基于正则化方法的加权最小模估计在脑磁源成像中的应用

脑磁图 ( m agnetoencephalography,MEG)逆问题的研究 ,根据点源和分布源两种源模型 ,可分为偶极子定位和磁源成像两大类求逆方法。采用非参数的分布源模型 ,MEG逆问题转化为一个病态的欠定方程组的求解。本文系统地阐述了结合 Tikhonov正则技术的加权最小模磁源重建方法 ,着重介绍了深度归一化算法、低分辨率脑电磁断层成像技术、局部欠定系统解法、选择性最小模方法 ,此外还从广义的加权最小模估计角度对最大熵重建方法 ,融合其它脑功能成像技术的方法以及最大后验概率估计方法加以解释和分析。不同的磁源成像方法目的都是通过引入合适的约束条件 ,从算法公式本身及神经细胞活动的特性中加以修正 ,减少逆问题的不适定程度 ,因此均可认为是使用正则方法来约束解空间 ,从而获得与测量磁场数据相拟合的并具有神经生理学和解剖学意义下的最合理的解。基于正则化技术的加权最小模估计是 MEG逆问题研究中最早开展、并已被广泛应用的磁源分布图像重建方法 ,本文给出了一个较为完整的理论发展框架     

基于正则化方法的加权最模估计在脑磁源成像中的应用

脑磁图（magnetoencephalography,MEG)逆问题的研究，根据点源和分布源两种源模型，可分为偶极子定位和磁源成像两大类求逆方法，采用非参数的分布源模型，MEG逆问题转化为一个病态的欠定方程组的求解。本文系统地阐述了结合Tikhonov正则技术的加权最小模磁源重建方法，着重介绍了深度归一化算法，低分辨率脑电磁断层成像技术、局部欠定系统解法，选择性最小模方法，此外还从广州的加权最小模估计角度对最大熵重建方法，融合其它脑功能成像技术的方法以及是大后验概率估计方法加以解释和分析，不同的磁源成像方法目的都是通过引入合适的约束条件，从算法公式本身及神经细胞活动的特性中加以修正，减少逆问题的不适定程度，因此均可认为是使用正则方法来约束解空间，从而获得与测量磁场数据相似合的并具有神经生理学和解剖学意义下的最合理的解。基于正则化技术的加权最小模估计是MEG逆问题研究中最早开展，并已被广泛应用的磁源分布图像重建方法，本文给出了一个较为完整的理论发展框架。     

混合遗传算法结合时空模型评估脑电多源定位问题

脑电源定位可以归结为优化问题，非线性优化方法是解决这一问题的有力工具。本研究在时空模型的基础上，引入遗传算法，并将遗传算法与局域算法结合起来构成混合遗传算法，用来评估多偶极子源的定位问题。仿真结果表明，在多偶极子定位问题上，遗传算法和混合遗传算法的运算性能要优于传统的非线性局域优化方法，当偶极子数目为2时，混合遗传算法的定位结果要好于遗传算法的定位结果；当偶极子数目为3时，遗传算法与混合遗传算法的运算性能相差不大。     

边界元残缺模型的最小范数估计

边界元残缺模型的最小范数估计［英］／ＮｅｎｏｎｅｎＪＴ…／／ＭｅｄＢｉｏｌＥｎｇＣｏｍｐｕｔ．－１９９４，３２（１）．－４３本文探讨了生物电与生物磁的逆问题。作者给出了估计在本电流分布的方法，即一种实用的齐次边界元残缺模型。为使处理过程较为简便，将重...     

自动情绪调节策略对焦虑个体负性情绪的作用

目的:探讨自动情绪调节策略对焦虑者负性情绪的调节作用。方法:以状态—特质焦虑量表(SATI)为标准,筛选出焦虑组和正常组被试各90名,以句子整理任务启动不同的自动情绪调节策略。结果:①启动自动表达抑制策略时焦虑组对情绪图片的唤醒度显著高于正常组,而启动自动认知重评策略时两组无显著差异;②焦虑个体在自动认知重评策略的调节下对情绪图片的唤醒度最低,而无策略组的唤醒度最高。结论:自动认知重评和自动表达抑制均能有效下调焦虑个体的负性情绪体验,且自动认知重评的效果优于自动表达抑制,因此自动情绪调节策略有助于缓解焦虑个体的焦虑感。     

