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  • 基于互相关方法的磁刺激穴位对亚健康失眠者的脑网络分析

    作者:吴霞;于洪丽;丁为国;郑威;陈静;魏丽

    亚健康失眠严重影响人们的身心健康、生活质量和工作效率.针灸对失眠具有良好的治疗效果,但存在不易量化等问题.磁刺激与电刺激的神经机理相似,同时磁刺激具有更突出的优点.本文对亚健康失眠者进行了磁刺激穴位实验,采用互相关算法对实验中采集的脑电信号进行了关联特性分析,构建了静息态和磁刺激后的脑功能网络,并对脑功能网络的特征参数进行了研究.结果表明:磁刺激穴位后,互相关系数在大脑额叶、枕叶、颞叶和顶叶区域均发生了显著性变化(P﹤0.05);刺激后的脑功能网络平均度、聚类系数和全局效率均升高,平均路径长度减小,"小世界"属性增强.结果说明磁刺激穴位后亚健康失眠者大脑内部区域连接性和信息交流得到改善.

  • 针刺肺经对大脑自发神经活动低频振荡振幅的影响

    作者:周友龙;苏程果;刘守芳;靳翔愚;段艳利;陈晓燕;赵树华;王权亮;党长林

    目的 观察针刺手太阴肺经腧穴引起的大脑自发神经活动低频振荡振幅(amplitude of low frequency fluctuations,ALFF)变化,初步探索手太阴肺经的脑功能网络.方法 运用功能磁共振成像(functional magnetic resonance imaging,fMRI)技术,对16名健康志愿者进行纯静息态扫描(Rest1,R1)和针刺左侧手太阴肺经全经腧穴后留针状态扫描(acupuncture,AP).对采集的fMRI数据均进行个体ALFF图像计算.结果 R1状态下,右侧楔前叶、左侧顶下小叶、双侧额中回、双侧颞上回、左侧额下回、左侧额上回、左侧额内侧回等脑区表现出显著的ALFF增强.AP状态下,ALFF显著增强的脑区出现在右侧楔前叶、双侧额上回、小脑、双侧额中回、右侧额内侧回等.与R1状态比较,针刺手太阴肺经使ALFF在右侧胼胝体下回、右侧额下回显著增强,而在右侧中央后回、左楔叶、左侧颞上回、左侧颞中回等脑区则显著降低.结论 针刺肺经腧穴会显著改变大脑皮层固有活动状态,尤其是右侧半球的胼胝体下回、额下回等区域ALFF显著增强.

  • 基于白质纤维束的胶质瘤患者脑功能网络分析

    作者:朱威州;陶玲;钱志余;丁尚文;胥传健

    目的 复杂网络理论揭示了人脑结构和功能网络中的很多拓扑属性,通过基于白质纤维束的脑功能网络建模方法分析胶质瘤患者功能网络变异特性.方法 首先基于matlab平台利用spm8数据包对数据进行预处理,然后采用磁共振白质纤维束和小世界网络理论对20例正常人和20例神经胶质瘤患者进行脑功能网络建模.通过对脑功能网络连接度、簇系数和平均路径等参数分析,研究胶质瘤患者小世界拓扑属性.结果 对比正常人,被试神经胶质瘤患者脑功能网络遭到破坏,患者脑网络的小世界属性及网络容错能力明显下降,信息传输大的脑功能区区域发生转移,平均路径在额中回、旁中央小叶、顶叶等区域出现异常.结论 胶质瘤患者脑功能网络变异明显,小世界属性显著降低.

  • 基于锁相值和图论的脑功能网络特征提取方法

    作者:李明爱;南琳;孙炎珺

    目的 为了研究大脑运动想象时脑功能网络的状态变化,并区分运动想象任务,本文提出一种基于锁相值和图论的脑功能网络特征提取方法.方法 首先获取Mu节律和Beta节律的运动想象脑电信号(motor imagery electroencephalography,MI-EEG),计算任意两导相同节律MI-EEG之间的锁相值;然后分别构建两个节律的脑功能网络,并提取6种全局网络特征参数,对其归一化处理后进行串行融合获得特征向量;后以支持向量机(support vector machine,SVM)作为分类器,采用10折交叉验证法,在BCI Competition III Data Sets IIIa数据集上对两种运动想象任务进行分类.结果 相比于其他脑网络特征提取方法,本文方法获得了较高的识别率,高识别率和平均识别率分别达到100.00%和83.33%.结论从脑功能网络的角度,通过构建Mu节律和Beta节律两个运动节律MI-EEG的脑功能网络,提取多个反映大脑网络整体信息的特征,相对于构建单一运动节律MI-EEG的脑功能网络,提取单个网络特征参数,能够有效改善运动想象任务的识别效果,为MI-EEG信号的特征提取方法提供了一种新的思路.

