基于fMRI与MEG数据融合的大脑语言处理的激活分析

本文对同一组被试进行相同的语言实验任务,同时采集被试的功能磁共振图像数据和脑磁数据,通过对两种神经成像技术进行融合,弥补两种方法在分辨率上各自存在的不足.本实验采用fMRI-MEG数据融合的方法对采集的数据进行处理,得到了具有高时空分辨率的信号,从而能够更加精确地对大脑在处理语言任务时的激活区域进行定位.通过激活区域分析,更好地理解大脑在处理语言任务时的工作机制.由本实验可以推断大脑在处理语言任务的过程是:听觉冲动首先传导到听觉区域并产生听觉,同时韦尼克区会强烈激活,随后神经传导到运动性语言中枢控制所有与运动有关的皮质以做出相应的反应.     

利用激光散斑成像技术研究坐骨神经刺激时大鼠躯体感觉区的血流活动

目前在很多神经功能影像研究中,由感觉刺激诱发的局部脑血流变化通常被视为大脑神经系统活动的一个标志,但是与神经元活动相耦合的局部脑血流响应的时空特性还从没有被完整清晰地描述过.应用激光散斑成像技术,在麻醉状态下对大鼠的后肢躯体感觉皮层进行连续成像,监测大鼠在单侧坐骨神经刺激时该皮层对应区域的局部脑血流响应.结果表明:脑皮层血流的空间响应在皮层解剖定位上是高度局域化的,离散地分布在该区域的微脉管系统中,随着时间的延续不同直径的动脉、静脉和毛细血管相继被激活,从而精细地描述脑血流在大脑的功能和代谢活动中响应模式,为探索大脑活动的机理提供了一种新的研究手段.     

国家自然科学基金重点项目“大脑皮层中兴奋和抑制的动态平衡机制研究”介绍

<正>大脑皮层是由神经元通过突触连接形成的超级神经网络,网络中的各种神经环路是实现大脑认知活动的功能模块。皮层网络主要由兴奋性锥体细胞和抑制性中间神经元组成,这些神经元介导的兴奋性和抑制性信号是相辅相成的,两者间的平衡是大脑发挥正常功能的前提,当平衡被打破时会导致皮层网络活动异常以及脑疾病的发生,如焦虑、精神分裂症、癫痫等。因此,研究大脑皮层中兴奋和抑制的动态平衡机制对了解正常脑功能的神经基础和     

大脑皮层-肌肉交互作用与注意力关系的实验研究

为探索注意力因素对大脑皮层与肌肉交互作用的影响,5名健康受试者被要求完成两种任务。在任务1时,受试者通过右手食指、拇指对捏维持2N的恒定力;在任务2时,为了分散受试者右手运动控制的注意力,除需完成任务1中右手动作外,还要通过左手食指外展保持一个大小随机的恒定力。实验过程中同步采集受试者脑电和肌电信号,并将皮层-肌肉耦合,即将脑电与肌电信号的频域相干作为表征大脑皮层与肌肉交互作用强弱的指标。结果显示,任务2与任务1相比,所有受试者其右手肌电信号与左侧大脑脑电信号的皮层-肌肉耦合强度显著降低。此结果表明,注意力可影响大脑皮层与肌肉的交互作用,且注意力越集中,大脑皮层与肌肉交互作用越强。这一结论对于是否将注意力因素引入到神经损伤患者的运动功能康复中具有一定指导作用。     

小脑经颅直流电刺激技术提升运动表现的应用

小脑是脑皮层下的一个重要运动调节中枢,它与大脑不同皮层区域在解剖和功能上紧密连接,配合大脑皮层完成机体的运动功能和运动学习。经颅直流电刺激(transcranial direct current stimulation, tDCS)是一种非侵入性的脑刺激技术,通过电极将微弱的电流作用于小脑能有效地提升皮层脊髓兴奋性和调控小脑与大脑皮层间的功能连接。本文系统梳理近20年国内外关于tDCS刺激小脑对提升人类运动表现影响的相关文献,研究结果表明tDCS刺激小脑可以改善人体的运动表现,如姿势控制、运动适应与运动学习、肌肉力量表现等。然而,tDCS刺激小脑的生理机制和刺激强度、刺激时间、刺激时间间隔等参数的选择有待进一步研究。未来的体育科学研究中,如何将tDCS刺激小脑的技术应用于运动训练,帮助运动员突破现有的运动能力仍有待深入探究。     

