图形创造性思维脑部机制的功能磁共振研究

采用现代认知神经科学手段研究创造性思维背后的神经机制已成为新的热点.大量疾病状态的研究提示正常人在从事创造性活动时可能存在一个左侧半球对右侧的抑制机制,对其去抑制可以导致图形创造力突然增加,然而这一假说尚无直接证据.对26名健康志愿者(15名女性,11名男性,平均年龄22岁)进行了磁共振扫描,在他们做图形想象任务时观察其脑部活动,研究发现:相对于非创造性图形想象,创造性任务激活了左侧前额叶(ROI分析,p=0.037),但与此同时右侧前额叶(ROI分析,p=0.007)及后部皮层区域(FWE校正,p<0.05)大量去激活.结果提示在图形创造性活动中,左侧前额叶可能抑制了右侧半球的活动,这一抑制的解除可以使右侧功能得以自由发挥而提高图形创造力.     

在记忆过程中额叶与信息粒度的交互作用

采用事件相关的功能磁共振技术(fMRI)研究了记忆与信息粒度的相互关系.实验使用相同的记忆任务-Boolean规则,依据Ebbinghaus范式,要求被试在完全掌握规则后的第1天(短期记忆)和学习训练后的第7天(长期记忆)完成fMRI测试.结果表明,短期记忆任务和长期记忆任务均激活了左侧额下回和额中回,但短期记忆任务相对长期记忆任务激活更多的左侧中央前回和额下小叶、右侧的额上回和额中回,而长期记忆比短期记忆激活了更多的右侧的额下回,这可能与规则中的各个元素之间的聚合程度和记忆的精度有关.因此,额叶对不同信息粒度的规则提取有重要影响.高粒度相对于低粒度的Boolean规则提取需要更短的时间,但是记忆信息提取的正确率不会因高低粒度的不同而表现出差异.虽然信息粒度对长、短期记忆任务的提取的正确率不起决定性作用,但信息粒度作为记忆巩固与否的一种度量标准会对提取时间产生影响;这可能使得规则提取的策略不同,因此,额叶对不同粒度的信息提取起到了至关重要的作用.     

成人注意缺陷多动障碍额叶网络异质性

神经影像学研究表明注意缺陷/多动障碍(ADHD)与额叶-纹状体网络功能异质有密切关系。利用静息态功能磁共振数据,探讨成人ADHD组和健康对照组的功能连通性(FC)是否有差异。获取成人ADHD组(N=20)和健康对照组(N=20)的血氧水平依赖(BOLD)信号,以腹内侧前额叶皮质(vmPFC)为感兴趣区进行功能相关分析,使用皮尔森相关系数为衡量功能相关强度的指标。经两样本统计分析,成人注意缺陷多动障碍组左侧眶额叶、右后外侧前额叶皮层、角回与vmPFC正相关性较对照组均存在显著的增强(p<0.01,经Alphasim);成人注意缺陷多动障碍组较对照组右侧背外额中回与vmPFC负相关性有所下降(p<0.01,经Alphasim)。进一步证明了前额叶与其他脑区的连通性存在差异,成人ADHD前额叶默认网络存在功能失调。     

慢性吸烟者的脑静息态fMRI局部一致性研究

为了纵向研究慢性吸烟者在未戒烟和戒烟一段时间后静息态局部脑功能活动发生的变化,本文结合功能磁共振成像(fMRI)和局部一致性(ReHo)方法,对12名慢性吸烟的健康志愿者,在未戒烟和戒烟一周后的脑静息态扫描数据进行组内比较分析,结果:与未戒烟状态相比,吸烟者戒烟一周后额叶(左侧眶内额叶、右侧额中回、右侧背外侧额叶)、左侧楔前叶、左侧后扣带皮层、左侧楔叶和右侧初级运动皮层的ReHo显著降低;双侧颞上回、左侧距状裂沟回、左侧舌回、左侧梭状回、左侧海马旁回、右侧中央后回和左侧豆状壳核的ReHo显著增强。研究表明,慢性吸烟者在戒烟一周后上述脑区的神经元活动一致性发生了变化,这为ReHo应用于戒烟疗法提供了一定依据。     

