磁刺激穴位对大脑功能网络的影响

基于复杂网络理论,研究磁刺激穴位时大脑功能连接的变化情况.利用互相关和互信息方法,分析了7名被试内关穴磁刺激前、刺激中、刺激后同步脑电信号的通道间关联特性,构建了大脑功能网络,并利用复杂网络分析方法对其进行了中心化程度评价,分析了几种状态下的关键脑区.结果表明:1 Hz刺激与刺激前相比,顶叶内部、顶叶与中央区节点间的关联程度发生了统一增强,额叶与枕叶、额叶与顶枕叶节点间的关联程度发生了统一减弱;3 Hz刺激与刺激前相比,统一增强的区域集中在额叶内部、中央区内部、额叶与中央区、额叶与顶叶、额叶与颞叶、中央区与颞叶、中央区与顶叶节点之间.度值较大的节点主要分布在额叶和中央区,介数值较大的节点主要分布在顶叶、中央区以及顶枕区.此研究有助于揭示磁刺激穴位对大脑功能网络的影响.     

基于脑电图的不同频率磁刺激内关穴脑网络分析

磁刺激和电刺激在离子水平的作用机制是相似的。相比之下,磁刺激技术具有无痛、可刺激深部组织等优点。不同的刺激参数会产生不同的机体效应,同时所引发的神经调控机制也不同。采用不同频率(0.5和3 Hz)的脉冲磁场刺激内关穴,采集刺激前、后的32导脑电信号,计算各通道脑电信号之间的相关系数。针对正、负相关系数的不同分布特点,采用不同的阈值,分别对正、负相关系数矩阵进行二值化处理。以脑电通道作为所构建脑功能网络的节点,构建并分析不同状态下的脑功能网络,探讨频率参数对磁刺激内关穴脑功能区活动的影响。结果发现,0.5和3 Hz磁刺激内关穴后较刺激前,大脑额叶、颞叶和中央区内部以及脑区之间的正相关呈现增加的趋势。同时,0.5 Hz磁刺激内关穴后,额叶与枕叶以及颞叶与枕叶之间的大尺度连接增强,且具有负相关特性。这一研究结果为磁刺激频率的选取提供一定的依据。     

基于复杂网络的磁刺激内关穴脑皮层功能连接分析

将磁刺激技术、脑电图与传统穴位理论相结合,研究穴位刺激引发的大脑皮层功能网络协同调控过程。利用组独立成分分析、标准低分辨率脑电磁断层成像,对14名健康被试静息态、磁刺激内关穴的脑电信号进行反演,确定脑网络节点。通过短时傅里叶变换和互相关方法,计算α频段功率谱间的互相关系数,基于t检验、错误发现率,校正(FDR)构建脑网络连接边(P＜0.05, FDR校正),并对脑皮层功能连接进行分析。结果表明,磁刺激时与运动相关脑区节点的功能连接减少22.9%,与情绪、记忆相关脑区节点的功能连接增多93.8%,位于额叶和颞叶节点的功能连接增多21.2%。磁刺激内关穴引起的脑皮层功能网络拓扑结构变化与穴位自身功能相吻合,为揭示穴位调控机理提供新线索。     

经颅磁刺激对脑功能影响研究进展

经颅磁刺激(transcranial magnetic stimulation,TMS)是Barker等于1985年首次创立的一种皮质刺激方法,具有无痛、无创,操作简便和安全可靠等优点,很适合临床及实验室的脑功能研究.本文就该技术对脑功能的影响及作用作一简要综述.     

基于ERD/ERS脑电信号的智能化功能电刺激系统的设计

设计一套基于事件相关同步电位(Event related desynchron ization,ERD)和事件相关去同步电位(Event related synchronization,ERS)脑电信号反馈控制功能电刺激仪系统。当大脑想象残肢运动中,出现ERD/ERS脑电信号,经过特征提取和特征分类转换为控制命令去触发功能电刺激系统,实现对相应残肢的电刺激。实验结果成功实现了对残肢的电刺激。     

功能磁刺激技术的研究

功能磁刺激是一种全新的生物组织刺激技术，以其可以兴奋神经肌肉的特点，及可进行深部刺激、无痛、非介入，易于操作等优点，具有广阔的应用前景。本文详细介绍了功能磁刺激技术的原理及磁刺激系统，介绍了目前磁刺激技术中线圈设计和实验研究成果，以及和我们在磁刺激镇痛方面的工作。     

磁刺激足三里脑电复杂度研究

由于磁刺激的无创、无痛及良好的安全性能,使其日益成为脑神经科学研究的热点.本研究基于磁刺激明显的优越性,对磁刺激穴位前后脑电的复杂度进行了探讨.利用磁刺激仪对足三里穴进行了相同强度、不同频率的磁刺激(0.5、1、3 Hz),对同步采集到的脑电数据进行了样本熵分析,并绘制相应的脑电信息图,结果发现大脑各个功能区的样本熵值都有提高,其中颞叶区的变化最为明显,这与之前学者研究的电针刺激的结果有一致性.另外,结果表明3 Hz刺激相较于0.5 Hz和1 Hz刺激时引起的脑电样本熵增加,且具有显著性差异(P<0.05).     