  • 静息态脑功能网络的小世界属性研究

    作者:郁芸;钱志余;陶玲;俞宙;宋健太

    人脑是一个复杂的网络,不同的功能区域相互作用、相互协调.本文综述了静息态脑功能网络的小世界属性研究方法,首先介绍了基于图论的复杂网络模型的基本概念和特征度量,然后介绍了基于功能磁共振成像数据构建脑功能网络的方法,后分析了构建的脑功能网络的小世界属性.

  • 静息态脑功能网络分析的假设驱动和数据驱动方法综述

    作者:杜宇慧;桂志国;刘迎军;陈芳芳

    基于功能磁共振成像的研究已发现在脑区之间存在低频波动一致的脑功能网络.脑功能网络有助于认识脑功能和诊断神经精神疾病,而脑功能网络分析方法在其中具有重要地位.本文首先综述了假设驱动和数据驱动进行脑功能网络分析的两类方法,接着对常用的基于感兴趣区、基于体素、基于独立成分分析、基于主成分分析和基于聚类方法的原理、优缺点做了详细介绍,并着重阐述了近提出的组信息指导的独立成分分析方法,及基于半监督学习技术的感兴趣区选择方法,后对改进方向进行了展望.

  • 磁刺激光明穴的脑电响应的脑功能网络构建与分析

    作者:邢阳阳;耿跃华;张欣;于洪丽;徐桂芝

    经颅磁刺激技术与中医穴位刺激相结合的研究和应用,近年来已经取得一定进展,图论理论在脑科学研究领域中也进行一些探索,这些理论和技术的交叉与结合将为神经磁刺激技术的应用和脑科学的研究开启新的方向.利用互相关方法对磁刺激光明穴和假穴的脑电信号进行了两两通道间的线性时域关联特性分析,得出各通道间脑电数据的相关数量关系,并且以相关矩阵的形式表示,通过阈值大小的设定获取邻接矩阵,分别构建磁刺激光明穴与磁刺激假穴实验状态下脑电信号的脑功能网络图.结果发现,磁刺激光明穴的脑功能连接相比于磁刺激假穴的脑功能连接在枕叶(视觉联络区)、额叶区显著增多.利用基于图论的复杂网络理论,对所构建的脑功能网络特性参数进行参数比较和统计学分析.磁刺激光明穴使得脑功能网络发生变化,主要包括网络平均度增大、聚类系数增大、特征路径长度减小、全局效率和局部效率提高、小世界属性增强,并且这些差异经过统计学检验在均值差值上都有量化体现,通过统计检验发现磁刺激光明穴引起的脑功能网络参数的改变具有显著性差异(P<0.05).研究提示,磁刺激光明穴相比磁刺激假穴,可以提高脑功能网络的全局效率和局部效率,缩短信息传播路径,使各个脑区之间的信息传递更加高效,为磁刺激技术施加于穴位改善神经功能提供一定的理论依据.

  • 磁刺激穴位对大脑功能网络的影响

    作者:尹宁;徐桂芝;于洪丽;周茜;郭磊

    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

    作者:于洪丽;徐桂芝;付灵弟;翟越

    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.

  • 基于信息流增益算法的脑运动功能康复效果评价研究

    作者:闫铮;俞谢益;吴畏

    近年来有学者提出构建主动意愿驱动的脑-机交互式康复训练方法,这将有助于提高中风后康复训练的效果.研究发现,随着训练的累积,患者的在线准确率逐步提高,然而这并不能直接反映患者自身运动功能的恢复情况.借助于在线记录的脑电图(EEG)数据,通过离线分析,寻找中风患者经康复训练后大脑运动功能康复效果的客观评价参数.为此,使用经典想象运动(MI)作为训练范式.在线分类方法采用广泛认可和使用的共空间模式(CSP)结合线性分类器(LDA)的方法,离线分析方法则采用脑功能连接网络信息流增益地形图来评估大脑运动认知功能的改善.3名正常受试参与实验用于验证在线算法,与中风患者的结果进行对照分析.一名中风后上肢功能障碍患者进行了12d,连续测试,临床量表显示其训练前后的评分分别为9分和21分.与之相应的分析结果不仅表现在准确率的提高上,信息流增益地形图显示随着训练天数的增加,脑信息交互枢纽位置发生明显迁移,逐渐趋近于正常人的模式,具体表现在从训练前的强偏侧性变为了顶叶集中的模式.该结果提示,基于网络计算得到的信息流增益参数或可作为康复效果客观评价的一种新手段.