形状及纹理分析方法在图形学中的应用研究

从图像、图形融合的思想出发,介绍了基于图像分析的表面形状恢复及纹理三维特征获取方法,并将其应用于图形建模和纹理映射．首先利用不同视点下的遮挡边缘序列,并结合其它视觉信息的分析,获取了表面点的三维几何坐标,实现了基于图像分析的表面形状绘制．接着利用阴影分析方法,提取纹理图像的表面起伏特征,将该特征结合像素点的颜色属性,进行图形纹理映射,实现了基于图像特征分析的图形纹理生成．实验结果证明了图像、图形融合思路的可行性和有效性及图像、图形融合方法的巨大潜力．     

基于IFS分形树的模拟

分形理论是利用分数维数的数学方法来描述和研究客观事物。利用分形可以模拟出逼真的自然景物,解决了计算机对复杂自然景物建模困难的问题。IFS迭代函数系统模型是产生分形图形的重要方法之一。根据IFS模型构建分形图形的方法和原理,通过观察树木等自然景物的特征,抽象出一种自然界树木的形状,利用拼贴的方法计算出该树木的IFS码,并用VC++作为工具实现对树木的绘制。通过树木绘制实例详细介绍了绘制的过程、颜色问题的改善和迭代次数及伴随概率对图形的显示效果的影响。由于迭代函数系统模型是通过绘制迭代点来生成图形的,对于点的颜色设置要么单一要么比较杂乱,因此对绘制过程中如何设置迭代点的颜色提出了改善办法。根据程序最终的显示效果,生成图形符合预期的形状,经过颜色改善后的图形效果更加逼真。     

广州话-普通话左额下回加工的空间分布

目的:探讨广州话和普通话左额下回激活的坐标位置及信号强度.方法:材料为黑白线条图,被试是12名广州话大学生,任务是进行图片命名,磁共振采集实验数据.结果:广州话与普通话共同激活左额下回、右枕中回和右楔前叶.广州话额外激活右额上回、右顶下回和左楔前叶.普通话额外激活左小脑嘴峰、左扣带回、左额上回和左缘上回.左额下回感兴趣区内,广州话激活左前额叶腹外侧皮层(BA47)和背外侧皮层(BA9),普通话只激活额叶背外侧皮层(BA9),广州话激活体积大于普通话.结论:两种语言左额下回有不同的空间位置,早期形成的语言在左额下回BA47区加工,晚期形成的语言分布BA47区的周围,支持早期、晚期语言不同加工脑区理论.     

大学生运动员脑白质的变化:基于磁共振扩散张量成像研究(英文)

前人的研究发现运动技能的学习能够导致脑白质和灰质结构发生相应的改变.然而长期的篮球技能的学习是否能导致脑白质可塑性的变化,目前还不明确.本文利用磁共振扩散张量成像研究了大学生篮球运动员和非运动员之间脑白质的差异.一共15名大学生篮球运动员和15名非运动员参与本次实验.利用FSL软件和TBSS方法分析磁共振数据,从而获得两组人群脑白质的差异.研究结果显示,相比非运动员,篮球运动员脑白质中的水分子扩散系数的各向异性参数FA表现为局部升高;这些显著升高的区域主要在右侧颞中回、双侧枕中回、右侧额中回、右侧额叶部分区域、右侧中央前回、左侧岛叶和海马旁回.而这些有变化的脑区域均参与运动训练和运动技能的学习.研究结果提示,这些脑白质的改变和运动训练存在内在的关联.     

