基于静息状态的功能磁共振成像

基于静息状态的功能磁共振成像已经成为当前人脑功能研究的重要手段之一.本文首先介绍了基于静息状态功能磁共振成像人脑功能研究的历史和现状,包括对正常人脑功能的研究和对病理状态下的人脑功能异常研究.然后介绍了基于静息状态功能磁共振成像的两种主要的数据分析方法:功能连接分析和慢波振荡特性分析.     

海洛因成瘾者静息状态下脑功能连接研究

目的:探讨海洛因成瘾者在静息状态下脑功能连接与正常对照的区别。方法:对16例海洛因成瘾者和16例匹配的正常对照进行静息状态下的脑功能扫描。选择杏仁核为种子区,比较两组之间脑功能连接的区别。结果:同正常对照相比,海洛因成瘾者杏仁核与左右扣带回、左右扣带回前部以及右侧Brodmann 24脑区功能连接下降。结论:这种功能连接的下降可能反映出海洛因成瘾者的杏仁核功能处于脱抑制状态,造成海洛因成瘾者犒赏、动机、记忆功能异常,从而参与了海洛因成瘾行为产生和维持。     

海洛因成瘾者停用海洛因后的脑功能情况-静息状态下fMRI研究

目的：探讨海洛因成瘾者停止用药后静息状态下脑功能的变化情况。方法：对海洛因成瘾者在停止使用海洛因3天（10人），1个月（10人）以及2个月（14人）时分别在静息状态下进行功能磁共振检测。并与正常对照进行比较。结果：成瘾者停用海洛因3天时出现额叶内侧，扣带回。颞上回等异常，停用1个月，额叶脑功能异常加重，海马功能出现异常，停用2个月，脑功能逐步恢复。结论：脑区的变化可能反映出海洛因成瘾者停药后渴求和复发可能性先增加。再下降的变化过程。额叶和海马发生变化时有时间上的关联性。本研究结果一方面为成瘾的动机假说提供了新的支持，另一方面提出海洛因依赖者在停药1个月左右复发的风险最大。     

精神分裂症患者工作记忆的功能磁共振成像

目的:探讨精神分裂症患者工作记忆受损的中枢机制。方法:采用组块设计,让10名正常对照和20名精神分裂症患者进行数字再认(识记2或5个数字并判断是否出现过)和箭头方向判断(左或右),并同时进行血氧水平依赖对比功能磁共振(BOLD-fMRI)成像。结果:与对照组相比在高、低认知负荷下,精神分裂症患者基底节区(尾状核)激活均增高(P<0.001),左背外侧前额皮层(DLPFC)激活区域有增大趋势。结论:基底节和背外侧前额皮层(DLPFC)功能异常可能是精神分裂症患者工作记忆受损的中枢基础。     

基于静息态功能磁共振成像的精神分裂症脑网络特征分类研究

如何从复杂的静息态功能核磁共振成像(rs-fMRI)数据中提取高鉴别性特征,是提升精神分裂症识别精度的关键。本文使用一种加权稀疏脑网络构建方法,采用肯德尔相关系数(KCC)从脑网络中提取连接特征,并基于线性支持向量机对57例精神分裂症患者与64例健康受试者进行分类研究,最终得到了较高的分类精度(81.82%)。本文研究结果表明,相较于传统的皮尔逊相关和基于稀疏表示的脑网络构建方法,以及常用的双样本t检验(t-test)和最小绝对收缩与选择算子(Lasso)特征选择方法,本文提出的算法可以更有效地提取出能够区分精神分裂症患者与健康人群的脑功能网络连接特征,进而提升分类精度;同时本研究中所提取的鉴别性连接特征或可作为潜在的临床生物学标志物,用以辅助精神分裂症的诊断。     

吸烟成瘾者戒烟前后的静息态功能磁共振研究

为了发现吸烟成瘾者在戒烟前后的脑功能特征改变,探索戒烟过程的神经生理理论基础,14名吸烟成瘾者同意戒烟并完成了试验,另外11名健康不吸烟的志愿者参与了对照试验。采取两因素混合实验设计方法,以静息态功能磁共振影像技术为技术手段,利用区域一致性算法来研究吸烟成瘾者在戒烟前后的神经活动及其与正常人之间的差异,并对这些差异进行组内与组间交互分析。戒烟两周后,在补充运动区、中央旁小叶、距状裂周围皮层、楔叶和舌回等区域的Re Ho值明显上升,意味着在这些脑区的神经活动同步性增强,而在楔前叶和后扣带回脑区同步性降低。在补充运动区、中央旁小叶、中央前回、中央后回、眶部额上回等脑区存在组间交叉效应。本研究结果显示吸烟成瘾者戒烟2周后在补充运动区的功能显著增强。     

精神分裂症患者面孔知觉的功能磁共振成像

目的:探讨未服药的精神分裂症患者和健康对照者面孔知觉的脑区激活的差异。方法:本研究对10名未服药的精神分裂症患者(患者组)和10名年龄、教育程度和性别匹配的健康人(对照组)进行面孔知觉测试,应用功能磁共振成像(fMRI)技术,比较两组脑区激活区域的差异。结果:两组的面孔知觉任务平均反应时差异无显著性(1.32±0.29/1.28±0.18),但患者组的正确率低于对照组(47.9±24.4/71.3±14.9,t=2.62,P<0.05)。与对照组相比,患者组在面孔知觉时双侧梭状回、左丘脑部位激活降低。结论:精神分裂症患者双侧梭状回、左丘脑功能低下,是其面孔知觉功能受损的影像学证据。     