  • 强迫症患者的静息态脑功能网络脑电图研究

    作者:雷辉;樊洁;周晟;董姣姣;朱熊兆

    目的:探索强迫症患者的静息态脑功能网络特征.方法:纳入符合美国精神障碍诊断与统计手册第4版强迫症诊断标准的门诊患者62例,以及性别、年龄和受教育程度相匹配的正常对照36例.采用耶鲁-布朗强迫量表(Y-BOCS)、贝克抑郁量表(BDI-Ⅱ)、状态-特质焦虑问卷(STAI)评估强迫症患者强迫、抑郁和焦虑症状.所有被试进行静息态脑电波采集,分析5个频段[δ(1 ~4 Hz)、θ(4 ~8Hz)、α(8~15 Hz)、β(15 ~30 Hz)、γ(30 ~48 Hz)]的脑功能网络拓扑属性,其网络属性参数包括标准化的集群系数(Cnml)、标准化的短路径长度(Lnml).结果:在脑电波测查中,5个频段中标准化的集群系数(Cnml)组间差异均无统计学意义(均P>0.05),当固定阈值cost=12%时,在δ、α、以及β频段,强迫症患者组的标准化的短路径长度(Lnml)小于正常对照组[δ:(1.4±0.2)VS.(1.5±0.2);α:(1.3±0.2) vs.(1.4±0.2);β:(1.4±0.2)vs.(1.5±0.2);均P<0.05].在强迫症患者组中,所有5个频段条件下,其网络属性参数和与Y-BOCS总分和分量表分之间的相关系数和偏相关系数均无统计学意义(r =0.00~0.24).结论:本研究显示强迫症患者的脑功能网络在δ、α和β频段可能存在“小世界”网络属性的异常.

  • 强迫障碍患者静息态脑功能网络节点中心度的异常

    作者:陈云辉;李平;崔光成;王玉花;孙正海;孟鑫;崔红升;胡强;梁雪梅

    目的:应用基于体素的节点中心度(degree centrality,DC)方法探讨强迫障碍患者静息态下脑功能网络连接属性的改变.方法:纳入符合美国精神障碍诊断与统计手册第4版修订版(DSM-IV-TR)强迫障碍诊断标准的30例门诊和住院患者,以及30名性别、年龄和受教育程度相匹配的健康对照.采用耶鲁-布郎强迫量表、汉密顿抑郁量表、汉密顿焦虑量表评估强迫障碍患者强迫思维和强迫行为以及抑郁焦虑症状.所有被试进行全脑静息态功能磁共振成像扫描,采用DPARSFA分析软件计算被试的DC值.结果:与正常对照相比,强迫障碍患者右侧眶额回[(-0.22±0.45)vs.(-0.57 ±0.22)]和左侧前扣带回[(0.14±0.48) vs.(-0.21±0.33)]的DC值升高(P <0.001);右侧岛叶的DC值降低[(-0.12±0.37)vs.(0.35±0.54)] (P<0.001);右侧眶额回的DC值与耶鲁-布郎强迫量表总分正相关(r =0.68,P<0.05).结论:静息状态下,大脑执行控制网络和突显网络重要节点/脑区连接属性的异常可能与强迫障碍的病理生理机制有关.

  • 执行功能对脑卒中后运动恢复的影响及其机制研究进展

    作者:邹淑怡;温红梅

    执行功能是大脑的高级认知功能之一,脑卒中患者执行功能障碍的发生率较高。执行功能障碍是影响脑卒中后运动功能恢复的重要因素之一,可能涉及运动学习、姿势控制等。执行功能训练可以促进脑卒中患者运动功能的恢复,其机制与涉及多个脑区的脑功能网络有关。