中文听觉行为学实验平台的构建与教学应用

现有的语言与听觉研究主要集中于英文等非音调语言,而对中文的听觉研究很有限。该文利用MATLAB的图形用户界面,结合混合编程,实现了中文听觉行为学实验平台。将此实验平台应用于实验教学及实验研究,分析了不同的噪声水平、不同音调以及不同的音高差因素对说中文的受试者的听觉认知的影响。实验表明,噪声越大,听觉认知系统对音调的判断准确率越低,反应时间越短;音高差异越大,判断准确率越高,反应时间越短。本实验平台能有效地应用于中文听觉行为的研究与教学。     

双耳差频声刺激下的脑电特征

为了研究双耳差频声刺激影响大脑状态的神经机制,采用功率谱、Lempel-Ziv复杂度(LZC)和基于互信息的脑网络等线性及非线性方法,深入探讨了两种不同模式的双耳差频声刺激(alphabeta)对脑电的影响规律.13名受试者分别进行了alphabeta差频刺激,结果表明自发脑电的功率谱并没有发现频率跟随响应效应,LZC也没有显著变化.而脑网络图则能够发现在alpha差频刺激下大脑皮层不同区域的信息连接性显著减弱,在beta差频声刺激下信息连接性则显著增强.因此,互信息脑网络图可以有效地监测大脑在双耳差频声刺激下的变化,为双耳差频声刺激的生物学效应提供了一种合理的解释.     

大脑对于外界刺激反应的EIT电压变化的研究

在探讨EIT技术工作原理的基础上,进行了大脑受到外界刺激反应的非侵入实验的实验方法研究及实验方案论证,根据大脑分别接受外界听觉和视觉刺激时所记录的实验数据,得出了不同电极对电流驱动情况下参考数据的变化曲线,听觉和视觉的EIT数据对应于参考数据的变化曲线,以及同一个测试对象在不同刺激(听觉和视觉)时的EIT电压变化曲线.通过对所得到的曲线进行比较、分析,发现了两种不同外界刺激下大脑电参数变化所引起的EIT电压变化的规律,为进一步实现EIT图像重构,分析大脑的活动规律奠定基础.     

立体视觉下人类大脑激活的功能核磁共振初步研究

双眼视差在立体视觉中发挥着重要的作用,然而到目前为止双眼视差引起的立体视觉如何激活大脑皮层仍没有得出一致结论,需进一步研究．因此设计了一组功能核磁共振（ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌＭａｇｎｅｔｉｃＲｅｓｏｎｅｎｃｅＩｍａｇｉｎｇ,ｆＭＲＩ）实验来定位与立体视觉有关的大脑皮层,实验中使用改进的随机点立体图（Ｒａｎｄｏｍ ＤＳｔｅｒｅｏｇｒａｍ,ＲＤＳ）作为视觉刺激,采用块状实验设计并使用ＳＰＭ８分析数据．结果如下:１）ｈＶ３Ａ（Ｖ３辅 助 区上 侧）,ＬＧ（舌 回）ｈＭＴ／Ｖ５（第５视 区 上侧）ＬＯＳ（枕外侧沟）以及 ＶＩＰＳ（腹侧顶内沟）是主要激活区．２）背侧视觉通路激活强烈而腹侧视觉通路激活较少．由此推论:１）没有一个单独的区域或皮层可以完全解释立体视觉感知,立体视觉的形成是不同区域通力合作的结果．２）背 侧 视 觉 通路在处理立体视觉中发挥着重要的作用．实验中得到的激活区域与其他实验结果有些差异这里主要讨论大脑激活区域以及产生差异的原因,通过分析比较这些结果,立体视觉的机制可以得到进一步的理解．如果可以明确立体视觉正常者的激活区域,那么利用ｆＭＲＩ扫描来筛查弱视会更简单有效．      

双重编码理论对大学英语教学的启示——谈图示教学法在大学英语综合课课文讲解中的运用

双重编码理论认为人的大脑存在两个认知系统--语言系统和非语言系统.语言系统处理语言所传达的信息,非语言系统处理图形,知觉上的信息.教学材料中的信息如果同时通过言语和视觉两条通道输入大脑,记忆会变得容易而持久.因此,在大学英语综合课课文教学中如果教师引入图示教学法,将视觉与听觉结合起来,学生对所学内容的理解及记忆将会变得更加容易.     

