小波熵在脑电信号分析中的应用

小波熵是一个衡量非线性信号多尺度动力学行为有序、无序程度的量化指标,其可提供信号非线性动力学过程复杂程度的信息.近年来,小波熵在脑电信号中的研究日益受到关注,国内外学者用小波熵研究脑电信号、诱发电位、事件相关电位等的复杂程度,进一步揭示了大脑电活动的动力学机制.其主要应用于大脑感知、认知活动的研究,癫痫脑电信号的动态观测,睡眠、网络成瘾、头外伤后脑神经的康复等几个方面.小波熵不仅可以显示受到刺激后脑电信号频率上同步化的动态演变过程,而且可以有效区分癫痫发作前状态和癫痫发作状态,从而加深了对脑动力学机制的理解,成为认知功能研究的一种新的方法,显示了在脑电信号分析中良好的应用前景.     

神经反馈调节健康个体注意力的研究进展

神经反馈是指通过脑机交互方式,将大脑活动转换成声音、图像、游戏等形式反馈给个体,以实现自主调节脑功能的目的。注意力是认知功能的重要方面,不仅是儿童发展成长的影响因素,也是成人日常生活中不可替代的重要心理品质。越来越多的实证研究已经发现神经反馈对健康个体的注意力具有调节作用,但缺乏对相关研究进展的总结和综述。综述基于大脑节律活动的神经反馈对于健康个体注意力调节作用的研究进展,分析注意力测量范式、学习者和非学习者的划分以及实验设计类型对神经反馈训练效果的影响,指出了追踪实验对研究的必要性。同时提及可用于健康个体注意力调节的其他几种神经反馈技术。期望为神经反馈提高注意能力的研究和实践提供参考。     

有氧运动干预对阿尔茨海默患者突触可塑性的影响

背景:阿尔茨海默病是一种大脑细胞神经元丢失的中枢神经系统退行性疾病,主要表现为认知功能障碍和记忆力下降.大脑突触可塑性异常是导致阿尔茨海默病认知功能下降的重要原因.大量研究显示,有氧运动介入对阿尔茨海默病认知功能衰退有显著改善作用,但关于有氧运动改善突触可塑性的机制及有氧运动对突触可塑性的影响缺乏系统、全面的认识.目的...     

体温对大脑认知功能状态影响与调控策略研究进展

人若长期暴露在高低温极端环境下会使机体不适,极大影响其脑的认知功能,以致警觉度、注意力、工作记忆等功能受损。皮肤温度刺激作为简便易行的体温调控物理方法,可在一定程度上稳定并提高大脑的认知功能状态。综述目前国内外相关研究的现状与存在的问题,指出现未明确了解的调控体温、保护大脑神经和提高认知功能的机制,还有待探索的最佳目标刺激温度和时间,以达到快速有效提高大脑认知能力的目的。展望今后的研究策略,应紧密结合低温刺激,从大脑神经保护机制和大脑认知功能内在机理两个方面来研究制定体温调控策略,才有望找到快速有效调控、安全稳妥保护大脑认知功能的最佳方案。     

冲动行为的神经机制:基于认知神经科学的研究

冲动行为及其神经机制是系统水平大脑研究的重要内容。近年来认知神经科学的研究发现,涉及冲动行为的皮层、皮层下组织结构和功能的改变,以及它们之间的功能整合对冲动行为至关重要。本文着眼于行为抑制调控,对近年来个体冲动行为的脑成像研究进行综述,发现其核心机制为行为去抑制,在大脑中体现为皮层与纹状体的异常活动,以及二者之间的异常连接。今后的研究至少可以从冲动行为亚型的探索和测量工具的优化两个方面进一步深入。     

