基于不同连接模式构建外侧顶叶和颞叶脑图谱

发布时间：2018-05-13 08:30

本文选题：连接模式 + 外侧顶叶　；参考：《电子科技大学》2014年博士论文

【摘要】：人脑是自然界最复杂的系统之一。通过研究大脑的组织形式来研究其功能将极大地提升我们对人脑的认识。最近的研究表明,人脑的功能主要由其外在的连接模式所决定。因此,基于不同的连接模式来细分大脑可以更好的刻画功能的分离与整合。在本论文中,主要研究了基于连接模式构建外侧顶叶和颞叶脑图谱及其应用。首先,为了更好的分割复杂的顶下小叶,引入了谱聚类与边加权相结合的无监督聚类算法来分割顶下小叶。尽管顶下小叶是一个非常复杂的区域并且参与到各种不同的认知功能,研究发现基于解剖连接模式分区的结果和基于细胞构筑分区的结果具有很好的一致性。为了刻画每个子区的连接模式,提出了基于坐标的荟萃分析方法来定义目标区来确定每个子区的连接指纹图。同时,采用了静息态的功能连接分析方法来刻画每个子区参与的主要皮层网络。其次,为了确定位于颞叶后侧的威尔尼克区解剖边界,研究中首先基于不同的解剖连接模式将传统的威尔尼克区细分成不同的子区,然后基于静息态功能连接确定每个子区的功能网络识别出语言相关的功能子区。最后,基于共激活网络、行为分析和术中电刺激技术来验证静息态功能连接分析的发现。我的研究发现威尔尼克区主要位于颞叶的后侧颞上回,并不包括颞顶联合区。颞顶联合区主要参与到社会认知功能中。基于连接模式分区的方法,第一次给出了位于颞叶后侧的威尔尼克区的后侧解剖边界的准确定义。解决了威尔尼克区到底在哪这个争论很久的问题。此外,在以前大量的研究中,研究功能结构一致性主要考察有功能连接的区域是否有结构连接或结构连接强度和功能连接强度的关系。为了探索大脑区域是否具有功能结构的一致性,在本研究中,基于不同的连接模式包括解剖连接、静息态功能连接和任务态共激活连接模式来同时分割顶上小叶,发现基于三种不同的连接模式分区可以得到一致的分割结果。而且分区的结果和细胞构筑的分区模式也很相似。我的研究表明,顶上小叶具有一致的结构和功能拓扑图。同时该研究结果表明人脑中存在一个基本的组织形式来决定人脑的功能和结构。然后,我将新构建的脑图谱运用到认知神经科学的研究中。在人脑中有两个明显偏侧化的系统,一个是语言系统,一个是视空间注意系统。为了研究视空间注意偏侧化的神经解剖学基础,我首先基于不同的解剖连接模式分割顶上小叶,并将分割后的子区作为经颅磁刺激(TMS)的靶区。其次,通过TMS技术来模拟对后侧顶上小叶的虚拟损伤,从而来探索其在损伤条件下对视空间注意的行为的影响,随后,基于弥散磁共振成像技术来研究后侧顶上小叶和额顶网络以及与对侧的后侧顶叶皮层的连接。最后,基于相关分析来确定哪些连接和视空间注意的行为表现相关。我们的研究发现顶上小叶和额中回,额下回以及对侧后侧顶叶皮层的连接与视空间注意的行为显著相关。此外,不平衡的解剖连接构成了不对称的视空间注意的解剖学基础。最后,此前的大量研究主要关注注意处理的高级处理网络之间的相互作用而忽略了高级皮层区对低级感知皮层区的影响和视空间注意偏侧化的关系。先前的研究表明视空间的选择性注意的反馈偏差信号可以改善视觉皮层对相关的刺激及其属性的感知。而这种反馈偏差信号主要起源于高级的皮层区例如额叶和顶叶。但是这种偏差信号和视空间注意的偏侧化的关系并不清楚。为了探索自上而下的功能连接和视空间注意偏侧化的关系,在我们的研究中,我们首先基于TMS研究了短暂抑制高级皮层区顶上小叶的活动来探讨其对行为的影响。其次确定了自上而下的功能连接和行为表现的关系。我们发现顶上小叶和初级视觉皮层V1的功能连接和行为表现显著相关。而和V2,V3,V4的连接没有发现明显的相关性。我们的研究表明自上而下的功能连接偏差会造成视空间注意的不对称性,而且注意可以修饰V1区的活动。我们的研究构建了人脑外侧顶叶和颞叶的脑图谱并探索了该脑图谱的应用,为以后更好的理解和认识人脑的功能提供了新的证据,为以后的研究提供了重要的参考信息。
[Abstract]:In order to determine whether the brain region has functional structure consistency , it is found that the Wilnick region is based on the connection mode .

【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：R445.2

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