刺激大鼠杏仁外侧核对听皮层神经元调频声反应的影响

采用在体细胞外单细胞记录方法,研究电刺激杏仁外侧核对调频声所诱发的听皮层神经元反应的影响.实验在34只乌拉坦麻醉的SD大鼠上进行,在皮层41区记录了113个对调频声有反应的细胞电活动.观察发现,这些神经元对调频声刺激的反应可分为ON反应,OFF反应,ON-OFF反应,持续性反应和给声抑制反应几种类型.在观察对其中42个神经元的声反应时给予了杏仁外侧核电刺激,其中22%的神经元反应被易化,48%的神经元反应受到了抑制,另外30%神经元的声反应未受杏仁外侧核刺激的影响.这些影响进一步表明,杏仁复合体可在皮层水平参与听觉上传信息的处理,包括听觉信息的加工与整合.同时也表明杏仁核在上传听觉信息的筛选中可能具有重要的作用.     

神经系统中的复杂性研究

神经系统面临的一个基本科学问题是要回答神经系统中微观到宏观的机制.微观运动形式以神经元突触活动为基础,宏观行为包括视觉、听觉等基本认知功能,以及大脑思维的高级认知.微观与宏观的差异是巨大的,其过渡的形式困扰着神经科学,迄今未获解决.系统科学复杂性研究的出现,为这个科学问题提供了新的角度和方法.本文讨论了神经系统信息传递和转换中的突变行为,通过视知觉、概念形成、记忆等研究案例,阐明了复杂性研究对神经系统的处理方案与结果.并讨论了学习过程中几种最基本的突变形式.     

活动手指可健脑

生理学家经过周密的研究后发现,人体内的各种器官,乃至每一块肌肉,在大脑皮层中都有它的代表区域,即管辖它的神经中枢.而手指运动中枢在大脑皮层中所占的区域最广泛,在大脑皮层中仅大拇指的运动区域就相当于整个大腿运动区域的10倍.由于人的双手能够做出几十亿种不同的动作,而这些动作都和思维活动紧密相连,各种信息从手传给大脑,又从大脑传到手,因此,通过手指的活动来刺激脑,对延缓脑细胞的老化过程具有积极的意义.     

基于重复经颅磁刺激的脑功能网络分析

基于脑功能网络探究重复经颅磁刺激对大脑皮层神经交互作用的影响.利用基于图论的复杂网络理论,进行了经颅磁刺激作用于皮层所诱发脑电信号的脑功能网络分析.采用重复刺激对大脑运动区进行刺激,分别构建了安静状态下、磁刺激运动区状态下的脑电信号的脑功能网络,对脑功能网络全局参数和局部参数进行了图像直观表述和统计学分析.结果发现,磁刺激运动区状态下相比于安静状态下的脑功能网络全局参数和局部参数都发生了明显改变,经统计学分析对比具有显著性差异.     

广义线性模型在神经电生理信号分析中的应用

大脑在完成思维等功能活动时,脑中的神经细胞会产生表征不同生理状态的电活动,大脑不同功能区也会呈现不同的放电特征,例如,参与学习记忆等认知活动的海马脑区以产生尖波涟漪事件为典型特征。本研究利用多通道电生理技术记录到神经元胞外电信号,通过海马区节律性场电位进行了3种常见生理状态(清醒、快速眼动睡眠和非快速眼动睡眠阶段)的划分,并介绍了利用海马区尖波涟漪事件研究海马区和皮层区的放电特征的方法。最后,利用5折交叉验证的广义线性模型预测神经信号的方法,以特定时间窗内神经元群体放电个数矩阵为自变量,该时间窗或其他时间窗内的单个神经元放电个数向量或尖波涟漪事件是否出现为因变量,进行预测,与解耦不同生理意义下的神经活动结果进行对比。本研究将有助于分析及解码不同生理状态下大脑功能区的神经信号特征,尤其是对研究学习记忆功能及其相关脑区之间的相互作用提供方法学依据。     

