基于加窗动态时间序列分析的运动员大脑可塑性研究
发布时间：2021-06-26 08:17
近年随着脑科学和人工智能技术的快速发展,科学家迫切想要对大脑有更深层次的了解,脑可塑性的研究也变得越来越热门。运动员长期进行着有规律的训练,具有良好的专业技能,为研究大脑可塑性提供了理想样本。目前关于运动训练对大脑功能组织的时间动力学的认识仍然有限,本文将以不同训练阶段的小球类运动员为载体,结合大脑连通性和神经元自发活动,基于滑动窗相关法从时间尺度动态探究大脑可塑性,同时用信息熵理论对滑窗法的参数选取进行了讨论。主要工作如下:1.对小球类专业运动员、学生运动员和健康对照组的功能磁共振成像数据计算动态功能连接密度。利用方差分析、k-means聚类、马尔可夫链等方法对其进行分析,结果发现三组被试在双侧眶部额下回、右侧舌回、双侧中央后回、左侧中央旁小叶存在显著差异,同时专业运动员在大多数差异区功能连接密度的时间变异性有回归到健康被试水平的趋势。表明小球类运动训练会对大脑造成可塑性变化,同时不同训练阶段引起的动态脑适应波动具有差异性。2.对乒乓球专业运动员、大学生运动员和普通对照组的功能磁共振成像数据进行动态低频振荡振幅计算,方差分析结果显示在左侧小脑8区和左侧颞中回有显著差异,并且呈现出大学...
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
大脑fMRI时域信号不能否认目前这些静态分析带来的阶段性成果，为了能有更近一步的发现，如
第二章基于动态功能连接密度方法的脑可塑性研究11k为矩阵行数，即窗的个数slides，x(i)为11()()kjjxixik==（2-7）表示该矩阵第i列元素的均值，()jxi表示矩阵第j行第i列元素，j=1，2，…，k，i为1到n的整数，此处n为全脑体素个数。方差的结果生成一个行向量，每个元素表示对应列的方差，这个行向量便是我们最终所求的动态指标dFCD，计算示意图如图2-1所示。图2-1dFCD计算流程示意图在用到滑动窗相关法时会涉及到窗宽及步长两个参数，目前学者们对此还没有一个统一的标准，Leonardi等人[50]曾指出窗宽选择时遵循min1wf（2-8）原则上可以得到较为稳定的动态结果。Shakil等人[51]选择25TR、50TR、100TR和200TR（TR=645ms，fmin=0.016Hz）窗宽进行研究，也赞同Leonardi的观点；Savva等人[52]选用20s（约28TR）至150s（约208TR）之间的14个窗口大小（TR=720ms，fmin=0.0067Hz），步长为10s（约14TR），结果表明当窗宽大于120s（约167TR）时重测分析可重复性更高；Petridou等人[53]在检查了40、50、60、120、180s（20、25、30、60、90TR）的窗宽后，选用了50s（25TR）的窗口（fmin=0.02Hz，TR=2000ms），步长为4s（2TR）；Li等人[22]在计算dFCD时参照Leonardi观点选用了50TR的窗宽及10TR的步长（TR=2000ms，fmin=0.01Hz），同时验证了10TR至90TR的窗宽以及1TR和5TR的步长的结果，不同窗宽结果显示当窗宽大于50TR时，验证结果具有更多的重复区域，三个不同步长的结果相对来说差别较校综上所述，
第二章基于动态功能连接密度方法的脑可塑性研究192.4结果2.4.1三组被试间的动态功能连接密度差异图2-2所有时间窗功能连接密度的平均分布图图2-2分别展示了三组被试组的fMRI数据在计算dFCD过程中生成的所有时间窗的FCD平均值，并通过除以全脑均值以获得标准化数据后进行呈现。结果显示前额叶皮质、感觉运动皮质和枕叶在三组中都有较高的FCD值。图2-3三组被试dFCD方差分析差异图
【参考文献】：
期刊论文
[1]舞蹈运动员大脑感知运动系统的功能特征——一项静息态功能磁共振研究[J]. 赵琦,陆颖之,王莹莹,周成林. 中国运动医学杂志. 2017(12)
[2]基于局部一致性方法的小球类运动员脑可塑性变化研究[J]. 陶中平,高晴,余意,陈华富. 成都体育学院学报. 2017(06)
[3]脑科学与类脑研究概述[J]. 蒲慕明,徐波,谭铁牛. 中国科学院院刊. 2016(07)
本文编号：3250985
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
大脑fMRI时域信号不能否认目前这些静态分析带来的阶段性成果，为了能有更近一步的发现，如
第二章基于动态功能连接密度方法的脑可塑性研究11k为矩阵行数，即窗的个数slides，x(i)为11()()kjjxixik==（2-7）表示该矩阵第i列元素的均值，()jxi表示矩阵第j行第i列元素，j=1，2，…，k，i为1到n的整数，此处n为全脑体素个数。方差的结果生成一个行向量，每个元素表示对应列的方差，这个行向量便是我们最终所求的动态指标dFCD，计算示意图如图2-1所示。图2-1dFCD计算流程示意图在用到滑动窗相关法时会涉及到窗宽及步长两个参数，目前学者们对此还没有一个统一的标准，Leonardi等人[50]曾指出窗宽选择时遵循min1wf（2-8）原则上可以得到较为稳定的动态结果。Shakil等人[51]选择25TR、50TR、100TR和200TR（TR=645ms，fmin=0.016Hz）窗宽进行研究，也赞同Leonardi的观点；Savva等人[52]选用20s（约28TR）至150s（约208TR）之间的14个窗口大小（TR=720ms，fmin=0.0067Hz），步长为10s（约14TR），结果表明当窗宽大于120s（约167TR）时重测分析可重复性更高；Petridou等人[53]在检查了40、50、60、120、180s（20、25、30、60、90TR）的窗宽后，选用了50s（25TR）的窗口（fmin=0.02Hz，TR=2000ms），步长为4s（2TR）；Li等人[22]在计算dFCD时参照Leonardi观点选用了50TR的窗宽及10TR的步长（TR=2000ms，fmin=0.01Hz），同时验证了10TR至90TR的窗宽以及1TR和5TR的步长的结果，不同窗宽结果显示当窗宽大于50TR时，验证结果具有更多的重复区域，三个不同步长的结果相对来说差别较校综上所述，
第二章基于动态功能连接密度方法的脑可塑性研究192.4结果2.4.1三组被试间的动态功能连接密度差异图2-2所有时间窗功能连接密度的平均分布图图2-2分别展示了三组被试组的fMRI数据在计算dFCD过程中生成的所有时间窗的FCD平均值，并通过除以全脑均值以获得标准化数据后进行呈现。结果显示前额叶皮质、感觉运动皮质和枕叶在三组中都有较高的FCD值。图2-3三组被试dFCD方差分析差异图
【参考文献】：
期刊论文
[1]舞蹈运动员大脑感知运动系统的功能特征——一项静息态功能磁共振研究[J]. 赵琦,陆颖之,王莹莹,周成林. 中国运动医学杂志. 2017(12)
[2]基于局部一致性方法的小球类运动员脑可塑性变化研究[J]. 陶中平,高晴,余意,陈华富. 成都体育学院学报. 2017(06)
[3]脑科学与类脑研究概述[J]. 蒲慕明,徐波,谭铁牛. 中国科学院院刊. 2016(07)
本文编号：3250985
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