经颅随机噪声刺激的研究进展

经颅随机噪声刺激(tRNS)是一种利用随机噪声电流调控大脑神经元活动的技术,其通过随机共振等机制影响大脑活动和认知行为,在神经科学和神经病理学等领域展示出较为突出的调控效果,得到越来越多的关注和应用。综述经颅随机噪声刺激的生理效应和实施方法,以及在知觉、运动、学习和记忆以及脑疾病康复等方面的应用,总结相关研究现状和发展趋势。     

弗洛伊德梦的解析过程中的认知特征

目的 分析弗洛伊德梦的解析理论的实质,以便了解精神领域中潜意识的活动.方法 运用逻辑分析法对弗洛伊德梦的解析理论部分进行评论.结果 梦是一种精神活动,但梦的工作充满着丰富的认知思维活动.结论 释梦过程是解释分析做梦者在特定心境下的认知活动的过程.     

精神分裂症脑电在不同认知作业下的复杂度分析

为探讨在不同认知作业状态下精神分裂症患者脑电复杂性测度的变化规律,本文利用Lempel-Ziv复杂性测度方法对62例精神分裂症患者和26例正常人群在三种不同精神状态安静闭目、闭眼心算连减和数字划消下的16导联脑电数据进行了分析.实验结果得出:精神分裂症患者和正常在三种精神状态下某些导联复杂性测度的大小有明显差异,复杂度的空间分布规律相似;与安静闭目状态下相比,完成认知作业的两种状态下EEG的复杂度都偏低(a=0.01).认为复杂性测度分析适合研究认知过程中大脑功能活动的变化规律,有助于了解认知过程中大脑的工作机制.     

精神分裂症的磁共振影像学研究进展

精神分裂症是一种常见的重性精神疾病,常有感知觉、思维、情感、行为等多方面障碍,主要表现为精神活动的不协调,认知功能损害是其核心症状之一。近年来,非侵入式磁共振影像技术被广泛应用于精神分裂症的研究,它可以定量化分析大脑的结构形态和功能活动,有助于阐明精神分裂症的神经病理学机制,并为疾病的早期诊断提供可靠的客观依据。本文综述了近年来结构磁共振成像、弥散张量成像、静息态功能磁共振成像等技术和人脑连接组分析方法在精神分裂症中的应用。     

视听跨模态交互作用的研究现状

人类在观察和感知外界事物时,需要从多个感官模态获取信息.大脑在获得这些信息以后,随即进行信息整合形成认知过程,进而获得认知结果,并指导后续行为.视听信息的交互作用在实际生活中极其常见,是人类认知活动中的重要组成部分,也因此成为近年来的研究热点.本文对视听交互作用的研究现状进行了总结,其中包括视听一致促进认知、视听不一致调整认知等,重点阐述了近些年来在单一视觉或听觉感官产生的主导作用这方面所取得的突出成果,并在此基础上展望了今后可能的研究方向.     

基于脑疲劳的Delta-Gamma相位幅值耦合研究

脑疲劳是大脑长期处于精神高度集中后机体无法专心高效率完成任务的一种状态,极度影响着人们的生活和健康。但至今都没有简便有效的检测方法,而近期研究发现,低频与高频之间的相位幅值耦合(PAC)可能与相关脑认知活动的信息交流整合有关,可为脑疲劳检测提供新信息。对疲劳前后低频delta节律和高频 gamma节律采用相位幅值耦合方法进行研究,使用Neuroscan 64导脑电仪采集脑电并用配对t检验对14名被试结果进行统计分析,结果显示,全脑区90%以上的delta相位共同调制多个脑区的gamma幅值,其中对前额叶区、顶枕叶区、顶叶区的耦合作用在脑疲劳后发生显著性下降,而对额叶区的耦合作用则显著上升。研究表明,delta-gamma相位幅值耦合值能很好地预测脑疲劳引起的宏观行为表现变化能力,为脑疲劳的检测提供新指标。     

基于偶极子特征优化的情绪重评同步EEG-fMRI源定位研究

为研究情绪重评时的大脑皮层源活动,针对情绪重评实验范式下采集的15例健康人同步EEG-fMRI数据,首先提出一种新颖的基于偶极子特征优化的融合源定位方法:根据fMRI加权最小范数估计源定位结果,采用20 ms EEG滑动时间窗,提取每个时窗内的偶极子空间融合特征,将其作为动态融合先验进行加权最小范数估计溯源;随后将该结...     