参与中文配对词语联想学习记忆的脑区和神经机制——脑功能磁共振的研究

通过脑功能磁共振技术,研究健康人参与语言的词语配对联想学习记忆任务的脑区和神经机制。对16名右利手健康志愿者进行一项词语配对联想学习记忆任务作业的同时,进行脑功能磁共振扫描。实验采用组块设计,实验任务（包括记忆编码相和记忆提取相）与对照任务（共两个相）交替进行;数据采用SPM99软件进行数据分析和脑功能区定位。结果表明：左侧额叶,特别是左侧额叶的额中下回和枕叶的18,19区在词语联想学习记忆的编码阶段中起重要作用;而左侧顶上小叶、缘上回和角回则在进行记忆提取阶段起重要作用;左侧纹状体边缘区参与了人脑词语联想学习记忆作业的编码阶段。揭示了人大脑完成语言联想学习记忆任务时,除额、顶、枕和颞叶的皮层结构参与外,还新发现有皮层下结构如纹状体参与了词语联想学习记忆。在配对词语的编码和提取阶段,激活的脑区有所变化,显示了这两个语言阶段的神经活动变化机制。     

噪声和混响对儿童视觉短时记忆的影响

通过对小学三、六年级儿童在2种不同混响时间和3种不同干扰噪声级条件下进行汉语双音节词语的视觉短时记忆行为的测试,探讨了噪声和混响时间对不同年龄段儿童对汉语词语的视觉短时记忆的影响,并比较了混响和噪声条件下儿童听觉记忆和视觉记忆行为之间的差异.结果表明:干扰噪声级和儿童年龄对儿童在教室内的视觉短时记忆行为均有显著影响;随着干扰噪声级的降低、混响时间的缩短以及儿童年龄的增大,儿童对汉语词语的视觉短时记忆得分增加;噪声和混响对听觉记忆的影响较视觉记忆的影响大,但随着噪声级的降低和混响时间的缩短,视觉记忆和听觉记忆的记忆得分差异减小.     

屏状核的解剖结构及生理功能

屏状核位于大脑外囊和极外囊之间，是一层很薄的灰质，由于其特殊的位置以及与大脑皮层的很多区域存在着双向连接，被认为是大脑的“意识开关”.一直以来，我们对屏状核的功能知之甚少，促使研究者们努力揭开其神秘面纱.综述了屏状核在组织结构、纤维联系的特点和屏状核对意识产生、认知功能、睡眠等调节机制的最新进展，以期为进一步深入认识屏状核的结构及生理作用提供参考.     

基于复杂网络构建与分析技术的语音响度差异神经处理机制研究

相关分析能够找出研究现象之间的依存关系、相关方向以及相关程度,可以发现大数据集里隐藏的关联网络.本文面向语音响度变化认知问题,提出“差异度”的概念,利用相关分析构建大脑功能的复杂网络,探索深层的神经处理机制与脑认知新规律.提出一种短时窗分析方法,构建不同认知阶段的脑网络;基于不同刺激下节点度的拓扑特征,构建基于差异度的脑地形图,实现脑区之间数据关系的可视化表达和动态演化过程表达.结果发现,前额叶、右额颞区和右后颞区分别在听觉处理的早期、中期和晚期对声音响度变化具有显著响应.研究表明脑复杂网络构建与分析技术可以成为研究神经处理机制与认知规律的有效工具.     

刺激大脑皮层所引起的皮肤电反应及其传导通路

我们曾经观察过病人练气功的过程中,皮肤电有明显的变化.说明病人可以通过主观意识,改变大脑皮层的机能状态,从而引起皮肤电变化.因此大脑皮层与皮肤电的关系,就成为我们进一步的研究课题.在这方面,早在1930年Langworthy和Richter及汪敬熙和鲁子惠就曾报导刺激猫的感觉运动区、眶回、颞叶前部可以引起皮肤电反应.随后Fabian Isamat证实刺激扣带回前部和胼胝体下回,可以引起皮肤电反应.?报导了,在家兎刺激大脑皮层可以引起皮肤电反应,但没有指明刺激的具体部位.因为皮肤电反应属于交感反应,所以我们要进一步更全面探索兎和猫脑新旧皮层(包括海马回)上面皮肤电反应的区域分布.