麻醉状态下脑活动的无尺度属性:一项探索性的功能磁共振研究

发布时间：2017-08-18 06:16

  本文关键词：麻醉状态下脑活动的无尺度属性:一项探索性的功能磁共振研究

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【摘要】：大脑活动的无尺度属性是近年来神经科学研究领域的一个热点。无尺度属性可通过时间序列的自相似性来体现,例如时间结构的长程相关性(long-range temporal correlations(LRTCs))。以往研究发现,自发脑活动的时间结构具有长程相关性,并且其长程相关的程度与该区域脑活动的时间变异性的大小存在相关性。然而,这种相关性的生理意义目前仍未知。另一方面,意识水平是否对这种相关性具有影响,尚待研究。本研究通过使用功能磁共振技术(fMRI),研究了在麻醉和清醒状态下,功能磁共振信号的长程相关性,以及其与信号的变异性之间的关系,并探究了这种长程相关性对于意识水平的影响。我们的数据表明:相对于清醒状态,麻醉状态下的脑活动长程相关性(通过幂率指数测得(Power-law exponent-PLE))和变异性(通过标准差(SD)测得)都显著降低。此外,在麻醉状态下,PLE和SD之间的相关性也消失了,而这种相关性在清醒状态下是显著的。最后,我们采用逻辑回归(LR)和受试者工作特征曲线(ROC),发现在判断被试的意识状态上,逻辑回归和ROC的结合能提供高于90%的判断准确率。综上所述,我们的研究第一次发现了在麻醉状态下的长程相关性的改变,以及其和变异性的失耦合。通过这个探索性的研究,我们认为自发脑活动的时间结构,如其长程相关性,以及其与时程的变异性的相关,可能对于大脑维持有意识的状态,具有一定的作用。
【关键词】：静息态 功能磁共振 意识 无尺度属性 麻醉
【学位授予单位】：杭州师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：R614;R445.2
【目录】：

• 致谢4-6
• 摘要6-7
• Abstract7-10
• 1 绪论10-21
• 1.1 功能磁共振研究简介10-11
• 1.1.1 功能磁共振介绍10
• 1.1.2 BOLD信号的原理10
• 1.1.3 静息态功能磁共振10-11
• 1.2 意识的神经科学简介11-17
• 1.2.1 意识定义11
• 1.2.2 麻醉的机制11-12
• 1.2.3 关于神经意识相关物的研究12-15
• 1.2.4 麻醉研究对意识诊断的临床意义15-16
• 1.2.5 麻醉对于意识模型的意义16-17
• 1.3 无尺度现象的研究现状17-21
• 1.3.1 无尺度现象定义17
• 1.3.2 无尺度现象的研究方法17-19
• 1.3.3 脑活动的无尺度现象研究19-20
• 1.3.4 脑活动的无尺度现象与意识之间的关系20-21
• 2 问题的提出21-23
• 3 实验方法和流程23-31
• 3.1 被试23
• 3.1.1 麻醉和清醒状态被试23
• 3.1.2 独立健康被试控制组23
• 3.2 麻醉和清醒被试组流程23-26
• 3.3 功能磁共振数据采集26
• 3.3.1 麻醉和清醒状态数据26
• 3.3.2 独立健康被试组26
• 3.4 磁共振数据预处理26-27
• 3.5 感兴趣区的定义27
• 3.6 幂律指数的计算27-28
• 3.7 BOLD信号的标准差(SD)计算28
• 3.8 逻辑回归(LR)和受试者工作特征曲线(ROC)分析28-29
• 3.9 弃一法测试29
• 3.10 统计分析29-31
• 4 结果31-37
• 4.1 麻醉状态下PLE和SD全局降低31-33
• 4.2 PLE和SD的相关分析33-34
• 4.3 使用PLE和SD来鉴别被试的临床上的意识状态34-37
• 5 讨论37-39
• 5.1 脑活动的长程相关性和意识程度之间的关系37
• 5.2 长程相关性和时间变异性37-38
• 5.3 方法学议题38-39
• 6 结论39-40
• 参考文献40-52
• 个人简历以及在校期间成果52-55

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本文编号：693036