Brain oscillation and connectivity during a chemistry visual working memory task

Many studies have reported that frontal theta and posterior alpha activities are associated with working memory tasks. However, fewer studies have focused on examining whether or not the frontal alpha or posterior theta can play a role in the working memory task. This study investigates electroencephalography (EEG) dynamics and connectivity among different brain regions' theta and alpha oscillations. The EEG was collected from undergraduate students (n = 64) while they were performing a Sternberg-like working memory task involving chemistry concepts. The results showed that the frontal midline cluster exhibited sustained theta augmentation across the periods of stimulus presentations, maintenance, and probe presentation, suggesting that the frontal midline theta might associate with facilitating the central execute function to maintain information in the working memory. Study of the central parietal and the occipital clusters revealed a sequence of theta augmentation followed by alpha suppression at constant intervals after the onset of stimulus and probe presentations, suggesting that the posterior theta might be associated with sensory processing, theta gating, or stimulus selection. It further suggests that the posterior alpha event-related de-synchronization (ERD) might be linked to direct information flow into and out of the long-term memory (LTM) and precede stimulus recognition. An alternating phasic alpha event-related synchronization (ERS) and ERD following the 1st stimulus and probe presentations were observed at the occipital cluster, in which alpha ERS might be linked to the inhibition of irrelevant information.     

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。     

基于脑网络的脑疲劳对不同工作记忆负荷的影响

工作记忆是认知行为的基础,脑疲劳会导致记忆力衰退、反应迟钝等认知表现下降的现象.利用N-back实验范式设计脑疲劳实验,采集15名被试正常态和疲劳态下4种工作记忆负荷的脑电数据,使用互信息算法构建功能性脑网络,计算并分析节点度、节点中间中心度、节点聚类系数、节点特征路径长度4个网络特征参数,对行为学数据(反应时间、正确...     

基于脑电信号溯源分析的观看3D电视导致大脑疲劳研究

随着3D电视显示技术的普及,观看3D电视产生的大脑疲劳问题越来越受到关注。初步探讨长时间观看3D电视导致大脑疲劳的机理。采集20名受试者(男女比例1:1)分别连续观看1 h 3D或2D影片前后各5 min的脑电信号,并使用主观疲劳问卷量表评估被试观看前后的疲劳状况。利用希尔伯特变换的方法,分析脑电各通道信号之间的同步性,探讨脑电信号的空间特性,并对观看2D/3D电视前后脑电信号进行溯源分析。主观疲劳问卷量表评估发现,长时间观看3D电视大脑会出现显著疲劳症状(P<0.01)。脑电信号溯源分析发现,长时间观看2D/3D电视后大部分脑区各频段电流源密度有所减小,但统计结果无显著性差异(P>0.05)。然而,观看3D电视后,枕叶在β₂频段电流源密度显著增强(P<0.01),且观看3D电视后枕叶显著增强部分与主观疲劳因子显著相关(P<0.01)。观看3D电视后与观看2D电视后相比,缘上回(BA40),枕叶(BA18,BA19)和中央后回(BA3)等与空间视觉信息处理相关区域在β₁频段电流密度分布显著增强(P<0.05),处于相对较活跃状态。因此,研究结果可以推测,长时间观看2D/3D电视后大脑会出现疲劳症状,相比观看2D电视,观看3D电视会加大枕叶和缘上回等局部脑区的处理负担,这可能是长时间观看3D电视更容易产生脑疲劳的原因。     

The segmented regional volumes of the cerebrum and cerebellum in boys with Tourette syndrome