一种基于静息态功能磁共振成像的快速丘脑分割算法

目的 探讨基于静息态功能磁共振成像(fMRI)的快速有效的丘脑分割方法.方法 静息态fMRI技术是通过测量血氧水平依赖(BOLD)信号的变化间接反映神经元的活动情况.利用丘脑内部的BOLD信号相关并结合聚类分析算法将丘脑进行功能性分割.结果 丘脑被划分为7个区域,同一区域内信号相似度高.此分割结果与利用丘脑-大脑皮层的功能连接强度所得的分割结果相似.结论 静息态fMRI不仅可以分析丘脑-大脑皮层之间的功能连接,还可分析丘脑内部的功能特征.仅利用丘脑内部信息分割丘脑具有运算量小、计算速度快的优点.     

基于局部一致性(ReHo)方法的慢性吸烟静息状态功能磁共振(fMRI)研究

目的:探讨慢性吸烟者静息状态下的脑功能活动情况。方法:采用局部一致性(ReHo)方法,对44名慢性吸烟者和44名与之相匹配的不吸烟的健康志愿者在静息状态下脑功能活动情况进行比较分析。结果:与不吸烟者相比,慢性吸烟者静息状态右侧额下回BOLD信号ReHo降低,左侧顶上回BOLD信号ReHo增强(P<0.05,纠正后,cluster水平)。结论:研究结果提示慢性吸烟会导致额叶和顶叶脑区功能活动的改变。     

静息状态下服用阿普唑仑后的双盲随机对照脑功能研究

15个正常受试者采用随机、双盲和安慰剂对照的方法进行研究,受试者服用阿普唑仑0.8mg或者安慰剂,然后在服药前后进行两次磁共振扫描.在扫描过程中,他们均保持静息状态.应用ReHo分析方法发现,阿普唑仑组服用后在右侧额内侧皮质,左侧中央前回,左侧额上回,左侧枕中回皮质,右侧边缘勾有功能增高区域,而安慰剂组没有显著改变.本研究是第一个研究静息状态下服用阿普唑仑后的脑功能改变,不仅说明功能增高的区域和焦虑症以及治疗位点有关,也拓展了ReHo的方法应用,同时也为新型的抗焦虑药物开发提供了可靠的作用靶点.     

Functional Magnetic Resonance Imaging of Motor Cortex Activation in Schizophrenia

Previous fMRI studies of sensorimotor activation in schizophrenia have found in some cases hypoactivity, no difference, or hyperactivity when comparing patients with controls; similar disagreement exists in studies of motor laterality. In this multi-site fMRI study of a sensorimotor task in individuals with chronic schizophrenia and matched healthy controls, subjects responded with a right-handed finger press to an irregularly flashing visual checker board. The analysis includes eighty-five subjects with schizophrenia diagnosed according to the DSM-IV criteria and eighty-six healthy volunteer subjects. Voxel-wise statistical parametric maps were generated for each subject and analyzed for group differences; the percent Blood Oxygenation Level Dependent (BOLD) signal changes were also calculated over predefined anatomical regions of the primary sensory, motor, and visual cortex. Both healthy controls and subjects with schizophrenia showed strongly lateralized activation in the precentral gyrus, inferior frontal gyrus, and inferior parietal lobule, and strong activations in the visual cortex. There were no significant differences between subjects with schizophrenia and controls in this multi-site fMRI study. Furthermore, there was no significant difference in laterality found between healthy controls and schizophrenic subjects. This study can serve as a baseline measurement of schizophrenic dysfunction in other cognitive processes.

Graphical Abstract

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实时功能性磁共振成像神经反馈的研究进展

神经反馈是一种自我调节技术,可以为个体特定的脑活动和关联行为提供反馈。实时功能性磁共振成像神经反馈(rtfMRI-nf)作为一种新型的神经反馈技术,要求参与者在训练中通过改变血氧水平依赖信号指数,以调节大脑活动。近期rtfMRI-nf在数据采集和分析方面已取得重大进展,开始出现两种新的rtfMRI-nf技术,即解码神经反馈和基于功能连接的神经反馈。介绍这两种新的rtfMRI-nf技术,总结其在内隐方案、多变量分析和连接性分析等关键方法领域的进展。综述两种rtfMRI-nf技术在知觉学习、元认知等基础研究领域以及恐惧消除、抑郁症、孤独症谱系障碍和尼古丁成瘾等临床研究领域的现状,最后讨论目前这两种rtfMRI-nf技术潜在的“一对多”关系和维度诅咒两大问题,并提出解决对策。     

男性攻击性精神分裂症患者杏仁核功能连接的磁共振研究

目的:探讨男性攻击性精神分裂症患者是否存在杏仁核与其他脑区功能连接的异常.方法:对有攻击行为和没有攻击行为的男性精神分裂症患者各13例进行静息状态下功能磁共振成像.结果:与非攻击组相比,攻击组双侧额中回、右侧额上回、右侧脑岛、右侧顶上小叶、右侧扣带回等脑区与左侧杏仁核功能连接增强;双侧额上回、额中回、双侧颞上回、右侧颢中回等脑区与右侧杏仁核功能增强.结论:杏仁核与多个脑区之间特别是与额上回、额中回的功能连接增强可能与男性精神分裂症患者的攻击行为有关.     

抑郁症的功能磁共振研究进展

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精神分裂症患者一级亲属脑组织磁共振质子波谱成像的初步研究

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