【摘要】： 早在上個(gè)世紀(jì)90年代,功能磁共振成像(fMRI)技術(shù)就已經(jīng)廣泛應(yīng)用于人腦組織的功能性研究。目前,fMRI技術(shù)是通過(guò)測(cè)量人腦特定區(qū)域的血液動(dòng)力學(xué)參數(shù),如血流量、血液含氧量等來(lái)推斷人腦的神經(jīng)生理活動(dòng),而并非直接測(cè)量其活動(dòng)。這種間接性測(cè)量存在著諸多不足之處。 首先,特定區(qū)域的腦血液動(dòng)力學(xué)與神經(jīng)生理活動(dòng)的耦合關(guān)系是復(fù)雜且非線性的,因此區(qū)域腦血?jiǎng)恿W(xué)并不能真實(shí)反映神經(jīng)活動(dòng);其次,fMRI所觀測(cè)到的血氧飽和度主要源自于血管的幾何分布,但血管的分布與神經(jīng)活動(dòng)區(qū)域并非是完全重疊的,因而血氧飽和度的變化也并不是神經(jīng)生理活動(dòng)的可靠推斷;第三,人腦血液動(dòng)力學(xué)的響應(yīng)時(shí)間(秒數(shù)量級(jí))遠(yuǎn)慢于神經(jīng)活動(dòng)的響應(yīng)時(shí)間(毫秒數(shù)量級(jí)),因而在時(shí)間上對(duì)神經(jīng)活動(dòng)的測(cè)量也受到限制。 所有這些缺陷,使得當(dāng)前以測(cè)量血液動(dòng)力學(xué)為基礎(chǔ)的fMRI的使用受到了限制,因此,如果我們能夠通過(guò)MRI來(lái)直接檢測(cè)神經(jīng)生理活動(dòng),將可以彌補(bǔ)fMRI的不足。 這里,我們首先構(gòu)建神經(jīng)元模型,并對(duì)神經(jīng)元胞體和樹(shù)突的電活動(dòng)進(jìn)行仿真;然后對(duì)每一個(gè)樹(shù)突和每一個(gè)沒(méi)有髓鞘的軸突都采用一個(gè)改進(jìn)的電流偶極子模型來(lái)仿真,再以群體神經(jīng)元的同步活動(dòng)來(lái)計(jì)算其所產(chǎn)生的神經(jīng)磁場(chǎng)(Neuronal Megnetic Field,NMF),最后測(cè)算由神經(jīng)磁場(chǎng)引起的MRI信號(hào)的變化。 結(jié)果表明,MRI信號(hào)的變化取決于活動(dòng)樹(shù)突磁場(chǎng)的強(qiáng)度、活動(dòng)樹(shù)突的幾何形態(tài)(即方向和結(jié)構(gòu))和活動(dòng)樹(shù)突的數(shù)量。在NMF中,MRI幅值信號(hào)變化較為顯著,其強(qiáng)度取決于NMF中平行于主磁場(chǎng)B0的分量Bn//;NMF引起的MRI相位信號(hào)變化并不顯著,只有在活動(dòng)的樹(shù)突不對(duì)稱的情況,也即非均勻時(shí),才可能引起可測(cè)的相位變化。我們構(gòu)建的模型表明,用MRI直接檢測(cè)神經(jīng)磁場(chǎng)是可行的。
【圖文】：

圖 2-1 電流偶極子模型[34]細(xì)胞的平均行為可以被模擬成一個(gè)電流偶極量垂直于顱骨的神經(jīng)細(xì)胞的活動(dòng),而 MEG 主要。由此也可以知道,腦電腦磁能互補(bǔ)地測(cè)量皮而產(chǎn)生的皮層電活動(dòng),參見(jiàn)圖（2-2）。究來(lái)說(shuō)，在球頭導(dǎo)體模型時(shí)，如圖（2-3）所示而只關(guān)心切向偶極子。通常，MEG 信號(hào)源的電，故對(duì)一個(gè)誘發(fā)刺激,大約有 106個(gè)突觸會(huì)產(chǎn)生06個(gè)錐體細(xì)胞/ mm2，而每個(gè)細(xì)胞又有大約數(shù)千中有千分之一左右的突觸發(fā)生同步響應(yīng)，就相鄰區(qū)域也可能存在方向相反的電流，，使產(chǎn)響應(yīng)活動(dòng)的皮層區(qū)域要大一些[1]。

圖 2-1 電流偶極子模型[34]一群這樣的細(xì)胞的平均行為可以被模擬成一個(gè)電流偶極子產(chǎn)生的磁場(chǎng)EEG 主要是測(cè)量垂直于顱骨的神經(jīng)細(xì)胞的活動(dòng),而 MEG 主要是測(cè)量平行于些細(xì)胞的活動(dòng)。由此也可以知道,腦電腦磁能互補(bǔ)地測(cè)量皮層區(qū)域的錐體觸后電位變化而產(chǎn)生的皮層電活動(dòng),參見(jiàn)圖（2-2）。對(duì)于 MEG 研究來(lái)說(shuō)，在球頭導(dǎo)體模型時(shí)，如圖（2-3）所示,徑向偶極子場(chǎng)沒(méi)有貢獻(xiàn)，而只關(guān)心切向偶極子。通常，MEG 信號(hào)源的電流偶極子的偶10 nAm 的量級(jí)，故對(duì)一個(gè)誘發(fā)刺激,大約有 106個(gè)突觸會(huì)產(chǎn)生同步的響應(yīng)。約有 0.1×106個(gè)錐體細(xì)胞/ mm2，而每個(gè)細(xì)胞又有大約數(shù)千個(gè)突觸，因此方毫米的皮層中有千分之一左右的突觸發(fā)生同步響應(yīng)，就產(chǎn)生了可探測(cè) 信號(hào)[34]。在實(shí)際皮層的相鄰區(qū)域也可能存在方向相反的電流，使產(chǎn)生的磁場(chǎng)會(huì)部于是實(shí)際同步響應(yīng)活動(dòng)的皮層區(qū)域要大一些[1]。
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2008
【分類號(hào)】：R312

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前4條

1 胡潔,胡凈,黃定君;腦磁圖研究進(jìn)展[J];生物醫(yī)學(xué)工程與臨床;2003年03期

2 程光,章翔;腦磁圖的發(fā)展及應(yīng)用研究[J];中華神經(jīng)外科疾病研究雜志;2002年03期

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本文編號(hào)：2569921