;然后分别计算静息和连续视觉运动刺激两种稳态下V5区与其它脑区低频振荡的时间相关,检测出该区的功能连通网络。实验结果表明,静息时V5区的功能连通网络更广泛,且与已知的解剖连通一致;当被试接受连续视觉运动刺激时,与V5区连通的脑区网络局限在视觉皮层,此时的网络特定于处理视觉运动这一任务。

关键词：功能连通视觉运动空间独立成分分析时间相关

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基于回归分析的脑功能连通性方法

生物医学工程学杂志 2009年第2期26卷 273-276页

作者：许新梅王惠南卢光明钟元张志强刘兆健邵小丽南京军区南京总医院医学影像科南京210002 南京航空航天大学自动化学院生物医学工程系南京210016

提出了基于回归分析的脑功能连通性的检测方法。首先，提取静息功能磁共振成像（Functional magnetic resonance imaging，fMRI）数据中0．01-0．1Hz的频率成分；然后，定位感兴趣区域（Region of interest，ROI），计算ROI内所有体元... 详细信息

提出了基于回归分析的脑功能连通性的检测方法。首先，提取静息功能磁共振成像（Functional magnetic resonance imaging，fMRI）数据中0．01-0．1Hz的频率成分；然后，定位感兴趣区域（Region of interest，ROI），计算ROI内所有体元的平均时间信号并作为回归量；最后，分析其他脑区的体元的时间信号与回归量之间的统计依赖关系，从而达到功能连通脑区检测的目的。仿真数据与临床真实fMRI数据的分析结果表明，回归分析在探测人脑功能连通性方面的有效性及可靠性。

关键词：功能连通回归分析功能磁共振

基于独立成分分析和时间相关分析的脑功能连通研究方法[英文]

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中国医学物理学杂志 2008年第1期25卷 477-480,483页

作者：许新梅王惠南黄伟南京航空航天大学自动化学院生物医学工程系江苏南京210016 南京军区南京总医院医学影像科江苏南京210002

目的:利用静息状态功能磁共振成像(functional magnetic resonance imaging,fMRI)技术,提出联合独立成分分析(independent component analysis,ICA)和时间相关分析的人脑功能连通性研究方法。方法:首先采用空间ICA定位任务激活的脑区;... 详细信息

目的:利用静息状态功能磁共振成像(functional magnetic resonance imaging,fMRI)技术,提出联合独立成分分析(independent component analysis,ICA)和时间相关分析的人脑功能连通性研究方法。方法:首先采用空间ICA定位任务激活的脑区;然后选择一个激活区作为感兴趣区域(region of interest,ROI),采用时间相关分析方法检测静息状态大脑特定皮层的功能连通性,并通过检测人脑运动皮层的功能连通性验证方法的有效性。结果:大脑运动皮层功能连通网络包括初级运动区、辅助运动区、初级感觉皮层、背侧前运动区和后顶骨体觉区。实验结果表明,静息状态下,时间相关分析检测到的运动皮层的功能连通网络与已知的解剖连通相一致。结论:利用静息fMRI,结合空间ICA和时间相关分析方法,检测了静息时人脑运动皮层的功能连通网络,为脑区间功能连通的研究提供了一种简便的、无损的、有效的研究方法。

关键词：功能磁共振成像功能连通独立成分分析时间相关

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生物物理学报 2007年第5期23卷 383-388页

作者：邵小丽王惠南黄伟南京航空航天大学生物医学工程系南京210016 南京军区南京总医院医学影像科南京210002

利用功能磁共振成像技术, 将空间ICA和时间相关方法相结合来研究不同活动状态下人脑视觉皮层V5区的功能连通性。首先利用空间ICA处理组块视觉运动刺激的数据, 定位V5区;然后分别计算静息和连续视觉运动刺激两种稳态下V5区与其它脑区低... 详细信息