积极重评和分离重评对消极情绪的调节作用

目的:比较两种认知重评方式(积极重评和分离重评)对调节个体情绪体验和生理反应的影响。方法:以65名大学生为被试,采用生理心理实验法测量被试在自然观看和重评观看阶段,对诱发不同情绪(悲伤和恐惧)的视频片段的情绪体验和生理反应变化。结果:1两种认知重评都能显著地提高情绪效价和皮肤电水平,降低总体情绪强度、目标情绪强度和心率;2积极重评比分离重评能更显著地提高悲伤情绪的效价,但这种效果只在男性身上起作用;3分离重评比积极重评能更显著地降低恐惧情绪强度和心率。结论:积极重评和分离重评都能有效地调节消极情绪,但两者之间存在调节效果的差异。     

基于深度协作表达的CT图像特征关联定位算法

单层协作表达算法重建CT图像超分辨率效果较差,不能创造CT图像关联特征定位的有利条件,因此,采用深度协作表达算法实现CT图像特征关联定位。该算法逐层迭代更新初始化字典,更新对应每层的最优表达权重系数,将最后表达层全部重建图像块合为高分辨率CT图像。采用距离法计算特征相似性,特征间欧氏距离越小、相似性越大,与选定特征距离最小的特征为关联特征,采用Sobel算子模板构建活动轮廓线套索融合模型,提取CT图像边缘点灰度值与关联特征点灰度值求取灰度势能差异性特征,完成CT图像特征关联定位。研究表明,定位算法用于肺部CT图像诊断时错误率小、定位病灶位置精准,可在医疗诊断中推广使用。     

视听联合刺激诱发事件相关电位的时变源分析

目的 运用偶极子源分析方法分析视（V）、听（A）单独刺激和视听（VA）联合刺激早期阶段脑功能区的动态变化.方法 采用64道脑电采集系统,记录14例志愿者在视觉、听觉和视听联合刺激下诱发的事件相关电位（ERPs）,并将这3种任务的早期阶段分成不同子时间段进行偶极子源分析.结果 视觉、听觉刺激诱发的早期偶极子源定位在特定脑皮层功能区,并且偶极子的位置和强度随时间发生变化.结论 脑功能区在视听刺激的早期阶段（＜150 ms）对感觉信息存在动态的处理过程.     

成功实施情绪认知重评策略的脑电特征

认知重评是一种重要的情绪调控策略。研究表明,即使是健康的人群也不能保证重评的成功执行,但是从行为学上观察到的重评成功或失败,其背后的神经机制却不清晰。本文招募了28名健康大学生进行认知重评的情绪调控实验,实验前完成认知心理问卷,实验过程中同步采集行为学评分和头皮脑电信号。接着,按照效价评分将受试者分为重评成功与失败两个组,然后分别分析两组人员的问卷结果,不同条件下的事件相关电位早期成分N200、P200和晚正电位(LPP),以及效价评分之差与LPP幅值之差的相关性。结果发现,无论重评成功与否,与负性观看相比,重评都诱发出更大的N200和P200成分,并且对LPP早期(刺激开始后300～1 000 ms)幅值的调制作用都表现为"增加"和"减小"两种模式。进一步相关分析显示,在重评成功的受试者中,重评与负性观看的效价评分之差越大,两者的LPP早期幅值之差也越大,表现出显著正相关;而失败组中没有发现这种效应。该结果表明,重评成功与否对ERP的早期成分没有显著影响,对早期LPP的影响存在不同的模式;重评成功与失败之间的差异主要体现在LPP的早期,重评成功的受试者其早期LPP与行为学评分之间具有显著正相关性。更进一步地,小样本分析发现这种相关性仅存在于具有"LPP幅值升高"这一模式的人群中。未来可以针对这种调制模式进行深入研究,以发现更稳定的成功实施情绪调节脑电的特征。     

大学生中庸思维在情绪调节和情绪间的作用

目的探讨大学生情绪调节、中庸思维与情绪状态间的关系。方法通过收集369份在校大学生的量表结果,其中包括情绪调节问卷、中庸信念/价值量表、正负情绪检核表。结果①认知重评与正性情绪正相关、与负性情绪负相关,表达抑制与负性情绪正相关(r=0.259～0.159,P>0.05);中庸思维与认知重评有显著正相关,与负性情绪有显著负相关(r=0.312,0.160;P>0.05);②中庸思维在认知重评与情绪之间没有起到显著的调节作用,在表达抑制与负性情绪之间起到了显著的负调节作用(β=-0.114,P>0.05),中庸思维程度较高时表达抑制与负性情绪无显著相关(r=0.107,P>0.05),中庸思维程度较低时表达抑制与负性情绪显著正相关(r=0.225,P>0.01)。结论中庸思维使个体倾向使用认知重评的情绪调节,较高的中庸思维程度不易受到表达抑制的负面影响。     

