应用功能磁共振研究学习对复杂加法的影响

目的:应用功能磁共振(fMRI)对复杂加法的脑功能区进行研究,并分析学习记忆对复杂加法的影响。材料和方法:20名年轻成人右利手正常志愿者参加实验,任务采用组块设计,应用AFNI软件进行数据分析和功能定位,并比较学习前后的脑区激活结构。结果:在未学习复杂计算任务中,两侧枕叶视区、两侧额中回、两侧额叶内侧前部及中部(辅助运动区)、两侧额下回、左侧中央前回、两侧楔前叶、两侧顶间沟周围脑区、两侧顶下小叶、小脑出现激活。学习后复杂加法任务所显示的激活区域有:两侧枕叶视区、两侧额中回、左侧额下回、左侧中央前回、两侧辅助运动区、两侧顶上小叶和顶下小叶、两侧楔前叶。比较学习前后的脑区激活结构,学习前右侧额下回、左侧扣带回后部、左侧顶间沟周围脑区、左侧颞中回激活明显强于学习后;而学习后两侧楔前叶、两侧缘上回及右侧角回的激活相对增强。结论:学习能对复杂加法计算时神经网络功能活动方式产生影响,主要反映在前额叶和顶叶等与工作记忆相关脑区激活的改变上。     

步进式视觉累加实验(PVSAT)功能磁共振研究

目的:利用功能磁共振成像(fMRI)技术探讨步进式视觉累加实验(PVSAT)在人脑的作用部位及其意义.方法:12例健康志愿者完成以步进式视觉累加实验(PVSAT)作为刺激模式(包括计算、工作记忆和注意力几个方面的认知功能模式)、采用组块设计(block)的fMRI检查,经SPM2软件处理获得脑功能图像.结果:PVSAT试验中健康志愿者的双侧顶上小叶区、顶下小叶区及额上回、额中回可见激活,而优势半球(左侧)较对侧激活区稍大、强度稍高;左侧额下回和扣带回可见激活;双侧枕叶视觉皮层区有明显激活;小脑亦可见少量激活.结论:PVSAT脑内激活区主要在额顶叶,fMRI可显示脑内激活区,对脑功能的深入研究有重要价值.     

珠心算儿童在额顶叶激活的fMRI研究

目的应用功能磁共振成像(fMRI)研究接受过和未接受过珠心算训练的儿童在进行加法和乘法时额顶叶激活区的差别,初步分析珠心算在儿童脑开发中的作用。方法 分别对24名接受过3年珠心算训练和12名未接受珠心算训练的儿童在加、乘计算和数物对照判断实验时进行BOLD-fMRI,应用SPM2软件对原始图像进行数据处理,获取执行不同任务的脑功能图。结果训练组的正确率均明显高于未训练组,平均反应时均短于未训练组。珠心算组与未训练组在进行计算时额顶叶的激活区有明显的不同,珠心算组比未训练组在前额叶的激活脑区明显减少(P0.05),而且顶叶的激活主要在顶上小叶后部/楔前叶,未训练组主要在顶下小叶。结论珠心算涉及多个脑功能区,各功能区可能在整体配合下完成任务,增强了特定脑区对信息的加工能力,有效提高脑区的利用效率,在儿童脑开发中起了重要的作用。     

数字计算相关脑功能区定位的fMRI研究

目的 采用fMRI技术对数字计算相关的脑功能区进行定位,初步分析各脑功能区在数字计算中的作用。资料与方法 应用GE公司1．5T磁共振全身扫描仪对28名右利手志愿者进行TlWI和组块设计的数字默读、简单计算和复杂计算fMRI实验。采用SPM99软件进行数据分析和脑功能区定位。结果 数字默读实验脑激活区为左额下回后部、左角回、双侧额内回。简单计算和复杂计算均可见左侧前额皮层、双侧运动前区／中央前回、额下回后部、额内回、扣带回前部、颞下回后部、顶下小叶激活。右前额皮层激活仅见于复杂计算,复杂计算各脑区激活明显强于简单计算。结论 fMRI可对计算相关脑功能区进行定位。数字计算涉及多个脑功能区,各功能区可能在整体配合下完成任务,其中顶下小叶可能起核心作用。工作记忆在计算中也发挥重要作用。     