Neuropathological deficits are an etiological factor in Tourette syndrome (TS), and implicate a network linking the basal ganglia and the cerebrum, not a particular single brain region. In this study, the volumes of 20 cerebral and cerebellar regions and their symmetries were measured in normal boys and TS boys by brain magnetic resonance imaging. Brain magnetic resonance images were obtained prospectively in 19 boys with TS and 17 age-matched normal control boys. Cerebral and cerebellar regions were segmented to gray and white fractions using algorithm for semi-automated fuzzy tissue segmentation. The frontal, parietal, temporal, and the occipital lobes and the cerebellum were defined using the semiautomated Talairach atlas-based parcellation method. Boys with TS had smaller total brain volumes than control subjects. In the gray matter, although the smaller brain volume was taken into account, TS boys had a smaller right frontal lobe and a larger left frontal lobe and increased normal asymmetry (left>right). In addition, TS boys had more frontal lobe white matter. There were no significant differences in regions of interest of the parietal, temporal, or the occipital lobes or the cerebellum. These findings suggest that boys with TS may have neuropathological abnormalities in the gray and the white matter of the frontal lobe.     

Neuromagnetic Changes of Brain Rhythm Evoked by Intravenous Olfactory Stimulation in Humans

Summary: To identify the changes in the respective frequency band and brain areas related to olfactory perception, we measured magnetoencephalographic (MEG) signals before and after instilling intravenously thiamine propyl disulfide (TPD) and thiamine tetrahydrofurfuryl disulfide monohydrochloride (TTFD), which evoked a strong and weak sensation of odor, respectively. For the frequency analysis of MEG, a beamformer program, synthetic aperture magnetometry (SAM), was employed and event-related desynchronization (ERD) or synchronization (ERS) was statistically determined. Both strong and weak odors induced ERD in (1) beta band (13–30 Hz) in the right precentral gyrus, and the superior and middle frontal gyri in both hemispheres, (2) low gamma band (30–60 Hz) in the left superior frontal gyrus and superior parietal lobule, and the middle frontal gyrus in both hemispheres, and (3) high gamma band 2 (100–200 Hz) in the right inferior frontal gyrus. TPD induced ERD in the left temporal, parietal and occipital lobes, while TTFD induced ERD in the right temporal, parietal and occipital lobes. The results indicate that physiological functions in several regions in the frontal lobe may change and the strength of the odor may play a different role in each hemisphere during olfactory perception in humans. This study was supported by Japan Space Forum, Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas -Higher-Order Brain Functions-from The Ministry of Education, Culture, Sports, Science and Technology, Japan.     

老年脑白质病变与阿尔茨海默病痴呆的关联研究

目的:探讨老年脑白质病变(WML)与阿尔茨海默病(AD)痴呆的关联。方法:回顾性研究。纳入2018年8月—2020年7月陆军特色医学中心神经内科981例住院患者的临床和影像学资料。其中男472例、女509例,年龄75～89岁,患者均行头颅MR检查评估有无WML病变,并采用神经心理量表评估有无认知功能障碍。依据临床诊断结...     

基于ReHo方法的大学生网络成瘾静息功能磁共振成像研究

目的:探讨网络成瘾大学生静息状态脑功能特点。方法:采用ReHo分析方法 ,19名网络成瘾大学生及19名对照进行磁共振脑功能成像,比较两组平均脑ReHo图的差异。结果:IAD组ReHo值升高区域主要集中在小脑、脑干、扣带回(右侧)、双侧海马旁回、右侧额叶(直回,额中回及额下回)、左侧额上回、左侧楔前叶、右侧中央后回、右侧枕中回、右侧颞下回、左侧颞上回及颞中回;ReHo降低的区域仅表现在左侧顶叶的楔前叶。结论:网络成瘾大学生局域一致性存在异常,大部分脑区同步性增强,小脑、脑干、边缘叶、额顶叶同步性增强可能与网络成瘾奖赏通路有关。