HERA模型与来源记忆老化

以考查来源记忆老化与来源记忆过程中额叶激活模式的关系为目的.采用行为测验和fMRI(功能磁共振成像)技术,以位置记忆为任务,对15位年轻人和13位老年人在来源记忆过程中的额叶激活模式进行比较.行为结果表明位置记忆存在显著年龄差异.脑成像结果表明:1)编码阶段在2个难度条件下,老年人和年轻人的额叶激活都表现出左侧优势;提取阶段在2个难度条件下,老年人和年轻人的激活模式都没有表现出单侧化倾向.HERA模型不具有跨年龄和任务的普遍性;2)在低难度任务中,编码和提取阶段老年人与年轻人的额叶激活模式基本相同,老年人的激活面积稍大;在高难度任务中,编码阶段除额下回老年人比年轻人激活稍多外,年轻人的激活脑区明显多于老年人.提取阶段,老年人和年轻人的激活的脑区基本没有差异.来源记忆老化与加工过程的关系还需要进一步探讨.     

道路交通标志检测方法研究

针对中国道路交通标志特征,提出一种基于颜色搜索定位和形状判别的交通标志检测方法:首先在HSB颜色空间设定阈值分割色彩区域,对分割后的图像进行色块搜索初步定位出感兴趣区域,色块搜索缩小搜索范围,提高检测效率;然后,根据交通标志图形边框具有像素颜色一致的特征,提出构造图形边缘函数的方法对定位出的感兴趣色彩区域进行交通标志形状判别检测.实验结果表明,该方法能有效定位交通标志.     

Similarity representation of pattern-information fMRI

Representational similarity analysis (RSA) is a rapidly developing multivariate platform to investigate the structure of neural activities. Similarity/dissimilarity is the core concept of RSA, realized by the construction of a representational dissimilarity matrix, that addresses the closeness/distance for each pair of research elements (e.g., one minus the correlation between the brain responses to 2 different stimuli) and in turn, constitutes a multivariate pattern as its analytic foundation. This approach is also welcome for its sensitivity in detecting subtle differences of distributed experimental effects in the brain. Importantly, RSA is not only an experimental tool but a promising data-analytical framework that can integrate cross-modal imaging signals, explore brain-behavior link, and verify computational models according to measured neural activities. RSA substantiates its integrative power by relating similarity structure in one domain (e.g., stimulus features) to that in another domain (e.g., neural activities). This review summarizes dissimilarity/similarity definition of RSA, introduces how to derive the dissimilarity structure in neural response pattern, and carry out connectivity analysis based on RSA platform. Several recent advances are highlighted, such as the extraction of across-subjects regularity, cross-validation of brain reactivity in human beings and monkeys, the incorporation of computational models and behavioral profiles into RSA. Voxel receptor field modeling, another promising multivariate tool of pattern elucidation, is presented and compared. The application of RSA is expected to surge and extend in many fields of neuro-science, computation, psychology and medicine. We also discuss the limitations of RSA and some critical questions that need to be addressed in future research.     

Visualizing columnar architectures using high-field fMRI

Among the many neuroimaging tools available for studying human brain functions, functional magnetic resonance imaging (fMRI) is the most widely used today. One advantage of fMRI over other imaging techniques is its relatively high spatial resolution. High-resolution fMRI, with its superb signal-to-noise ratio and improved tissue-vessel specificity, has strengthened the capability of fMRI and allowed mapping of fine cortical architectures in the human brain. In this review, I will first explain the factors limiting the spatial specificity of the blood oxygenation level-dependent (BOLD) effect, based on which most of fMRI experiments are conducted, and the measures dealing with these factors, and then briefly introduce several high-resolution (sub-millimeter) studies on the functional organization of human primary visual cortex (V1), including mapping of ocular dominance columns, mapping of temporal frequency dependent domains and direct demonstration of tuning to stimulus orientation.     

基于功能磁共振影像的阿尔茨海默病分类研究

通过功能磁共振影像研究阿尔茨海默病与正常对照组之间的特征差异.研究对象为16例阿尔茨海默病和28例正常对照组的功能磁共振影像.首先,对静息态功能磁共振影像进行预处理;接着,运用基于信息极大化的独立成分分析算法提取阿尔茨海默病和正常对照组样本的组间特征;最后,将提取出的特征表达系数送入支持向量机分类器对阿尔茨海默病和正常对照组样本分类.在阿尔茨海默病与正常对照组的分类实验中,获得的最大平均分类准确度、敏感度及特异度分别为97.82%、94.88%、99.50%.结果显示,组间的差异特征能够比较准确地将阿尔茨海默病从正常对照组中区分开来.     