数字计算相关脑功能区偏侧化现象fMRI研究

目的 采用磁共振功能成像（fMRI）技术观察计算相关脑功能区的偏侧化现象,判断功能区偏侧化现象与利手因素及数字任务类型之间的关系,并对其原因进行初步分析。资料与方法 对7名左利手和25名右利手志愿者进行简单计算、复杂计算和数字位置判断实验。应用组块设计模式,采用GE 1．5T磁共振扫描仪,对所有志愿者行T1WI和fMRI。采用SPM99软件进行数据分析和脑功能区定位,记录各脑区激活像素数,计算偏侧化指数（LI）,利用LI评价脑功能区的偏侧化现象。结果两组志愿者在执行三种任务时额叶功能区均以利手对侧激活占优势;顶下小叶偏侧化程度较低,但均以左侧激活略明显。在执行简单计算和复杂计算时,右利手组前额皮层、运动前区LI大于左利手组,额下回后部LI小于左利手组,顶下小叶偏侧化程度两组接近。两组中,与简单计算任务相比,执行复杂计算任务时前额皮层、运动前区和顶下小叶的LI均下降,而额下回后部LI增加。结论 fMRI可以检测数字计算相关的脑功能区的偏侧化现象,偏侧化现象与利手因素和任务类型有关。     

对人脑执行功能激活区域间关系的因果分析研究

目的 探讨任务状态下注意网络中执行功能的脑激活状态,以及激活区域间的因果关系.方法 利用GE公司Signa1.5T磁共振成像系统,采用注意网络实验范式,对15例（男性8例,女7例）健康受试者在任务态下进行功能磁共振扫描,根据激活位置选取感兴趣区,利用系数Granger因果分析方法计算每两个感兴趣区之间的Granger因果关系,生成Granger因果数据,利用SPSS 18.0软件对所得数据进行统计分析.结果 被试的行为学数据符合实验需要,激活区域为前扣带回、背外侧前额叶皮质、右顶上小叶、右顶下小叶.Granger因果分析结果显示前扣带回与背外侧前额叶皮质构成因果关系,背外侧前额叶皮质、右顶上小叶、右顶下小叶构成因果关系并形成单向回路.结论 在注意网络实验范式下,执行功能是由前扣带回、背外侧前额叶皮质、右顶上小叶、右顶下小叶共同参与完成的,其中前扣带回主要功能为发现冲突,而背外侧前额叶及其所形成的单向环路主要功能为解决冲突.     

注意缺陷多动障碍儿童语义工作记忆的功能MRI研究

目的 研究注意缺陷多动障碍（ADHD）儿童在语义工作记忆任务下不同脑区的功能状态。方法 ADHD儿童与正常学龄儿童各9名，分别进行行为学评估和功能MR（MR）扫描，刺激任务采用区组（BLOCK）设计的倒退N计数（N—BACK）模式下语义工作记忆任务。MR扫描采用GE3．0 T MR记录提取阶段大脑的反应。结果 ADHD儿童在语义工作记忆任务下激活普遍低于正常组，在1-BACK任务中双侧额中回、额下回、双侧顶上小叶、顶下小叶、右基底节激活低于正常组，而在2-BACK任务中双侧额中回、额下回、双侧顶上小叶、左侧顶下小叶、右基底节及前扣带回激活低于正常组。结论 ADHD儿童的工作记忆功能区包括双侧背外侧前额叶及双侧顶叶存在功能低下，在高负荷的2-BACK任务下并有执行功能区（前扣带回）的激活降低。     

