本文關(guān)鍵詞：基于EEG和fMRI的靜息態(tài)功能連接研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著現(xiàn)代腦成像技術(shù)的發(fā)展,腦電圖(EEG)和功能性磁共振成像(fMRI)等無(wú)創(chuàng)傷和非侵入方式采集大腦活動(dòng)信息已得到廣泛應(yīng)用。研究表明,不同大腦區(qū)域中的神經(jīng)細(xì)胞在非任務(wù)狀態(tài)也存在協(xié)同活動(dòng),這種非任務(wù)狀態(tài)被稱為靜息態(tài),不同腦區(qū)之間的協(xié)同活動(dòng)稱為功能連接。近年來(lái),腦科學(xué)的研究熱點(diǎn)也逐漸從定位特定功能腦區(qū)轉(zhuǎn)向研究腦功能連接。靜息態(tài)功能連接分析對(duì)腦科學(xué)和腦疾病研究具有重要意義。本文以認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)研究中基線選擇問(wèn)題和精神疾病研究中抑郁癥診斷問(wèn)題為背景,采用數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的方法對(duì)基于靜息態(tài)EEG功能連接和基于靜息態(tài)fMRI功能連接進(jìn)行了研究,主要研究?jī)?nèi)容如下。1)針對(duì)靜息態(tài)腦功能連接非穩(wěn)定性、腦科學(xué)研究人員對(duì)基線狀態(tài)的認(rèn)識(shí)不足和對(duì)基線狀態(tài)的選擇缺乏依據(jù)等問(wèn)題,有效利用EEG時(shí)間分辨率高的特點(diǎn),對(duì)25名被試睜眼和閉眼狀態(tài)的64電極EEG生理信號(hào),采用獨(dú)立成分分析、滑動(dòng)時(shí)間窗、低分辨率腦電斷層溯源、圖論等方法和技術(shù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)功能連接分析。展現(xiàn)了睜眼和閉眼兩種基線狀態(tài)下視覺(jué)網(wǎng)絡(luò)、默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)等功能連接網(wǎng)絡(luò)隨時(shí)間的動(dòng)態(tài)變化,并對(duì)動(dòng)態(tài)連接矩陣進(jìn)行主成分分析得到了在整個(gè)時(shí)間段內(nèi)具有代表意義的功能連接模式,這些模式與fMRI靜息態(tài)網(wǎng)絡(luò)相似,說(shuō)明從EEG功能連接的角度整合大腦信息的可行性。該結(jié)論支持和補(bǔ)充了傳統(tǒng)穩(wěn)態(tài)腦功能連接的研究,也將為相關(guān)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)以及腦電信號(hào)臨床研究提供基線選擇依據(jù)。2)針對(duì)目前對(duì)抑郁癥缺乏客觀而有效的診斷依據(jù)的問(wèn)題,有效利用fMRI空間分辨率高的特點(diǎn),對(duì)22名健康被試和19名抑郁癥患者的fMRI數(shù)據(jù),采用圖論方法,構(gòu)建大腦靜息態(tài)功能連接網(wǎng)絡(luò),計(jì)算并分析了它們的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)計(jì)特征。發(fā)現(xiàn)所有被試的度分布接近于無(wú)標(biāo)度網(wǎng)絡(luò),其聚類系數(shù)也遠(yuǎn)大于相應(yīng)隨機(jī)網(wǎng)絡(luò),具有明顯的“小世界”網(wǎng)絡(luò)的特征。此外,還發(fā)現(xiàn)抑郁癥患者的“小世界”屬性與正常人相比有顯著差異。通過(guò)對(duì)動(dòng)態(tài)功能連接矩陣進(jìn)行主成分分析,揭示了正常人和抑郁癥患者功能連接模式的異同,結(jié)果表明兩者的主要區(qū)別在于情緒和認(rèn)知控制密切相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)。最后,運(yùn)用滑動(dòng)時(shí)間窗技術(shù)展現(xiàn)了局部腦區(qū)功能連接隨時(shí)間的動(dòng)態(tài)變化,支持靜息態(tài)功能連接非穩(wěn)定性的假設(shè)。以上所得結(jié)果提示我們可以為抑郁癥病情的診斷依據(jù)和治療的有效性判斷尋找一個(gè)新的途徑。
【關(guān)鍵詞】：靜息態(tài) 動(dòng)態(tài)功能連接 腦電圖 功能磁共振成像 抑郁癥
【學(xué)位授予單位】：北京工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：R445.2;TN911.7