脑深部电刺激,跨颅磁刺激及迷走神经电刺激对神经精神病的治疗作用

美国Andrews BJ.(2003年5月)指出,在过去的十年间,通过神经调制作用和神经保护作用,业已开展了三种对神经、精神疾病的新一代疗法。 一、脑深部电刺激(deep brain stimulation,DBS)是一种神经外科手术疗法,刺激器是如同起搏器样的装置,或者将刺激电极植入基底神经核区,或背侧丘脑,或底丘脑核区,以高频电刺激打断神经、精神病疾病的异常神经活动。McIntyre CC和Thakor NV.(2002)指出,     

基于脑电的意识障碍重复经颅磁刺激调控评估

近年来,研究表明重复经颅磁刺激(rTMS)可以有效调控颅脑损伤后意识障碍患者的意识状态,但是最小意识状态患者和植物状态患者在调控中的临床反应存在显著差异。通过脑电活动和脑功能网络,评估rTMS对意识障碍患者的调控,探索rTMS对意识障碍患者脑调控的潜在机理。共纳入24名意识障碍患者参加rTMS的真假调控实验。在调控前后记录分析64导联脑电信号的相对功率谱能量,相位锁值以及功能网络特征用研究,以评估脑功能活动的变化。结果发现,rTMS可以显著调控最小意识状态患者的Gamma活动:谱能量和功能连接显著增强,这种增强主要发生在前额-中央区以及前额-顶叶部位。基于图论的功能网络分析表明,rTMS可显著降低最小意识状态患者的功能网络平均路径(1.32±0.31 vs 1.08±0.22),提高网络集聚系数(0.95±0.15 vs 1.12±0.21)和小世界特性(0.76±0.24 vs 1.06±0.32)。研究结果表明,rTMS并不能明显调控植物状态患者的脑电Gamma活动。由于Gamma活动在人类意识和认知活动中至关重要,该研究能为rTMS对意识障碍患者的临床康复应用提供潜在的评估方法和理论。     

经颅刺激对脑功能的调节作用

文章分析经颅刺激技术的发展趋势,为研究者及相关仪器开发者提供参考。首先对3种刺激技术(经颅磁刺激、经颅直流电刺激、经颅超声刺激)在物理指标及生物作用特性等方面进行了横向分析、比较;然后以经颅磁刺激为例,从文献计量学的角度分析了其在神经、精神疾病的应用范围及发展趋势。经颅刺激技术已经被应用于30多种疾病的临床治疗或研究,相关的临床研究文献数量也以稳定的速度持续增长。经颅超声刺激具有更加精确的空间分辨率、与功能性磁共振成像技术兼容性良好等优势,有望成为和经颅磁刺激相媲美的脑功能调节技术。     

阳极经颅直流电刺激对脑卒中患者脑功能网络的影响

经颅直流电刺激(tDCS)在脑卒中治疗中应用潜力巨大,但其作用效应仍不明确。本研究基于脑电图(EEG)和图论分析探讨阳极tDCS干预对脑卒中患者的作用效应。对15例脑卒中患者施加阳极tDCS真刺激和伪刺激,以随机顺序间隔一周进行两次刺激,每次采集刺激前和刺激后静息态EEG信号。对每次采集的EEG信号,采用皮尔逊相关系数等分析方法研究各个导联间的关联性特征参数。基于分析结果,构建患者刺激前、后的脑功能网络,并分析网络特征参数的变化。结果显示,真刺激后脑功能网络的平均度、平均聚类系数、全局效率以及“小世界”属性值较刺激前均显著增大(P<0.05),特征路径长度显著减小(P<0.05),而伪刺激组相关参数变化未见显著差异(P>0.05)。结果表明,阳极tDCS干预对卒中后恢复性治疗具有积极影响,为其临床应用提供了实验依据。     

帕金森病人脑电溯源与脑功能网络特性研究

帕金森病是老年人群中常发的神经退行性疾病,目前仍然缺乏公认的特异生化诊断指标。为了探索帕金森患者和健康受试的脑电差异,对26 名帕金森患者和26 名健康受试者进行闭眼静息态EEG的采集,利用MMSE和MoCA量表对受试者的认知功能进行主观评定,利用UPDRS和H&Y分级对受试者的运动功能进行评估。首先采用标准化低分辨率脑电磁层析成像对两组受试者脑电信号进行了溯源分析,而后采用滞后相位同步方法对脑功能网络进行差异性分析,进而对比分析两组受试者脑功能网络的拓扑特性。溯源分析结果表明,与健康对照组相比,PD组存在差异的脑区是枕叶和顶叶,α2频段楔前叶(BA7)电流密度显著降低;β1频段额叶与枕叶之间脑功能连接降低,患者脑功能网络的平均聚类系数C、全局效率E_g和节点度D比健康对照组显著降低(P<0.01)(患者: C=0.54±0.14,Eg=0.71±0.09,D=26.88±9.88;健康对照组: C=0.75±0.13,Eg=0.83±0.09,D=42.21±11.19),患者组平均特征路径长度L比健康对照组显著升高(患者: L=1.61±0.2;健康对照组: L=1.34±0.19,P< 0.01)。本研究α2频段楔前叶电流密度显著降低以及β1频段脑功能连接效率降低对帕金森病的诊断具有指导意义。     