视觉刺激下心算减法与乘法相关皮层的fMRI研究

目的研究正常成年人在执行减法与乘法任务时的脑功能状态及激活模式。方法对13例右利手正常青年志愿者分别给予组块设计的减法和乘法2种实验任务,同时运用1.5T的Marconi磁共振成像系统采集其脑部的血氧水平依赖性功能成像(BOLD-fMRI)数据。运用SPM99软件包进行t检验统计学处理,以获取执行不同任务与静息状态对比的脑功能图像。结果减法任务中,明显激活左侧额中回(MFG)、额下回(IFG)、顶上小叶(SPL)、顶下小叶(IPL)、角回(AG)、颞上回(STG),右侧MFG、SPL、IPL以及两侧视觉联合皮质、两侧小脑半球。乘法任务中,明显激活左侧额上回(SFG)、MFG、IFG、SPL、AG,右侧SPL,以及中央前回(PCG)、两侧视觉联合皮质。结论(1)额前区、顶叶、颞枕交界区参与计算并对应工作记忆、数量操作、视空间注意等作用机制;(2)小脑参与个体的数字计算的认知活动。     

国人汉字书写神经基础的脑功能成像

目的:利用功能磁共振成像技术(fMRI),研究正常国人汉字书写功能的神经基础.材料和方法:采用GE公司Signa1.5T磁共振成像系统,对10名健康右利手母语为汉语的志愿者进行默读、复杂对指运动、抄写三个任务期间的功能活动进行了全脑扫描.数据经过空间平滑、头动矫正、卷积分析等处理,获得抄写减去默读、抄写减去对指之后脑功能激活图,统计出两者间共同的激活区.结果:主要共同激活区位于额顶叶皮质,包括左侧额中回,双侧顶上小叶,双侧顶下小叶,两侧额内侧回,左侧中央前、后回.结论:汉字的书写是双脑协同的过程,右侧大脑半球对汉字的书写尤其重要;书写功能涉及较多的皮质及皮质下结构,利用功能磁共振成像可以揭示这些结构在书写过程中的作用.     

学龄儿童数字计算的fMRI研究

目的应用功能磁共振成像(fMRI)技术,研究学龄儿童在执行计算任务时的脑功能状态及激活模式。方法对12名儿童进行加、减、乘、除计算和数物对照判断实验。采用组块设计模式,静息组块与刺激组块交替出现,循环3次。设备为Siemens公司Trio3.0T磁共振扫描仪及头部正交线圈,采用EPI序列进行BOLD脑功能磁共振成像。应用SPM2软件进行数据处理和脑功能区定位。结果4种计算实验均可见双侧额中回、右侧顶下小叶、右侧舌回和双侧小脑半球激活。加、减、除法计算中还引起右侧顶上小叶激活。右侧梭状回激活见于加、乘和除法计算。结论fMRI可以对儿童计算方面的脑功能区进行定位。儿童计算过程的优势半球有别于成人,大脑的右侧半球在儿童的计算中可能发挥着主要作用。     

首发精神分裂症药物治疗前后的fMRI研究

目的:探讨首发精神分裂症患者治疗前后倒背数字作业测验(BDST)fMRI脑内激活区的特点.方法:符合ICD-10精神分裂症诊断标准的首发患者及正常志愿者各18例,以BDST作为刺激任务,进行fMRI检查,氯丙嗪治疗后的患者中9例再次接受fMRI检查.结果:在BDST的fMRI检查中,对照组的左侧额上回、双侧额中回、左侧额下回、左侧中央前回、左侧顶上小叶、左侧缘上回、左侧颞下回及左侧枕颞外侧回等脑区均有明显激活;而首发精神分裂症患者的左侧额上回、左侧额下回及双侧顶叶后下部等脑区激活低下.9例用氯丙嗪治疗后的患者左侧额上回及左侧额下回的激活低下明显改善(P＜0.05).结论:fMRI不仅可以为首发精神分裂症患者的临床诊断提供可靠的诊断依据,而且还能为精神分裂症临床药物疗效的评价提供了一个新的客观指标.     

