首页 > 文献资料
-
动态因果模型的基本原理及其在脑功能磁共振成像中的应用
当前对人脑各功能区间的动态功能连接和整合问题的研究日趋深入、广泛.大脑作为一个非线性动态系统,由于多因素间的相互影响.单一的分析方法难以对其复杂的认知过程进行充分解释.以往局限于简单的脑功能定位的研究方法存在其局限性,无法适应当前研究的需要.开展对有效连接的研究有助于深入理解人脑在系统水平上的动态运作方式,是目前乃至今后认知神经科学的重要发展方向.在此背景下,作为评价有效连接的一种新方法,动态系统的数学模型--动态因果模型正被广泛关注,并将在基础研究、临床应用、特别是神经传导通路方面获得广泛应用.
-
抑郁症患者情绪处理早期皮质下通路异常动态效能连接
目的：探究抑郁症患者和健康人在情绪处理过程中早期皮质下通路是否受到负性情绪刺激影响，以及抑郁症患者情绪处理早期皮质下通路是否存在异常。方法利用脑磁图检测19例抑郁症患者（抑郁症组）和17名相匹配的健康对照者（对照组）在识别负性情绪面孔时的脑活动。选取丘脑、初级视觉皮质、梭状回、颞下回、杏仁核、眶额回作为感兴趣脑区，0~100、0~150、0~200 ms分别为感兴趣时间窗，建立感兴趣模型。通过动态因果模型及贝叶斯模型方法得出优模型。在优模型下，用非参数检验方法比较2组的效能连接差异。结果贝叶斯模型选择结果显示，对照组在0~100 ms时受到情绪刺激的影响，而抑郁症组在150~200 ms时受到情绪刺激的影响。在0~100 ms时，抑郁症组左侧初级视觉皮质到眶额回调制连接显著下降（P=0.01），右侧丘脑到眶额回的固有连接下降（P=0.04）。在0~150 ms时，抑郁症组右侧初级视觉皮质到眶额回的固有连接显著增强（P=0.01）。在0~200 ms时，抑郁症组左侧丘脑到眶额回调制连接下降（P=0.04），右侧丘脑到杏仁核固有连接显著下降（P=0.04）。结论抑郁症患者情绪处理早期阶段不同于健康人，处于动态变化过程，且视觉皮质与眶额回之间的相互作用在情绪处理早期便出现异常。
-
基于动态因果模型的视觉工作记忆任务脑效应网络研究
目的 从多通道脑电(electroencephalographys,EEGs)的效应连接角度,探究工作记忆的脑网络机制.方法 收集15名健康志愿者的32通道脑电数据,通过源定位确定视觉工作记忆任务的激活脑区,在此基础上进行动态因果模型(DCM)分析,计算各连接的超越概率,构建工作记忆脑效应网络.结果 双侧顶叶(PAR)到同侧背外侧前额叶(DLPFC)和双侧顶叶(PAR)到同侧额中线皮层(MFC)连接的超越概率大于其它连接.模型中正向连接簇的超越概率EP_forward大于反向连接簇的超越概率EP_backward和横向连接簇的超越概率EP_lateral(P＜ 0.01).结论 视觉工作记忆过程中,双侧顶叶与同侧背外侧前额叶、额中线皮层之间有信息交流,顶叶皮层的信息流向前额叶皮层.
-
有效连接分析在脑功能磁共振数据中的发展和应用
大脑是一个高度复杂的神经网络系统,随着磁共振成像技术的快速发展,目前研究逐步深入到人类大脑并行神经网络和不同脑区间的信息流,以更全面深入地探索脑功能机制.有效连接分析是近年来在脑功能网络方面的一个研究热点.对人脑功能网络进行有效连接分析,可能对神经精神疾病的病理机制和脑功能异常状态下的功能逻辑有着更好的理解.本文着重对有效连接的几种经典方法(包括结构方程模型、多变量自回归模型、格兰杰因果分析和动态因果模型)的算法原理、存在的问题、算法比较、新发展及在大脑功能磁共振成像数据中的应用做简要介绍.
-
基于动态因果模型研究盐酸哌甲酯对大脑默认网络效应连接的调制作用
本文基于静息态功能磁共振成像研究18名健康男性大学生志愿者在服用盐酸哌甲酯药物后大脑默认网络的效应连接变化.应用动态因果模型方法分析比较在服用安慰剂和盐酸哌甲酯药物两种条件下静息态默认网络的效应连接的区别.静息态的动态因果模型分析以文献研究提供的网络模型为先验基础,将低频波段信号(0.01～0.08 Hz)作为默认网络的驱动输入,再根据盐酸哌甲酯药物对节点间不同连接的调节作用设计32种动态因果可能性模型,终通过拟合分析和贝叶斯模型选择得到优模型及模型参数.结果表明,在静息条件下默认网络的内侧前额叶到后扣带回、两侧顶下小叶到内侧前额叶以及右侧顶下小叶到后扣带回的效应连接分别表现为促进状态,而左侧顶下小叶到后扣带回却表现为抑制连接.进一步地,根据盐酸哌甲酯药物与安慰剂条件的连接参数的配对统计比较发现,盐酸哌甲酯显著调节右侧顶下小叶到内侧前额叶皮质的连接(t=2.724,P=0.016),使其由弱促进状态转变为抑制状态,但对其它连接无显著影响.本研究结果表明,盐酸哌甲酯药物对正常志愿者大脑静息态默认网络的效应连接具有显著的调制作用.