威胁性情绪面孔对正常人脑的激活模式

目的:探讨正常人脑对威胁性情绪面孔的反应模式。方法:以愤怒和恐惧面孔为情绪刺激,在34名健康志愿受试者完成情绪面孔匹配任务的同时利用功能磁共振成像(fMRI)技术进行全脑数据采集。用SPM 8等软件处理功能成像数据,分析威胁性情绪面孔的脑区激活。结果:与威胁性情绪面孔视觉刺激加工相关的脑区主要分布在额叶皮质、颞叶、左侧杏仁核等,楔叶、枕叶等与视觉刺激相关脑区也有显著激活。结论:威胁性情绪面孔刺激对正常人脑的激活主要表现为左侧杏仁核、额叶、颞叶等多个脑区的协同加工机制。     

基于脑电信号溯源分析的音乐类型对学习记忆影响的研究

音乐在日常生活中充当着重要的角色,它对学习认知活动的影响受到越来越多学者的重视。在无音乐、古典音乐、摇滚音乐等3种背景音乐下,对20名被试记忆单词的脑电实验,采用sLORETA溯源方法对脑电数据进行分析,并采用统计非参数映射方法(SnPM)对3种溯源结果进行两两对比分析。结果发现,不同音乐类型下的事件相关电位(ERP)源主要分布在额叶和颞叶。其中,无音乐状态下P300溯源结果主要分布在额叶和左侧大脑的颞叶部分,古典音乐和摇滚音乐状态下P300溯源结果主要分布在额叶和右侧大脑的颞叶部分。对溯源结果进行统计分析,发现不同音乐类型下的ERP源电流密度两两之间均有显著性差异(P<0.05),其中:无音乐和古典音乐两种情形相比,差异主要集中在颞叶;无音乐和摇滚音乐两种情形相比,差异主要集中在颞叶和额叶;古典音乐和摇滚音乐两种情形相比,差异主要集中在额叶和部分枕叶。对行为学数据进行统计分析发现,无音乐状态下被试记忆单词的正确率均值约为91.00%±0.64%,古典音乐状态下约为86.00%±0.45%,摇滚音乐状态下约为80.00%±0.24%。研究结果表明,音乐对大脑产生的刺激,可能会减少大脑用于当前认知加工过程时的资源,降低学习记忆的效率。     

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。     

Activation of brain regions using task-state FMRI in patients with mild traumatic brain injury: a meta-analysis

Activation likelihood estimation meta-analysis was performed to examine the activation characteristics of cognition-related brain regions in patients with mild traumatic brain injury (mTBI). The databases PubMed, Ovid, Cochrane Library, Google Scholar, CNKI, WFSD, and VIP were systematically searched. The software Ginger-ALE 3.0.2 was used for coordinate unification and meta-analysis. Seven studies with a total of 314 subjects were included. Meta-analysis results indicated that compared with healthy subjects, mTBI patients had enhanced activation in the left anterior angular gyrus, left occipital joint visual, left midbrain, right temporal angular gyrus, right cerebellar tonsil, left frontal insula, and right inferior frontal gyrus. mTBI patients had attenuated activation in the right dorsolateral prefrontal lobe, left cerebellar anterior lobe, left dorsolateral prefrontal lobe, right middle frontal gyrus, right posterior cingulate gyrus, left joint visual, left supramarginal gyrus, left middle frontal gyrus, right precuneus, left dorsolateral prefrontal cortex, right frontal eye field, right lower parietal gyrus, corpus callosum, right frontal pole region, and left prefrontal lobe. Further joint analysis revealed that the dorsolateral prefrontal lobe of the right middle frontal gyrus was a region of attenuated co-activation. The dorsolateral prefrontal lobe of the right middle frontal gyrus showing attenuated activation was the main brain region distinguishing mTBI patients from healthy subjects. Cognitive deficits could be associated with attenuated activation in the dorsolateral prefrontal lobe of the right middle frontal gyrus, which could be due to a decline in the recruitment ability of the neural network involved in controlling attention.     