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 緒論10-18
• 1.1 研究背景10-12
• 1.2 研究現(xiàn)狀12-15
• 1.3 研究?jī)?nèi)容15
• 1.4 研究意義15-16
• 1.5 論文結(jié)構(gòu)16-18
• 第2章 相關(guān)理論基礎(chǔ)及研究概述18-26
• 2.1 EEG和fMRI原理簡(jiǎn)介18
• 2.2 靜息態(tài)功能連接分析相關(guān)算法簡(jiǎn)介18-23
• 2.2.1 獨(dú)立成分分析19-20
• 2.2.2 主成分分析20
• 2.2.3 標(biāo)準(zhǔn)低分辨率電磁斷層成像20-21
• 2.2.4 圖論和復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)21-23
• 2.2.5 短時(shí)傅立葉變換23
• 2.3 動(dòng)態(tài)功能連接分析23-24
• 2.3.1 基于靜息態(tài)EEG動(dòng)態(tài)功能連接的分析23-24
• 2.3.2 基于靜息態(tài)fMRI動(dòng)態(tài)功能連接的分析24
• 2.3.3 基于EEG的大腦功能性網(wǎng)絡(luò)分析24
• 2.4 本章小結(jié)24-26
• 第3章 靜息態(tài)EEG功能連接分析26-38
• 3.1 問(wèn)題提出26-27
• 3.2 實(shí)驗(yàn)被試和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)27-28
• 3.2.1 實(shí)驗(yàn)被試27-28
• 3.2.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)28
• 3.3 數(shù)據(jù)采集及預(yù)處理28
• 3.4 靜息態(tài)EEG功能連接分析方法28-30
• 3.4.1 獨(dú)立成分分析和溯源28-29
• 3.4.2 動(dòng)態(tài)功能連接計(jì)算29
• 3.4.3 功能連接模式估計(jì)29-30
• 3.5 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論30-36
• 3.5.1 空間獨(dú)立源分布30-31
• 3.5.2 動(dòng)態(tài)功能連接31-32
• 3.5.3 功能連接模式32-34
• 3.5.4 睜眼狀態(tài)與閉眼狀態(tài)比較34-35
• 3.5.5 不同窗寬比較35-36
• 3.6 結(jié)論36
• 3.7 本章小結(jié)36-38
• 第4章 靜息態(tài)fMRI功能連接分析38-60
• 4.1 問(wèn)題提出38-40
• 4.2 被試40-41
• 4.3 數(shù)據(jù)采集與預(yù)處理41
• 4.4 靜息態(tài)fMRI功能連接分析41-43
• 4.4.1 fMRI功能連接網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建41-43
• 4.4.2 動(dòng)態(tài)功能連接計(jì)算43
• 4.4.3 功能連接模式估計(jì)43
• 4.5 靜息態(tài)fMRI功能連接分析結(jié)果43-49
• 4.5.1 fMRI功能連接網(wǎng)絡(luò)43
• 4.5.2 動(dòng)態(tài)功能連接43-44
• 4.5.3 功能連接模式44-46
• 4.5.4 正常人與抑郁癥患者比較46-49
• 4.5.5 不同窗寬比較49
• 4.6 復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)屬性分析49-51
• 4.6.1 度分布49-50
• 4.6.2 聚類系數(shù)50
• 4.6.3 路徑長(zhǎng)度50
• 4.6.4“小世界”屬性50-51
• 4.7 復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)分析結(jié)果51-58
• 4.7.1 度分布結(jié)果51-54
• 4.7.2 聚類系數(shù)結(jié)果54-56
• 4.7.3 平均路徑長(zhǎng)度結(jié)果56-57
• 4.7.4“小世界”屬性結(jié)果57-58
• 4.8 結(jié)論58
• 4.9 本章小結(jié)58-60
• 總結(jié)與展望60-62
• 未來(lái)工作61-62
• 參考文獻(xiàn)62-68
• 攻讀碩士學(xué)位期間所發(fā)表的成果68-70
• 致謝70

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