本文選題：有效連接　切入點：功能磁共振成像　出處：《鄭州大學》2017年碩士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：人腦是一個高度復雜的生理神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),被分為50個具有不同功能的皮層區(qū)域,腦功能區(qū)通過腦功能網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)個體感知、注意、記憶、運動、思維、語言、情感等認知行為。通過腦功能網(wǎng)絡(luò)的研究可以來探討腦功能的機制。功能磁共振成像(functional Magnetic Resonance Imaging,fMRI)具有無創(chuàng)、重復性強、高時空分辨率、易定位的特點,被廣泛應(yīng)用于腦功能網(wǎng)絡(luò)的研究。靜息態(tài)fMRI測量腦靜息態(tài)自發(fā)活動血氧依賴水平(Blood Oxygen Level Depend,BOLD)信號,更接近于生理狀態(tài),無復雜實驗設(shè)計,沒有任務(wù)要求,操作方便,重復性好,信息穩(wěn)定可靠,可分析內(nèi)容多,在腦疾病的研究中具有明顯優(yōu)勢,也逐漸應(yīng)用于腦功能網(wǎng)絡(luò)的研究。有效連接可以應(yīng)用于fMRI數(shù)據(jù)的分析腦功能網(wǎng)絡(luò),探討大腦的腦神經(jīng)系統(tǒng)響應(yīng)機制,深入了解人腦功能網(wǎng)絡(luò)信息處理與信息傳遞的機制,被應(yīng)用于探索腦認知功能和了解腦功能性疾病的發(fā)病機理。本論文以靜息態(tài)fMRI為研究對象,以有效連接方法為研究重點,深入探討靜息態(tài)fMRI的有效連接方法以及有效連接的可靠性。有效連接方法中的格蘭杰因果分析(Granger Causality Analysis,GCA)模型和動態(tài)因果模型(Dynamic Causal Modeling,DCM)可被應(yīng)用于靜息態(tài)fMRI的分析腦功能網(wǎng)絡(luò)的研究。GCA和DCM目前對于靜息態(tài)fMRI的有效連接分析,方法上存在許多的改進,但仍處在一個不成熟階段,特別是對有效連接結(jié)果的可靠性判斷。多變量GCA可以同時分析腦功能網(wǎng)絡(luò)中多個變量間的因果關(guān)系。波譜動態(tài)因果模型(spectral DCM,sp DCM)是在頻域來分析腦功能網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點的動態(tài)因果關(guān)系。本文針對這兩種有效連接方法,首先對比研究它們對靜息態(tài)fMRI的有效連接分析的可靠性。本文基于球體模型提取感興趣腦區(qū)的進行多變量GCA和sp DCM建模分析,并首次將結(jié)構(gòu)模板模型應(yīng)用于sp DCM,基于結(jié)構(gòu)模板模型,對靜息態(tài)fMRI數(shù)據(jù)進行多變量GCA和sp DCM建模分析。研究結(jié)果顯示,整體上多變量GCA與sp DCM分析靜息態(tài)fMRI的有效連接均具有一定可靠性和一致性;結(jié)構(gòu)模板模型和球體模型對應(yīng)的有效連接結(jié)果存在連接強度差異,因果關(guān)系存在一致性;sp DCM比多變量GCA在對于低頻信號的有效連接分析更為敏感,更逼真的描述腦功能網(wǎng)絡(luò)的活動,而多變量GCA可以更好的準確探測已存在的有效連接。靜息態(tài)fMRI成像掃描的時間長度目前沒有標準的約束條件,基于靜息態(tài)fMRI成像的腦功能網(wǎng)絡(luò)研究中,存在各種不同的但并不針對性的fMRI信號時間序列長度,很少有研究專門針對靜息態(tài)fMRI的有效連接中掃描時長參數(shù)進行研究分析。本文通過仿真實驗?zāi)M不同時長的靜息態(tài)fMRI數(shù)據(jù),對各組靜息態(tài)fMRI數(shù)據(jù)的進行多變量GCA和sp DCM分析處理,探討fMRI信號時長對兩種有效連接方法的影響和對應(yīng)可靠性的時長范圍。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)多變量GCA適用于靜息態(tài)fMRI時長較低的范圍,spDCM適用于靜息態(tài)fMRI時長較長的范圍。本文研究真實的靜息態(tài)fMRI的有效連接的掃描時間長度影響。針對抑郁癥疾病模型的靜息態(tài)fMRI有效連接的分析,研究結(jié)果顯示,多變量GCA和sp DCM有效連接結(jié)果受fMRI時長的影響,不同時長的有不同的有效連接;有效時長約束范圍內(nèi)擇取合適的有效連接方法可分析得到較為可靠的有效連接結(jié)果,有效連接擇取合適的時長也可以分析得到較為可靠的有效連接結(jié)果。
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【學位授予單位】：鄭州大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：R445.2;R741

【參考文獻】

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本文編號：1583035