关键词： 默认网络 盐酸哌甲酯 动态因果模型 静息态功能磁共振成像 -
抑郁症患者识别喜悦表情前额叶-杏仁核优效能连接模式探究
目的 探究抑郁症患者在识别喜悦表情时前额叶-杏仁核优效能连接模式,并以此探讨抑郁症前额叶-杏仁核情绪加工可能的异常机制.方法 利用脑磁图检测20例抑郁症患者及20例相匹配的健康对照者在识别动态面部表情时的脑部反应.通过动态因果模型方法选出优模型,并比较抑郁症组及对照组的效能连接变化.结果 贝叶斯模型选择结果显示,总体优模型的特征是背外侧前额叶、前扣带回、杏仁核两两存在自上而下的调节连接,模型超越概率为0.41.优模型中固有连接水平出现组间差异,在固有连接水平上,抑郁症组右侧杏仁核-前扣带回的前向连接显著减弱(t=-2.50,P=0.016),前扣带回-背外侧前额叶的前向连接显著增强(t=2.37,P=0.022),杏仁核-背外侧前额前向连接显著增强(t=2.10,P=0.04).结论 抑郁症患者右侧半球自下而上的固有连接异常,可能与抑郁症患者负性偏向有关；而抑郁症患者处理喜悦面孔时前额叶—杏仁核调制连接并未出现明显异常.
-
抑郁症患者执行控制脑皮质网络损害的脑磁源性研究
目的 探究抑郁症患者在识别悲伤表情时执行控制网络中脑区的相互作用机制,并以此探讨抑郁症患者悲伤情绪处理异常的可能机制.方法 利用脑磁图(MEG)检测20例抑郁症患者及20例相匹配的健康对照者在识别动态面部表情时的脑部反应.根据既往先验知识,选取的感兴趣脑区包括初级视觉皮层、眶额回、背外侧前额叶、前扣带回建立竞争模型.通过动态因果模型方法选出优模型,并比较抑郁症组与对照组的效能连接变化.结果 贝叶斯模型选择结果显示,优模型为模型1(模型超越概率为0.80);优模型特征为初级视觉皮层、前扣带回、眶额回、背外侧前额叶之间两两存在自下而上的调制连接.效能连接参数比较发现,在调制连接水平上,抑郁症患者左侧半球前眶额回到前扣带回及背外侧前额叶之间的效能连接显著性减弱(t=-2.93,P=0.0057;t=-2.73,P=0.0096).右侧半球眶额回到背外侧前额叶之间的效能连接显著性减弱,差异具有统计学意义(t=-3.01,P=0.0046).结论 抑郁症患者前额叶执行控制网络存在异常,眶额回与背外侧前额叶及前扣带回之间的效能连接减弱,这可能与抑郁症患者不能有效处理负性信息有关.
-
基于动态因果模型研究小脑在癫痫发作间期痫样放电中的作用
目的 采用脑电功能磁共振同步联合成像(electroencephalogram-functional MRI,EEG-fMRI)方法,观察癫痫发作间期痫样放电时脑活动情况,探讨小脑在痫样放电中的作用及神经机制.资料与方法 10例复杂部分性发作癫痫患者,行EEG-fMRI,以发作间期痫样放电的相关设计模式对功能磁共振成像(fMRI)数据进行分析,对比观察痫样放电引起的大脑皮层及小脑活动情况,采用动态因果模型(dynamic causal modelling,DCM),观察两者之间功能连接和因果关系.结果 发作间期痫样放电时,在大脑皮层广泛激活的基础上,小脑半球的代谢活动也明显增强,其中8例小脑的大激活点位于小脑半球皮层,2例位于小脑蚓部.皮层与小脑之间存在可靠的双向功能连接.结论 发作间期痫样放电时,大脑皮层中的癫痫灶通过皮层下的神经核团与小脑之间形成往返神经环路;小脑在癫痫的发放和传播中起重要的调节作用.
