静息状态功能磁共振图像的瞬态同步性分析

发布时间：2020-04-29 03:08

【摘要】：基于静息状态功能磁共振成像(resting-state fMRI)的人脑功能研究是当前人脑功能研究的热点之一。这些研究大多数是从功能整合的角度研究脑区之间的功能连接,也就是考察静息状态fMRI信号中低频成分(也称慢波振荡)的同步性(相关性)。这种功能连接分析是针对全fMRI时间序列进行的,因而不利于反映人脑功能网络的动态特性。为突破前人基于全fMRI时间序列进行功能连接分析的局限,本研究引入瞬态同步性的概念,基于静息状态下功能磁共振图像,分析人脑功能网络的动态特性,也即瞬态同步性。本论文主要的内容包括以下几个方面： (1)基于目前静息状态功能磁共振成像的人脑功能研究的现状,提出开展瞬态同步性研究的必要性,介绍了最近两年在基于静息状态功能磁共振成像开展人脑功能网络动态特性研究方面的进展。 (2)基于静息状态fMRI图像,采用AAL模板划分脑功能区,并依照模板提取功能区内所有体素的平均时间序列,用两个脑功能区时间序列同时大于特定阈值的时间点数衡量两个脑功能区的瞬态同步性强弱,得到瞬态同步性较强的脑功能区对。与前人基于全fMRI时间序列的结果进行对照,发现双侧楔前叶、双侧扣带中部、以及左侧额下回岛盖区和左侧额下回三角部这三对脑区一直是瞬态同步性非常强的,这说明基于瞬态同步性的研究结果与目前该领域的研究成果相一致。 (3)考虑一个脑功能区如果与很多其它功能区存在瞬态同步性的话,那么这个脑功能区可能对人脑功能具有重要意义。鉴于此,作者基于上述的瞬态同步性分析结果,找出瞬态同步性较强的脑功能节点,并与前人基于全fMRI时间序列的结果进行对照,发现楔前叶在瞬态同步性意义下也是人脑关键功能节点,这一结果进一步证实了楔前叶是静息态下人脑的一个关键节点。 (4)基于瞬态同步性的研究结果,采用层次聚类、K-均值聚类和模糊K-均值聚类这三种聚类方法,构建了人脑功能网络,并与前人基于全fMRI时间序列的结果进行对照。本研究结果说明人脑的瞬态活动仍是依照网络的模式进行的。综上所述,本研究采用基于静息状态fMRI信号的瞬态同步性得到了与前人研究结果类似的脑区对、关键脑功能节点和脑功能网络,这些结果表明瞬态同步性分析可以作为全fMRI时间序列分析的有效补充。此外,需要指出的是基于瞬态同步性分析方法得到的结果与基于全fMRI时间序列功能连接分析得到的结果并不完全相同,这些差异一方面说明瞬态同步性分析可能发现基于全fMRI时间序列分析所不能获取的脑功能信息,另一方面也提示这些差异背后的神经机制还需要继续深入研究。
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：R445.2;TP311.13

【参考文献】