原发性失眠患者大脑背外侧前额叶的异常静息态功能连接

目的:利用功能连接方法观察原发性失眠患者静息态下的背外侧前额叶的异常功能连接。方法:采集33 例原 发性失眠患者以及33 例年龄、性别和受教育程度相匹配的健康对照的功能磁共振图像,以背外侧前额叶为感兴趣区 域,与全脑其他体素进行功能连接分析,得到两组之间功能连接的差异脑区,再对异常功能连接脑区与临床的量表分 数做相关分析。结果:与对照组相比,发现失眠患者左侧背外侧前额叶与左侧枕下回、右侧枕下回、右侧枕中回、右侧 颞叶、左侧额中回,左侧额下回以及右侧梭状回之间的功能连接增强（P<0.05,体素簇个数≥100,FDR校正）,与左侧前 扣带皮层、右侧海马旁回、右侧脑岛、右侧背外侧额上回、右侧顶上回、右侧中央后回以及右侧中央前回之间的功能连 接减弱（P<0.05,体素簇个数≥100,FDR校正）。并且左侧背外侧前额叶与左侧枕叶下回的功能连接值与睡眠状况自评 量表分数成正相关（P=0.035）。结论:原发性失眠患者背外侧前额叶与大脑多个脑区出现异常的功能连接,可能为理 解原发性失眠患者的神经机制提供一些新的影像学依据。     

LORETA analysis of three-dimensional distribution of δ band activity in schizophrenia: relation to negative symptoms

We sought to determine if altered electroencephalography (EEG) activities, such as delta band activity, in specific brain regions are associated with psychotic symptoms. Data were obtained from 17 neuroleptic-naive patients with schizophrenia and age- and sex-matched 17 healthy control subjects. Low Resolution Brain Electromagnetic Tomography (LORETA) was used to generate current source density images of delta, theta, alpha, and beta activities. Localization of the difference in EEG activity between the two groups was assessed by voxel-by-voxel non-paired t-test of the LORETA images. Spearman's correlation coefficient was obtained to relate LORETA values of EEG current density in brain regions showing a significant between-group difference and psychopathology scores. Delta band activity, represented by LORETA current density, was greater for patients in the following areas; the left inferior temporal gyrus, right middle frontal gyrus, right superior frontal gyrus, right inferior frontal gyrus, and right parahippocampal gyrus. LORETA values for delta band activity in the above five brain regions were negatively correlated with negative, but not positive symptoms. The results of this study suggest the role for electrophysiological changes in some of the brain regions, e.g. prefrontal cortex, in the manifestation of negative symptoms.     

利用脑局部一致性方法对儿童全身强直发作性癫痫的研究

目的　应用静息态功能磁共振局部一致性方法研究儿童全身强直发作性癫痫患者脑区异常活动,探讨其发生的病理生理机制。 方法　对8例儿童全身强直发作性癫痫患者和30例正常儿童进行磁共振扫描,并计算全脑局部一致性的值,进行组间比较并研究局部一致性与病程的相关性。 结果　与对照组相比,癫痫组ReHo值增高的脑区为大脑深部核团（扣带回,丘脑,楔前叶等）,运动相关脑区,额下回,枕叶,颞叶和小脑;ReHo值降低的脑区为双侧额中回、右侧颞中回、左侧颞上回、双侧中央后回、左侧舌回。全身强直发作性癫痫与病程呈正相关的脑区为左侧楔前叶、左侧顶上小叶、右侧中央前回、右侧中央后回;与病程呈负相关的脑区为右侧楔前叶、右侧角回、中央旁小叶。 结论　局部一致性分析方法可以有效地反映癫痫患者异常的神经功能变化,有助于发现强直发作性癫痫发生的病理生理机制。     

Frontal and temporal lobe sources for a marker of controlled auditory attention: the negative difference (Nd) event-related potential

Frontal and temporal lobe sources for electrical activity associated with auditory controlled attention (negative difference, Nd) were sought for comparison with those reported to arise from the earlier detection of stimulus-change (mismatch negativity, MMN: Jemel et al. 2002). In two sessions a month apart (T1 and T2), 14 subjects were presented with a 3-tone oddball passively, then as a discrimination task. In EEG recordings (32 sites), Nd was calculated by subtraction of the event-related potential elicited by a non-attended stimulus from that after the same frequency-deviant as target. Putative generators in the 180-228 ms latency-range were modelled with brain electrical source analysis and mapped to the modified Montreal brain-atlas. Initial T1-analyses located bilateral Nd dipoles in the superior temporal gyrus (BA22) and the dorsolateral prefrontal cortex (BA8). Re-test allowed estimates of the temporal and spatial extension of activity. Peak activity occurred 14 ms later. Step-by-step analysis showed that the best spatial fit for the inverse-solutions extended 3-6 mm from the point sources, but for temporal lobe sources this increased 15 mm caudally. The right mid-frontal source (BA10) was rostral and ventral from that in the left superior frontal gyrus (BA8). T1 and T2 dipole strengths were well correlated. Nd measures of controlled attention localised to areas associated with sustained attention, problem-solving and working-memory. Temporal lobe sources were later and more posterior and medial than for automatic change-detection. Frontal Nd sources were more dorsal on the right and more rostral on the left than MMN dipoles reported for the right inferior frontal and left anterior cingulate. The sequence of information processing is reviewed.     