Functional MRI approach for assessing hemispheric predominance of regions activated by a phonological and a semantic task

This fMRI study performed in healthy subjects aimed at using a statistical approach in order to determine significant functional differences between hemispheres and to assess specialized regions activated during a phonological and during a semantic task. This approach ("flip" method and subsequent statistical analyses of the parameter estimates extracted from regions of interest) allows identifying: (a) hemispheric specialized regions for each language task [semantic (living categorization) and phonological (rhyme detection)] and (b) condition-specific regions with respect to paradigm conditions (task and control). Our results showed that the rhyme-specific task regions were the inferior frontal (sub-region of BA 44, 45) and left inferior parietal (BA 40, 39) lobules. Furthermore, within the inferior parietal lobule, the angular gyrus was specific to target (rhyming) items (related to successfully grapho-phonemic processing). The categorization-specific task regions were the left inferior frontal (sub-region of BA 44, 45) and superior temporal (BA 22) cortices. Furthermore, the superior temporal gyrus was related to non-target (non-living) items (correlated to task difficulty). The relatively new approach used in this study has the advantage of providing: (a) statistical significance of the hemispheric specialized regions for a given language task and (b) supplementary information in terms of paradigm condition-specificity of the activated regions. The results (standard hemispheric specialized regions for a semantic and for a phonological task) obtained in healthy subjects may constitute a basement for mapping language and assessing hemispheric predominance in epileptic patients before surgery and avoiding post-surgical impairments of language.     

Functional MR Imaging of Working Memory in the Human Brain

Objective

In order to investigate the functional brain anatomy associated with verbal and visual working memory, functional magnetic resonance imaging was performed.

Materials and Methods

In ten normal right handed subjects, functional MR images were obtained using a 1.5-T MR scanner and the EPI BOLD technique. An item recognition task was used for stimulation, and during the activation period of the verbal working memory task, consonant letters were used. During the activation period of the visual working memory task, symbols or diagrams were employed instead of letters. For the post-processing of images, the SPM program was used, with the threshold of significance set at p < .001. We assessed activated brain areas during the two stimulation tasks and compared the activated regions between the two tasks.

Results

The prefrontal cortex and secondary visual cortex were activated bilaterally by both verbal and visual working memory tasks, and the patterns of activated signals were similar in both tasks. The superior parietal cortex was also activated by both tasks, with lateralization to the left in the verbal task, and bilaterally without lateralization in the visual task. The inferior frontal cortex, inferior parietal cortex and temporal gyrus were activated exclusively by the verbal working memory task, predominantly in the left hemisphere.

Conclusion

The prefrontal cortex is activated by two stimulation tasks, and this is related to the function of the central executive. The language areas activated by the verbal working memory task may be a function of the phonological loop. Bilateral prefrontal and superior parietal cortices activated by the visual working memory task may be related to the visual maintenance of objects, representing visual working memory.     