Visualizing columnar architectures using high-field fMRI

Among the many neuroimaging tools available for studying human brain functions, functional magnetic resonance imaging (fMRI) is the most widely used today. One advantage of fMRI over other imaging techniques is its relatively high spatial resolution. High-resolution fMRI, with its superb signal-to-noise ratio and improved tissue-vessel specificity, has strengthened the capability of fMRI and allowed mapping of fine cortical architectures in the human brain. In this review, I will first explain the factors limiting the spatial specificity of the blood oxygenation level-dependent (BOLD) effect, based on which most of fMRI experiments are conducted, and the measures dealing with these factors, and then briefly introduce several high-resolution (sub-millimeter) studies on the functional organization of human primary visual cortex (V1), including mapping of ocular dominance columns, mapping of temporal frequency dependent domains and direct demonstration of tuning to stimulus orientation.     

基于fMRI的Stroop效应调整机制研究

为探讨Stroop任务中宏观调整对微观调整的作用,应用功能磁共振技术分析Stroop效应中的两种调整机制的作用关系.结果显示:1)高调整条件下,前个为一致性试次时,后个试次的反应时较长,对应前扣带回活性较低; 2)高调整条件下的反应时较高冲突条件下的短,右侧背外侧前额叶活性较高.结果表明,不一致试次引起的微观调整更明显,且微观调整受宏观调整影响.     

独立成分分析应用于fMRI数据研究

运用独立成分分析对fMRI数据进行分析,得到了一组有代表性的脑激活区,包括时间序列与实验设计一致的脑激活区和心跳、眼动、头动引起的激活区,给出了与它们相对应的时间序列,结果表明独立成分分析是进行fMRI数据分析的一种有效手段。     

基于功能磁共振ADHD病人的分类

提出一个从个体水平来区分注意缺陷多动障碍(ADHD)病人与健康系统的方法.找到了敏感的神经影像标记,通过这些特征利用SVM分类器留一交叉验证的准确率可以达到78.28%,敏感性为64.36%,特征性为88.11%.本文提出的方法将有助于ADHD病人的诊断与治疗,同时可以运用到其他更多的精神疾病诊断方面.     

基于功能磁共振成像的网络连接显示方法

探讨了基于功能磁共振成像的功能连接图和有效连接图的显示方法,并在Matlab环境下编写界面实现了该方法.     

急性脑梗死偏瘫患者踝关节运动功能障碍的fMRI研究

目的:利用功能磁共振成像(fMRI)技术,观察急性脑梗死患者的运动相关皮层的激活图,探讨卒中后踝功能障碍及恢复的脑功能相关性改变.方法:采用1.5T磁共振成像系统对10例急性脑梗死患者和5例正常志愿者进行BOLD-fMRI检查,采用健侧、患侧踝关节背伸、趾屈运动作为刺激任务,比较正常志愿者与急性脑梗死患者踝关节运动时脑部激活情况的异同,并采用LI为指标,观察急性脑梗死患者健侧、患侧踝关节运动时脑部激活的差异.结果:正常对照组踝关节运动主要激活对侧SM1区,激活区形态呈斑片状或者不规则状,此外对侧PM区、SMA区也有不同程度的激活.急性脑梗死患者健侧踝关节运动主要激活对侧SM1区,此外对侧PM区、SMA区、颞叶、枕叶、小脑半球、额叶等也有不同程度的激活,与正常对照组激活区相似;患侧踝关节运动(主观运动)时除了对侧半球SM1区激活之外,同侧SM1区、PM区也可见不同程度的激活,对侧半球的激活体积大部分大于同侧.根据公式计算出LI值,结果显示健侧、患侧踝关节运动LI值之间存在显著性差异(P<0.05).结论:fMRI可以客观的显示急性脑梗死后患者大脑运动皮层的激活情况,提示存在脑功能代偿与重组,fMRI作为监测和研究急性脑梗死后运动功能恢复的有用工具,在临床治疗中具有重要的指导意义.