fMRI信号盲分离的一种独立成分分析算法

建立了独立成分分析(independentcomponentanalysis,ICA)的一个优化模型,在此基础上,给出了一个新的梯度算法,称之为Orth-ExtBS算法.该算法结合了ExtBS算法和FastICA算法,兼顾两者的优点,形式简单,易于应用,能有效地盲分离具有超高斯和亚高斯分布源的混合信号,获得更准确的分离效果和较快的收敛速度.将新的算法与其他两个算法(FastICA和ExtBS)分别应用到大型fMRI数据中,通过比较发现,新算法在估计激活的时间动力学准确性上要优于其他两个算法.     

经济合作与发展组织全球科学论坛神经信息学研究--回眸与展望

经济合作与发展组织 (OrganizationforEco nomicCooperationandDevelopment ,OECD) 全球科学论坛 (GlobalScienceForum ,GSF)是一个政府间国际合作组织。神经信息学 (Neuroinformat ics ,NI)工作组是该组织的一个下属分支机构。本文简要介绍了OECD GSF NI的组织机构 ,神经信息学的起源与发展 ,提出了神经信息学面临的机遇与挑战。一、OECD GSF NI工作组简介　　经济合作与发展组织 (OECD)是一个以发达国家 (美国、欧盟、日本等 )为主体的政府间国际合作组织。OECD最重要的作用就是为各成员国和观察员国提供一个研究、探…     

SPM的数学基础及其在脑功能成像研究中的应用

探讨SPM的数学基础,给出了SPM中利用一般线性模型(General LinearModel,GLM)构建统计参数图的方法;为了适应处理功能磁共振成像(functionalMagnetic Resonance Imaging,fMR I)数据的需要,对一般线性模型做了扩展,推导出扩展的GLM的检验统计量和自由度.最后将扩展的一般线性模型应用于一个具体的fMR I实验,说明了方法的有效性.     

汉语语义加工的相关脑区

利用无创伤的脑功能成像方法研究了正常中国人在进行汉语语义加工时所激活的脑区. 根据传统理论, 语义加工与语言的输入通路无关, 因此, 分别进行了视觉和听觉语义加工的脑功能成像研究, 通过寻找两条通路的公共激活区域来确定汉语的语义加工脑区. 结果显示, 左侧大脑半球的额下回、颞上回后部与缘上回的交界处、颞下回后部及梭状回; 右侧大脑半球的颞中回、颞上回后部及其相邻的缘上回; 双侧小脑和枕叶的腹外侧部等, 可能与汉语的语义加工有关. 研究结果为进一步研究各脑区在汉语语义加工中的作用提供了重要参考.     

一种新的结构正割法在时间序列图像配准中应用

脑功能成像是进行神经科学研究的一项重要技术.在脑功能图像的数据分析中,时间序列图像的配准精度是对脑功能图像进行统计分析成功与否的关键.针对一种典型的非线性最小二乘形式的配准测度,引进一种新的结构正割法来计算其极小值.该方法给出了目标函数海森阵二阶信息项的一种新的较佳近似,而并非像高斯-牛顿法那样将其直接舍去,从而提高了计算精度;并且在近似的过程中,校正矩阵始终保持对称正定,所以在搜索下降方向的时候,总会找到一个解.模拟计算结果表明该方法配准精度高,计算时间较短,可以较好地解决图像配准问题.     

探测静息状态大脑活动的关键区域

负激活作为一种定量分析静息状态脑活动的方法对脑功能成像研究具有重要意义．文中关注不同认知任务下的负激活信息,结合复杂网络理论,提取三个试验任务(符号方向判别、数字加和与汉字字形认知)的负激活点分别构建网络,发现三个网络均具有小世界特性．同时计算了网络的度值和介数值,推测出扣带回\楔前叶,额叶是静息状态下大脑活动的关键区域．提出了一种研究静息状态下大脑活动的新方法,通过这种方法获得的信息不同于体素逐点分析获得的局部激活信息．它反映了大脑任意两个体素点间的关联性以及在静息状态下大脑活动的整体协作关系．     

fMRI时间序列图像的配准测度及其相关优化方法

随着脑功能成像技术的迅速发展，人们对fMRI时间序列图像的配准问题也越来越重视．通过配准测度的建立，图像的配准问题最终被归结为数学上的多参数优化问题．本文综述了目前较常用的配准方法，介绍了基于灰度值的图像配准的差值平方和测度与互信息、测度以及求解它们的优化方法：阻尼GaussNewton法、有记忆功能的模拟退火算法、改进的Powell算法和一类新的进化策略算法．这四种算法各有特点能有效地找到最佳配准参数，配准精度较高，且能收敛到全局最优点。     

数字加和任务时的脑内负激活研究

近年来, 负激活逐渐成为脑功能成像研究中的热点, 但数字加工中负激活现象尚未见报道. 本研究运用功能磁共振成像技术研究了15名健康被试在数字加和判别实验中的全脑负激活现象. 结果显示, 后扣带回及临近的楔前叶区域、前扣带回和前额叶区域都出现了负激活, 特别是两侧脑岛也出现了显著负激活. 结合这些区域所参与的相关认知功能, 探讨了它们对于维持静息状态下人脑认知活动所起的重要作用, 并发现脑岛参与了静息状态下从外界获取声音信息的活动.     

人类脑计划和神经信息学

一、新兴的神经信息学 神经科学和信息科学是当今自然科学研究的两大热点。神经信息学(neuroinformatics)是这两大学科相结合的新兴的边缘学科,位于医学、生物学、物理学、计算机科学、数学与工程技术的交叉点上。神经信息学包括:分子神经信息学和系统神经信息学。其目标是利用现代化信息工具,将不同层次有关脑的研究数据进行分析、处理、整合与建模;建立神经信息学数据库和有关神经系统所有数据的全球知识管理系统,以便从整体系统水平研究脑、认识脑、保护脑和开发脑。     

负激活脑区相互作用的任务相关性

负激活是脑功能成像中非常普遍的现象, 由于其生理机制未知, 直到近来才成为系统研究的焦点. 目前对负激活的研究主要着重于确定脑血流出现减低的区域, 对于执行认知任务过程中, 这些脑区之间相互作用及协同工作的模式的研究相对较少. 本研究采用基于内部条件的脑区间协方差分析方法(within-condition inter-regional covariance analysis, WICA)分析了符号方向判别和数字大小比较两个不同认知任务的负激活情况. 结果表明, 虽然两个不同任务情况下出现负激活的脑区都集中在后扣带回、楔前叶、角回及额叶区域, 但各负激活脑区间的相互作用及活动规律却存在着差异, 初步推测可能与外在任务的不同或者与认知负荷或注意资源需求不同有关, 精确界定是哪种原因所致还需要进一步的深入研究.