多语种者脑语言活动区的功能磁共振成像研究

目的利用血氧水平依赖性功能磁共振成像(BOLD-fMRI)探讨维吾尔族维-汉-英多语者接受三种语言刺激任务时,大脑语言功能区激活的异同。资料与方法 20名健康维吾尔族维-汉-英多语者行fMRI检查,受试者均在3～5岁开始学习汉语,汉语通过中国高等汉语水平考试汉八级(HSK)。开始学习英语的年龄在10～12岁之间,英语水平全部通过国家大学英语4～6级考试。BOLD-fMRI检查采用组块设计,受试者分别接受维语、汉语及英语认知任务的视觉刺激并进行默读,所得图像数据经SPM5脑功能处理软件处理,生成脑激活图并进行分析,组间数据采用多样本的方差分析。结果三种语言共同激活了双侧额中回和额下回(BA 9、BA 46、47)、左侧颞中回(BA 18)、双侧中央前回(BA 4)、双侧梭状回(BA 37)、左侧顶上下小叶(BA 7/40)、双侧枕中回(BA 19)。不同语言任务时右侧颞上回、颞中回(BA 18、BA 38),左侧楔前叶(BA 19),右侧舌回(BA 18)、右侧顶上下小叶(BA 7/40)、双侧的额内侧回、左侧海马旁回、基底节区(豆状核、尾状核)及小脑扁桃体有散在激活。汉语及英语刺激任务时各脑叶激活强度大于维语,三者间有统计学差异。三种语言任务的优势半球均为左侧大脑半球。结论维吾尔族多语者给予母语、汉语和英语刺激时,三种语言有共同的脑激活区,处理汉语及英语刺激任务时脑激活区激活强度及范围大于母语,三种语言刺激时大脑的偏侧化程度无差异。     

肝硬化患者认知控制的fMRI研究

目的 利用功能磁共振成像(fMRI)技术探讨肝硬化患者认知控制功能的神经学机制. 资料与方法 搜集14例肝硬化患者和14名正常志愿者进行研究.采用改编的Stroop任务进行组块式设计fMRI,利用统计参数图(SPM99)软件进行图像分析.所有检查完毕后,对受试者进行行为学测试,记录测试的总反应时间以及错误数. 结果 患者组执行两试验的反应时间均长于正常对照组(P=0.001;P<0.001),执行颜色命名试验的错误数高于认字试验(P＝0.000),执行颜色命名试验时的错误数高于正常对照组(P＝0.001).肝硬化患者执行简单的认字任务时双侧前额叶及顶叶多个脑区激活增加.随着冲突强度增加,肝硬化患者扣带回、双侧前额叶、顶叶以及颞叶梭状回激活减少. 结论 肝硬化患者存在认知控制功能的障碍,而扣带回-前额叶-顶叶-颞叶梭状回网络的异常是肝硬化患者认知控制功能障碍的神经基础.     

正常老年人视空间任务的fMRI研究

目的　探讨正常老年人进行fMRI实验的可行性及视空间任务的激活脑区。方法　对 11例正常老年志愿者进行视空间任务的fMRI实验 ,以SPM99作后处理显示激活脑区。结果　 11例被试的视空间任务均完成较好 ,激活区域主要集中在左侧顶内沟周围皮质、左前额叶的背外侧皮层和双侧枕叶 ,任务相关的特定区域为左侧顶上小叶。结论　老年人进行fMRI实验具有可行性 ,左侧顶上小叶为视空间信息加工的特异性脑区     

电针正常人阴陵泉穴的脑fMRI研究

目的通过功能磁共振成像(fMRI)研究电针右侧阴陵泉和口面部非穴位点时诱发的脑活动区,比较其异同,推测阴陵泉特异性激活区,探讨与临床疗效的相关性。资料与方法采用组块刺激模式,电针右利手健康志愿者的右侧阴陵泉(5名)和面部非穴位点(5名),对全脑行平面回波血氧水平依赖功能磁共振成像(BOLDfM-RI)和高分辨率三维T1解剖像,用SPM2软件进行统计学预处理,然后将统计参数图叠加到三维解剖图像。结果阴陵泉组5名受试者统计学分析后实验显示不同脑区信号升高和/或降低;信号增高见于右枕叶、右海马、双侧第二躯体感觉区、左顶上小叶;信号降低见于双侧颞下回和右楔前叶;信号呈双向变化见于双侧前额叶。面部非穴位组5名显示的脑激活区与之较相似,其中信号增高区域见于双侧中央后回、双侧前额叶、双侧颞上回、双侧岛叶和右枕叶;信号降低区域见于双侧前额叶、双侧枕叶、楔前叶和左顶上小叶。结论电针阴陵泉未见明显特异性脑活动,大脑在针灸阴陵泉促进排尿的临床实践中的作用较局限。