  • 经颅直流电刺激对小意识状态患者脑功能网络的即刻效应研究

    作者:赵敬璞;倪莹莹;林瀚波;刘慧华;吕晓;董军涛;庄志强;燕铁斌

    目的:探讨经颅直流电刺激(tDCS)对小意识状态(MCS)患者静息态脑功能网络功能连接强度(FCS)的影响.方法:纳入11例符合MCS诊断标准的患者,其中男9例,女2例;脑外伤10例,脑出血1例;平均年龄37.27±8.36岁,平均病程3.36士0.12个月.所有患者入组前均给予1次静息态功能性磁共振(rs-fMRI)扫描,随后固定tDCS的电极,阳极固定在左侧前额叶背外侧区,阴极固定在眶上区,并按照下列顺序进行研究.首先给予单次安慰tDCS刺激(20min),单次安慰刺激完成后进行第2次rs-fMRI扫描,然后给予单次真tDCS刺激(20min),单次真tDCS刺激结束后进行第3次rs-fMRI扫描,每次给予rs-fMRI评估同时应用昏迷恢复量表修订版(CRS-R)进行测评.结果:与治疗前比较,单次安慰tDCS治疗后各静息态脑功能网络功能连接强度差异无显著性意义(P>0.05);单次真tDCS治疗后听觉网路(右侧颞下回)、额顶网络(左侧角回及颞叶后部)的功能连接强度(FCS)显著增强(P<0.05).单次真tDCS与单次安慰tDCS比较,默认网络(右侧楔前叶)、额顶网络(右侧角回、右侧中央后回)、感觉运动网络(双侧辅助运动区)功能连接强度显著增强(P<0.05).结论:经颅直流电刺激对静息态脑功能连接产生显著影响,双侧大脑半球感觉运动网络、左侧额顶网络功能、意识水平相关的默认网络关键节点(右侧楔前叶)功能连接强度增强,可能是这种干预促进患者意识水平恢复的神经机制.

  • 非流畅性失语症脑功能网络分析

    作者:林枫;江钟立;程少强;祁冬晴;吴婷;向伟华;高婧

    目的:为非流畅性失语症建立图片命名任务的脑功能活动网络模型并与健康对照比较,分析失语症患者的脑功能网络特征.方法:非流畅性失语症患者和健康对照者各5例,接受图片命名任务下的脑磁图检测.以脑磁图的信号检测位点为节点,位点间的加权相延迟指数的去偏二乘估计值为连线权重,分别为命名任务的五个时间段构建脑网络.通过与基线水平进行比较,采用自举法重采样技术,在99%置信水平上进行检验,终确定需要保留的连线.网络模型建成后,对患者和对照组进行参数计算和可视化分析.结果:健康受试在显示与图片命名任务预期相符的双枕叶和左侧额颞叶网络结构以外,还在400-600ms的音声组构阶段呈现的右脑为主的同步活动.失语症在命名任务的各个时间段,都呈现节点地位的扁平化和模块度下降,并且存在中线附近的联系强化和反应模式的迟滞.结论:①右脑同步功能活动参与了常人的图片命名过程.②失语症患者的脑功能网络倾向于围绕中线部位发生重组.③以语言任务为基础的脑磁图网络建模方法可用于失语症脑功能重组研究.

  • 脑卒中患者大幅度运动状态下的大脑网络拓扑属性研究

    作者:陈蕊;李春光;苏敏;徐嘉诚;石国强;万丹晔;高保帅

    目的:分析有利于表征运动功能强弱的网络参数,为客观评价脑卒中患者的运动功能恢复提供参考.方法:应用fNIRS采集7例右脑卒中患者在指鼻运动过程中的大脑血红蛋白信息,然后进行功能网络建立,分析患者随着运动功能的恢复网络拓扑属性的变化规律.结果:①脑功能网络的连接数在患病40天左右呈下降趋势,之后呈上升趋势;②主运动皮质(M1)的连接数在患病初期明显减少,后期相应的聚类系数变大;③前期SMA、PMC等局部区域聚类系数随患病天数逐渐增大,转折点之后又逐渐减小.结论:①脑功能网络参数有先减小后增大的趋势,转折点一般在40天左右,很可能与介入治疗及展开康复训练的时间有关;②脑功能区域尤其是M1区域的网络参数更有利于表征运动功能的强弱;③SMA、PMC等区域在患病初期可能承担着代偿作用,后期代偿逐渐减弱.结合全局网络参数和局部参数的相对变化,有利于为客观评估运动能力提供参考依据.

  • 人脑连接组学在神经外科中的应用进展

    作者:张艳阳;余新光

    人脑连接组学利用神经影像和电生理技术从宏观层面构建人脑结构和功能连接网络,结合图论的分析方法,刻画脑网络的拓扑属性,进而理解大脑进行信息处理的工作机制[1-2].