利用功能磁共振成像技术, 将空间ICA和时间相关方法相结合来研究不同活动状态下人脑视觉皮层V5区的功能连通性。首先利用空间ICA处理组块视觉运动刺激的数据, 定位V5区;然后分别计算静息和连续视觉运动刺激两种稳态下V5区与其它脑区低频振荡的时间相关, 检测出该区的功能连通网络。实验结果表明, 静息时V5区的功能连通网络更广泛,且与已知的解剖连通一致; 当被试接受连续视觉运动刺激时,与V5区连通的脑区网络局限在视觉皮层, 此时的网络特定于处理视觉运动这一任务。

关键词：空间ICA 时间相关功能连通视觉运动

基于功能磁共振成像的逻辑计算脑功能区特征性研究

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基于功能磁共振成像的逻辑计算脑功能区特征性研究

作者：于海燕南京航空航天大学

学位级别：硕士

近年来脑科学认知研究逐步成为一个研究热点,而功能磁共振成像（functional magnetic resonance imaging, fMRI）具有无创伤性、无放射性、较高的时间和空间分辨率的优势。fMRI应用到脑功能研究,可以确定参与某一特定认知功能的脑区,并... 详细信息

近年来脑科学认知研究逐步成为一个研究热点,而功能磁共振成像（functional magnetic resonance imaging, fMRI）具有无创伤性、无放射性、较高的时间和空间分辨率的优势。fMRI应用到脑功能研究,可以确定参与某一特定认知功能的脑区,并有助于理解各脑区之间的联系,已成为认知神经科学中的重要研究方法之一,具有广阔的应用前景。逻辑计算是脑高级认知功能之一,计算功能是一种复杂的、多步骤的复合过程,在量的相对关系的逻辑处理中包含着合理性的判断,其神经基础是人脑智能研究的重点。本文旨在利用fMRI技术,研究逻辑运算时脑激活区域的信号及功能网络。具体研究内容和取得的创新之处如下: 1.对逻辑计算的激活脑区BOLD（blood oxygenation level dependent,BOLD）信号进行主成分分析（principal component analysis,PCA）,提取出激活区的BOLD信号。结果表明相比均值算法,PCA算法可以作为分析激活区信号的有效算法,提取的信号主要成分也可以作为反映区域血氧量变化的指标。 2.利用低频振荡振幅（amplitude of low frequency fluctuation,ALFF）算法,得到计算状态下信号振幅相对于静息状态的差异。研究发现计算任务下相关激活脑区存在低频振荡,逻辑认知的负载也导致了默认（default mode network）网络改变。 3.在逻辑计算状态下从功能连通的角度研究了计算任务下默认网络改变情况。结果表明默认网络受到抑制,各组成脑区信号改变不一致。

关键词：功能磁共振成像主成分分析低频振荡振幅功能连通默认功能网络逻辑运算

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人脑视觉皮层功能的功能磁共振成像研究

人脑视觉皮层功能的功能磁共振成像研究

作者：邵小丽南京航空航天大学

学位级别：硕士

视觉研究是认识人脑信息处理、学习记忆和抽象思维等高级脑功能的重要途径。功能磁共振成像(fMRI)作为一种探测脑内功能活动的新手段,具有无创伤性、无放射性、较高时间和空间分辨率等诸多优势。本文利用fMRI技术对人脑视觉皮层功能进... 详细信息

视觉研究是认识人脑信息处理、学习记忆和抽象思维等高级脑功能的重要途径。功能磁共振成像(fMRI)作为一种探测脑内功能活动的新手段,具有无创伤性、无放射性、较高时间和空间分辨率等诸多优势。本文利用fMRI技术对人脑视觉皮层功能进行研究,实现了视网膜脑图的绘制,并从脑功能水平研究了视觉对比敏感度和视觉运动觉。主要研究工作和创新之处如下: 1.采用离心/极角刺激的实验方案和基于三维体数据的VFS分区法实现了对人脑视觉皮层各功能视区的描绘。实验在国内首次成功得到各受试者视觉皮层的个体化分区图,描绘出V1-V8等精细视区,各视区以一定的拓扑结构分布于枕叶皮层。 2.创新性地将fMRI视网膜脑图技术用于研究弱视对比敏感度皮层功能缺失的发生机制,比较健眼和弱视眼在视觉皮层V1-V8区的反应并对初、高级视皮层间的功能缺失进行回归分析。结果发现弱视患者初、高级视觉皮层均存在功能缺失,但两者之间无明显相关性。本实验方法能够精确到视皮层各功能分区的层面,使得对弱视病理机制的研究更加深入。 3.引入组块/稳态设计的实验方案,并将空间独立成份分析和时间相关方法相结合来研究不同活动状态下人脑视觉运动功能连通网络的变化特性。实验结果表明,静息时V5区的功能连通网络更广泛,且与已知的解剖连通一致;当被试接受连续视觉运动刺激时,与V5区连通的脑区网络局限在视觉皮层,此时的网络特定于处理视觉运动这一任务。本实验方法简单有效,有利于深入理解人脑在系统水平上的动态运作方式。