-
运用动态因果模型探究精神分裂症异常有效连接
目的:探讨精神分裂症患者异常的有效连接.方法:对25例精神分裂症患者和27例对照组进行N-back任务下的功能磁共振扫描,采用全脑连接和建立广义线性模型相结合,选取两组间有激活差异且存在连接差异的脑区为感兴趣区,加入到动态因果模型.结果:确定感兴趣区为左侧内侧前额叶、左侧后扣带回和左侧中扣带回,精神分裂症患者和对照组存在相反的有效连接.结论:两种方法结合更加客观的展示了精神分裂症患者前额叶有功能异常,可能与工作记忆下降有关;另存在方向相反的有效连接,提示患者的无意识“经验”存在缺陷,导致对中性事件产生错误的过多的归因.
-
基于DCM的减法运算脑功能效应连通性方法研究
动态因果模型(Dynamic causal modeling, DCM)是一种时空上可再生的网络模型,用来研究功能核磁共振中功能整合的因果关系,是效应连通性的分析方法,该方法是将实验设计中得到的激活区域时间序列加入到DCM模型中,实验任务的刺激响应作为对模型的扰动,利用DCM和贝叶斯估计计算出各神经元或者神经系统之间前后影响的因果关系,以及大范围的内在连接,然后利用贝叶斯因子对所设计各模型的参数做优化选择,从中选择出符合生理的佳模型.本文主要研究心算借位减法任务激活的左侧大脑区域,左侧顶上小叶、左侧顶下小叶和左侧额中回之间的效应连接,并得到符合生理意义的连接网络.
-
左侧额下回与辅助运动区在词语联想任务中的效应连接分析
目的 采用动态因果模型(dynamic causal model,DCM)研究左侧额下回与辅助运动区(supplementary motor area,SMA)在执行词语联想任务时的效应连接方式.方法 采用GE 1.5T Twin speed磁共振扫描仪对18例(男9例,女9例)健康被试者行功能磁共振扫描,实验内容为组块设计的词语联想任务.采用SPM8软件进行数据处理,根据激活结果分别选取每一被试者的左侧额下回和SMA,提取2个脑区的时间序列,然后在SPM8的DCM模块中进行建模和评估,后对入组的所有被试者进行组水平的贝叶斯模型选择,并计算相应的统计学参数.结果 18例中有1例因激活体积太小被排除,入组共17例(男8例,女9例).经贝叶斯模型选择后得到优模型,即SMA对左侧额下回有正的有效连接,而左侧额下回对SMA有负的有效连接,任务对SMA是正性作用,而对左侧额下回到SMA的连接为负性调制.结论 在执行词语联想任务时SMA主要通过与左侧额下回之间的正向效应连接发挥始动作用,而左侧额下回对SMA有负反馈作用,但这一作用受到任务的负性调制.
-
汉字阅读的语义神经回路及其与语音回路的协作机制
从神经网络的角度研究词汇阅读的大脑神经机制,需要揭示语义和语音神经回路的动态协作机制,而语义加工神经回路是探讨该问题的一个亟待解决的瓶颈问题.利用汉字表义的独特性,以形旁语义作用的神经机制为切入点,计划开展的4个fMRI实验拟探讨汉字阅读的语义神经回路及其与语音回路的动态协作机制.实验1利用多参数相关分析技术,识别与汉字语义和语音属性相关的功能脑区;实验2和实验3集中考察形旁语义加工的大脑神经机制,深入探讨形旁语义作用的实质,揭示汉字阅读中语义加工的神经回路;实验4通过建构汉字阅读的动态因果模型,考察在刺激驱动和任务调节下,阅读相关脑区联结模式的动态变化,阐明语义和语音神经回路的相互协作机制.研究结果将从跨语言的角度,阐明阅读神经网络的内部动态机制,为联结主义理论提供神经生理方面的直接证据;并为基于脑科学的教育教学和阅读障碍矫治等实践应用提供理论依据.
-
应用动态因果模型研究阅读神经网络背、腹侧通路的协作机制
在神经网络的新取向下，探讨阅读脑机制中背侧和腹侧通路的协作机制，是解决语言认知神经科学多个理论问题共同面临的焦点。本项目拟通过两个脑功能成像实验，建构汉字阅读的动态因果模型，系统地考察汉字阅读的神经网络，以及阅读网络中背、腹侧通路的协作机制。实验一利用快速适应实验范式的优点，识别和考察汉字阅读涉及的认知成分所对应的功能脑区，以及脑区联结形成的神经回路，并建构汉字阅读的动态因果模型；实验二进一步考察在刺激属性(语音和语义信息)和任务要求下阅读脑区的动态激活及相互作用。通过不同任务下的模型对比，重点探讨阅读网络的脑区联结模式变化，尤其是背、腹侧通路受刺激和任务影响时的协作机制。研究结果将为揭示阅读的神经生理模型、解决语言特异性脑区激活的争论等理论问题提供直接的证据，还能为语言教学、阅读障碍矫治、以及临床应用提供理论基础与指导。
