靜息態(tài)功能磁共振(resting-state functional magnetic resonance imaging,resting-state fMRI)的全腦信號(global signal,GS)描述了安靜狀態(tài)下的全腦自發(fā)神經(jīng)活動的波動,為表征和理解整個大腦的活動提供了依據(jù)。越來越多的證據(jù)表明功能磁共振全腦信號不止包含了噪聲,還包含有許多神經(jīng)生理信息。但是腦電(Electroencephalogram,EEG)作為神經(jīng)活動的直接測量,卻從來沒有指標從全腦的角度來反映大腦的電生理活動。如果存在腦電的全腦信號,它將同功能磁共振全腦信號一樣,為理解大腦的功能提供一種新的研究工具和角度。本研究首先定義了一種全新的腦電信號,腦電全腦信號。它通過頭表腦電的參考電極標準化技術(shù)(Reference electrode standardization technique,REST)計算獲得,能反映全腦的平均電生理活動。本研究我們進行了兩個實驗對腦電全腦信號及其在睡眠中的應(yīng)用進行初步探究。研究一采用同步EEG-fMRI技術(shù),收集了24位健康大學(xué)生的靜息態(tài)數(shù)據(jù),然后計算了每個受試者的腦電全腦信號和功能磁共振全腦信號,并對兩者之間的相關(guān)關(guān)系進行探究。結(jié)果發(fā)現(xiàn),腦電全腦信號的高頻γ頻段(30-45 Hz)同功能磁共振全腦信號正相關(guān),低頻(4-20 Hz)上則存在負相關(guān)關(guān)系。研究二采集了14位健康大學(xué)生的100分鐘左右的午睡睡眠腦電數(shù)據(jù),探究腦電全腦信號在不同睡眠時相中頻譜和電生理事件上的差異。既然腦電全腦信號是全腦電活動的指標,我們推測它在刻畫全腦警覺性方面將有獨特優(yōu)勢。我們分別計算了清醒期、睡眠1期、睡眠2期、睡眠3期下的腦電功率譜。因為紡錘波在長期記憶的睡眠促進記憶鞏固過程中發(fā)揮了關(guān)鍵作用并且是刻畫個體差異的有效指標,我們還對腦電全腦信號中的特征波睡眠紡錘波進行了分析。結(jié)果發(fā)現(xiàn),腦電全腦信號的低頻(δ和θ)能量隨著睡眠深度的增加而增加,并且在大腦不同的狀態(tài)下的差異顯著。男性和女性的腦電全腦信號紡錘波在數(shù)量上并不存在顯著差異。此外,我們還發(fā)現(xiàn)睡眠紡錘波的發(fā)放從數(shù)量上來看以局部紡錘波為主,但是也存在全腦紡錘波。它的時空模式具有局部和全腦雙重屬性。而腦電全腦信號則從頭皮腦電的角度驗證了紡錘波全腦模式的存在,最容易形成紡錘波全腦性模式的區(qū)域是靠近雙側(cè)耳垂的顳葉、靠近中央溝的頂葉和額葉。本研究受到功能磁共振全腦信號的啟發(fā),定義了一導(dǎo)全新的信號作為腦電的全腦活動指標。該信號基于參考電極標準化技術(shù),可以從頭皮腦電的角度來表征整個大腦的平均電生理活動。通過探究腦電全腦信號和功能磁共振全腦信號的關(guān)系,我們發(fā)現(xiàn)二者存在非常緊密的聯(lián)系。該結(jié)果表明,腦電和功能磁共振全腦信號可能在神經(jīng)起源上是統(tǒng)一的,腦電全腦信號可以反映功能磁共振全腦信號的電生理特征。這預(yù)示著腦電全腦信號可能成為神經(jīng)精神疾病和其他腦疾病的一種新的電生理標志物,從而為臨床診斷帶來更多參考信息。通過對不同睡眠時相下的腦電全腦信號的探究,我們發(fā)現(xiàn)腦電全腦信號基本保留了慢波成分和紡錘波成分,但與從單個電極上獲得的信息存在很大差別。只有當(dāng)紡錘波達到一定發(fā)放規(guī)模,才會在腦電全腦信號上表現(xiàn)為紡錘波放電。因為紡錘波與睡眠記憶鞏固的關(guān)系非常密切,基于腦電全腦信號的紡錘波分型,有望在未來關(guān)于睡眠促進記憶鞏固的神經(jīng)基礎(chǔ)研究中發(fā)揮重要作用。
【學(xué)位單位】：西南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：B845.1
【部分圖文】：

傳統(tǒng)單個電極參考或平均參考無法獲得腦電全腦信號的原理可以看出FCz參考或平均參考后

數(shù)據(jù)分析流程

00θ 1 2 β1 β2 γθ 1 2 β1 β2 γ頻段頻段 3-2 腦電全腦信號的頻譜與電極平均頻譜的對比 （A）睜眼條件下；(B)閉眼條件下；電極平均頻譜（綠）和全腦信號的頻譜（藍）。方差分析發(fā)現(xiàn)，腦電全腦信號的功率較低，且與頻段的相互作用顯著。（C）睜眼條件下，D）閉眼條件下，電極平均頻譜和腦電全腦信號的頻譜在各頻段上存在高度相關(guān)。條形圖和誤差項分別代表平均數(shù)和標

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前3條

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本文編號：2833445