关键词：功能磁共振视网膜脑图对比敏感度功能连通视觉运动

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脑功能成像的负激活研究

脑功能成像的负激活研究

作者：张晔大连理工大学

学位级别：硕士

在脑功能成像研究中,负激活是一种普遍现象。它是指在执行认知任务时脑内出现的相对于“静息状态”的局域脑血流减低。由于其产生的机理较为复杂,一直未有一种公认的合理解释,直到近年来对负激活的研究才逐渐成为脑功能研究的焦点。 ... 详细信息

在脑功能成像研究中,负激活是一种普遍现象。它是指在执行认知任务时脑内出现的相对于“静息状态”的局域脑血流减低。由于其产生的机理较为复杂,一直未有一种公认的合理解释,直到近年来对负激活的研究才逐渐成为脑功能研究的焦点。对于负激活的研究科研人员已经获得了很多积极的成果,但是之前的研究主要着重于确定脑血流出现减低的区域,对于执行认知任务过程中,这些脑区之间相互作用及协同工作的模式的研究相对较少。本文引入了新的功能连通方法——基于内部条件的脑区间协方差分析方法（Within-condition Interregional Covariance Analysis,WICA）,分析了不同任务条件下脑内出现负激活的脑区之间的相互作用关系,为脑功能成像的负激活研究提供了一个新的视角。全文的具体工作如下: 1.介绍了脑科学的基本知识,并详述了脑功能成像的几种常用技术的基本原理及优缺点。简单介绍了脑功能成像数据处理的常见方法。 2.阐述了功能成像中负激活的定义,在分析了之前的研究对负激活现象产生原因的几种解释之后,肯定了资源重分配理论并对其进行了详细介绍。探讨了任务无关负激活一致性出现的脑区的特定功能,进一步介绍了脑内默认网络的概念。并比较了数字加工任务中的负激活脑区与之前研究的异同。 3.为了探讨负激活脑区之间的相互作用关系,详细讨论了三种用于功能磁共振数据处理的基于内部条件的脑区间协方差分析方法。运用其中的一种方法——基于内部条件的脑区间协方差分析,分别研究了符号方向判别和数字大小比较两种认知任务中,负激活脑区的相互作用及活动规律并进行比较,发现其存在着差异,初步推测可能与外在任务的不同或者与认知负荷或注意资源需求不同有关。

关键词：脑功能成像负激活功能连通 WICA

基于功能连接的逻辑计算认知任务脑默认功能网络的研究

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生物医学工程研究 2008年第4期27卷 236-239页

作者：于海燕钱志余张志强卢光明南京军区南京总医院医学影像科南京210002 南京航空航天大学自动化学院生物医学工程系 210016

目前功能连通(functional connectivity)已经发展为功能磁共振(functional MRI)研究脑认知活动的一个重要方法。我们采用时间相关方法,选取后扣带回(posterior cingulated cortex,PCC)为感兴趣区(regions ofinterest,ROI),提取ROI所有体素的平均时间信号,并与其他脑区血氧依赖的磁共振(BOLD)信号进行相关,同时去除全局效应和头动误差,对14例志愿者的计算和静息数据进行组内分析和组间分析,研究逻辑计算任务下默认网络(default mode network)改变情况。结果表明默认网络受到抑制,各脑区信号改变不一致,可能是由于逻辑计算状态下各脑区BOLD信号变化不同,与PCC时间相关性发生改变所致。

关键词：功能连通时间相关感兴趣区逻辑计算默认网络