  • 动态静息态脑功能连接在神经精神疾病中的应用

    作者:施若洋;周滟

    功能磁共振成像(functional magnetic resonance imaging, fMRI)采用血氧水平依赖(blood oxygen level dependent,BOLD)法测量脑活动变化时产生的血流动力学和代谢改变来间接反映神经元活动,这项无创性的成像方法已经在神经精神疾病的研究中得到了广泛应用。1995年,Biswal等[1]首次证实了在静息态状态下,双侧感觉运动皮层间的BOLD信号存在较强的功能连接。自此,静息态脑功能连接(resting state functional connectivity,RSFC)分析方法已被广泛应用于精神分裂症[2]、创伤后应激综合征[3]、阿尔茨海默病(Alzheimer's disease,AD)[4]、癫痫[5]等神经精神疾病的研究。静息态脑功能成像假设在成像期间所收集信号处于恒定状态,RSFC的运算方法也更类似于模糊地平均化了受检者扫描期间的动态脑功能活动[6-7]。近年研究发现RSFC存在周期性的强度和方向的变化[7-10]。本研究限定检索年限为1980年至2015年5月,以“dynamic resting state functional connectivity”、“dynamic”AND“RSFC”为关键词和“Mental Disorders”、“Substance-Related Disorders”、“Mental Disorders Diagnosed in Childhood”、“Delirium, Dementia, Amnestic, Cognitive Disorders”、“Nervous System Diseases”为Mesh主题词在PubMed检索,得到35篇文献。本文对动态RSFC涉及的基本概念及其在神经精神疾病中的应用进行综述。

  • 基于序统计量相关分析的静息态大脑语言功能连接网络的时间可靠性及偏侧化研究

    作者:师雪姣;常春起;胡南;孙兵

    目的 基于MRI技术,采用基于序统计量相关系数法的脑功能连接网络分析方法研究静息态下语言网络活动情况,并探讨其时间可靠性和功能偏侧化,为静息态语言网络的临床研究提供理论基础.资料与方法 对25例正常志愿者进行3次静息态功能MRI扫描,32位Matlab 7.11.0及DPARSF软件进行数据处理,选取大脑左半球Broca和Wernicke两个语言脑功能区域为感兴趣区,采用序统计量相关系数法分析受试者的语言网络功能连接性.结果 基于种子分析方法的功能连接图,得到受试者的不对称指数图和组内相关系数图.采用序统计量相关系数法分析静息态语言网络的功能连接情况与传统相关系数法分析的结果相似度极高,该方法可用于类似网络功能连接情况的研究.结论 静息态大脑语言功能网络的时间可靠性为语言疾病的临床研究提供一定的参考价值,因语言网络功能偏侧化异常而引起的语言疾病或精神性疾病的临床诊疗,可借鉴静息态语言网络的功能偏侧化及其时间可靠性情况.

  • 重性抑郁患者电休克治疗前后脑默认网络的静息态功能磁共振研究

    作者:史丹丹;陈莉;罗天友;马超豪;刘丹

    目的 采用静息态功能磁共振(rfMRI)技术研究首发未治疗重性抑郁患者电休克治疗前后脑默认网络的功能连接改变情况,初步探讨电休克治疗重性抑郁症的脑神经机制.资料与方法 收集2014年4月-2015年5月在重庆医科大学附属第一医院诊断为重性抑郁症的患者24例,并分别于电休克治疗前后进行rfMRI扫描及24项汉密尔顿抑郁量表(HDRS24)测试.应用独立成分分析法分别筛选出电休克治疗前后静息态默认网络成分,并分析组间差异.分别提取治疗前后默认网络功能连接差异脑区的功能连接强度值,并与前后2次HDRS24评分进行相关性分析.结果 重性抑郁患者电休克治疗后HDRS24评分显著低于治疗前,差异有统计学意义(t=13.975,P<0.05);与治疗前相比,治疗后默认网络中左侧角回功能连接增强(P<0.01,clusters>10),左侧颞中回、右侧后扣带回及左侧前额叶内侧功能连接减低(P<0.01,clusters> 10);重性抑郁患者电休克治疗前及治疗后默认网络功能连接差异脑区的功能连接强度与前后2次的HDRS24评分均无显著相关(P>0.05).结论 首发未治疗重性抑郁患者经电休克治疗后默认网络功能连接发生部分逆转,推测为电休克治疗重性抑郁症的重要脑神经机制.

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