动态因果模型在脑网络研究中的应用进展

大脑各功能区之间的有效连接是脑科学研究领域的一个重要内容.研究在不同情形下相关脑区之间有效连接所构成的大脑网络,对于全面理解大脑的功能机制,治疗各种与大脑相关疾病,开发脑功能具有重要意义.动态因果模型是一种分析大脑有效连接的优势方法.结合功能性磁共振成像、脑电、近红外脑功能成像等3种检测技术,综述动态因果模型的相关研究...     

作曲家大脑的静息态脑功能网络研究

音乐家大脑是认识大脑可塑性机制的天然模型,也是脑影像科学关注的重点研究对象之一。但是,目前针对音乐家的研究,包括对音乐创作方面的脑机制研究,仍以钢琴演奏家为主要研究对象。鉴于创作与表演是两个不同阶段且存在巨大差异,仅以钢琴演奏家作为研究对象对音乐家脑机制的研究是不完整的。专业作曲家是一类特殊的音乐家,他们经历过长期的音乐训练,能够在创造性思维的引领下,结合情感等要素来进行音乐素材的组织。用功能磁共振(fMRI)采集29名作曲家在作曲任务前后的大脑静息态影像,利用独立成分分析方法分离出其脑功能网络中常见的13个成分。采用配对t检验,对比分析作曲前后这些成分的变化。结果发现,在完成作曲任务后,以下脑功能网络连接显著减弱,包括听觉网络(AN)与右侧额顶网络(RFPN)、感觉运动网络(SMN)与突显网络(SN);同时也发现在完成作曲任务后,以下脑功能网络连接显著增强,包括自我参照网络(SRN)与视觉I区网络(VN1)、自我参照网络(SRN)与视觉II区网络(VN2)、默认模式网络(DMN)与视觉I区网络(VN1)。这些结果证明,感觉、认知加工等与视觉区域的协调整合在作曲过程中的重要性,对推动音乐家大脑可塑性的认识和音乐创作的脑机制研究均十分有意义。     

State-Dependency of Transcranial Magnetic Stimulation

Transcranial magnetic stimulation (TMS), a tool that allows noninvasive modulation of cortical neural activity, has become an important tool in cognitive neuroscience and is being increasingly explored in neurotherapeutics. Amongst the factors that are likely to influence its efficacy, the importance of the baseline cortical activation state on the impact of TMS has not received much attention. However, this state-dependency is important as the neural impact of any external stimulus represents an interaction with the ongoing brain activity at the time of stimulation. The effects of any external stimulus are therefore not only determined by the properties of that stimulus but also by the activation state of the brain. Here we review the existing evidence on the state-dependency of TMS and propose how its systematic study can provide unique insights into brain function and significantly enhance the effectiveness of TMS in investigations on the neural basis of perception and cognition. We also describe novel approaches based on this state-dependency which can be used to investigate the properties of distinct neural subpopulations within the stimulated region. Furthermore, we discuss how state-dependency can explain the functional mechanisms through which TMS impairs perception and behavior.     

深部脑刺激对神经精神疾病的治疗与未来展望

随着社会老龄化和日渐加深的心理压力等因素的影响,世界范围内包括帕金森症、肌张力失常、强迫症、抑郁症、癫痫等与神经回路异常相关的神经精神系统疾病患者的数量急剧增加,目前全球患者已逾五亿六千万人.深部脑刺激技术(DBS)已广泛成为治疗这些疾病的重要方法.尽管DBS的作用机制尚不完全明了,但由于其具有微损伤、可回复和可调节的优点,已成为一项可靠、有效的神经外科手术方法.文中对DBS装置、作用机制、疾病治疗和发展方向等方面进行阐述,同时简述了其他治疗方法(如经颅磁刺激),并对目前广泛应用于在体神经回路研究的光感基因神经调控技术(光遗传技术)对神经精神系统疾病的干预进行了展望.     

经颅直流电刺激干预工作记忆的脑功能网络研究

工作记忆是高级认知功能的重要基础,为探索经颅直流电刺激(tDCS)对工作记忆的影响及具体机制,招募18位被试参加实验,采集被试在伪/阳极/阴极tDCS刺激后三图、四图以及五图记忆负载任务中的行为数据(准确率、反应时长)与脑电信号.首先根据行为数据对工作记忆能力进行评估,再利用不同通道之间脑电信号的相关性,构建各状态下的...