糖尿病视网膜病变患者自发活动性异常的脑区与MoCA的相关性研究

目的 基于静息态功能磁共振局部一致性技术探讨糖尿病视网膜病变患者局部脑区一致性的改变及与认知关系.方法 选择27例糖尿病视网膜病变(DR)及与之年龄、性别、受教育年限相匹配的单纯糖尿病(N-DR)患者27例,均进行实验室检查、蒙特利尔量表(MoCA)检测及头颅磁共振扫描.利用多元回归分析及Pearson回归分析观察临床变量与活动性异常活动脑区ReHo值之间的关系.结果 相对于N-DR,DR患者在左小脑后叶、右额叶/额中回/内侧回、右枕叶/楔叶/距状回、左颞叶/上/中回、右边缘叶/后扣带回、左顶叶/中央后回ReHo值降低;在左额叶/眶部额上回、左顶叶/楔前叶ReHo值增强.而且MoCA量表评分与颞叶及楔前叶异常活动的脑区存在相关性.降低的枕叶距状回及颞叶中回与糖化血红蛋白呈负相关,增强的眶额叶与糖化血红蛋白呈正相关.结论 糖尿病视网膜病变患者存在多个脑区活动性异常的表现,且这些局部异常活动的脑区与认知功能及糖化血红蛋白存在相关.     

不同年龄段成人大脑皮质厚度偏侧性的MRI研究

目的 探讨不同年龄段成人大脑皮质厚度的偏侧性差异。方法 前瞻性研究。2017年9月—2018年12月寿光市人民医院CT磁共振室招募右利手汉族21~80岁的健康志愿者360人,分为青年组(21~40岁)、中年组(41~60岁)、老年组(61~80岁)三个年龄段组,采用3.0 T MR对志愿者行颅脑扫描,获取原始数据。使用FreeSurfer脑成像软件分析,获得左右大脑半球、各感兴趣区脑回皮质的厚度。观察不同年龄组左右大脑半球的皮质厚度是否存在偏侧性。观察不同年龄组间,各脑回的皮质厚度是否存在偏侧性,对有偏侧性的脑区计算侧化指数;统计有偏侧性的脑区的数量及偏侧程度。结果 青年组全脑、左右大脑半球皮质厚度分别为(2.506±0.027)mm、(2.508±0.015)mm、(2.504±0.015)mm,中年组分别为(2.372±0.012)mm、(2.372±0.007)mm、(2.373±0.008)mm,老年组分别为(2.264±0.021)mm、(2.264±0.015)mm、(2.263±0.014)mm。同一年龄组中,左、右大脑半球皮质厚度差异均无统计学意义(P值均＞0.05)。不同年龄组间,全脑、左右大脑半球的皮质厚度均随着年龄的增加逐渐减少,差异均有统计学意义(F=64.907、34.843、34.863,P值均＜0.01)。青年组、中年组、老年组大脑皮质厚度的偏侧性及侧化指数各不相同:3组中出现了侧化区域的保留(如外侧枕回、舌回、后扣带回、内嗅皮层等)、增加(如额下回三角部、中央前回、颞下回、颞极等)及减少(如额上回、额下回岛盖部、中眶额回、楔叶、前扣带回等)的现象;中年组侧化脑区数量多于青年组、老年组,呈倒“U”型模式;部分脑区皮质厚度偏侧性贯穿三个年龄段,但其偏侧程度有着明显的差异(外侧枕回、舌回呈现“大-小-大”模式,而后扣带回、内嗅皮层呈现“小-大-小”模式)。结论 成人大脑左右半球皮质厚度是不对称的,大脑皮质厚度的偏侧性及偏侧程度随年龄的变化而呈现不同模式的改变,为神经行为、神经生理疾病的认知提供了新的视角。