基于fMRI探讨针刺治疗卒中后运动障碍的研究进展

脑卒中具有高发病率、高致残率的特点,运动功能障碍作为脑卒中患者的常见伴随症状,严重影响了患者的生活质量。本研究利用功能磁共振成像(fMRI)这种具有极高空间分辨率的评估手段,结合局部与全局的fMRI研究方法,综述近年来国内外相关研究进展,探讨卒中后运动障碍的脑功能变化,并对针刺促进卒中后运动障碍康复的中枢机制进行探索,以期为针刺治疗卒中后运动障碍提供理论依据。

经颅直流电刺激改善传导性失语复述能力的fMRI研究

目的:采用静息态功能磁共振成像(rs-fMRI)技术评估经颅直流电刺激(tDCS)改善传导性失语患者复述功能的价值并探究其机制。方法:选取16例传导性失语患者(病例组)及18例健康受试者(对照组)为研究对象,对其rs-fMRI检查的静息态数据进行局部区域一致性分析(ReHo),得到病例组ReHo信号减低脑区,并选择左侧Wernicke区作为感兴趣区,比较病例组tDCS治疗前、后汉语失语症心理语言评价(PACA)复述测验、ReHo及功能连接(FC)的变化;比较病例组(治疗前)与对照组ReHo及FC的差异。结果:病例组较对照组ReHo值增高脑区为右侧中央后回,减低脑区为左侧颞上回、后扣带回及楔前叶;与Wernicke区呈正相关的脑区为左侧顶下缘角回,右侧中央盖、颞上回、中央前、后回,呈负相关的脑区为右侧直回、额中回、顶下缘角回,左侧前扣带回和旁扣带回、背外侧额上回。tDCS治疗后,患者复述能力明显提高(t=10.30,P<0.01);ReHo值增高脑区为左侧内侧额上回及右侧角回,未发现明显减低脑区;与Wernicke区呈正相关的脑区为左侧杏仁核、楔前叶、中央后回及眶部额中回,右侧后扣带回、颞上回;呈负相关的脑区为右侧额下回三角部。结论:tDCS刺激左侧Wernicke区可有效改善传导性失语患者复述功能,其机制可能与左侧Wernicke区FC模式的转变有关,同时受损功能脑区神经元活性的增高可能对语言的恢复起一定的代偿作用。

基于模式识别的高水平运动员RS-fMRI数据分类研究

为弥补传统的广义线性模型(generalized linear model,GLM)方法的不足,并探索模式识别在运动脑科学当中的应用价值。使用支持向量机(support vector machine,SVM)模式识别算法,以低频振幅(fractional amplitude of low-frequency fluctuations,fALFF)、局部一致性(regional homogeneity,ReHo)和度中心度(degree centrality,DC)作为学习特征,对射击运动组和滑冰运动组(分类1)、射击运动组和对照组(分类2)以及速滑运动组和对照组(分类3)之间进行二分类,并计算每一个脑区在分类算法当中的权重。使用留一交叉验证法计算分类正确率,使用总的准确率、接受者操作特性曲线(receiver operating characteristic curve,ROC)、以及预测准确率来衡量机器分类算法的优劣性。结果表明:分类1中SVM算法的正确率较高且分类效果更稳定,总的准确率(total accuracy,tACC)可以维持在96.67%以上,曲线下面积(area under curve,AUC)均为1,说明SVM算法对区分不同项目运动员脑静息态功能特征时更有优势;在分类2和分类3中,SVM算法效果取决于使用的指标。其中,使用fALFF或者综合使用三个静息态指标的分类效果较稳定(tACC均在80%以上,AUC均在0.88以上);小脑在分类1算法中占较多的权重,提示不同运动项目运动员的脑功能活动之间差异最明显的部位主要在小脑上。而分类2和3中,除了小脑,还有一些与运动执行和控制及其他功能活动相关的脑区参与了算法的构成。通过SVM分类算法的应用获得较为理想的结果,展示了模式识别方法在运动科学领域的应用价值。研究成果有助于体育科学研究者从新的角度更加全面地理解运动与脑的关系。

青少年非自杀性自伤脑区的静息态功能磁共振成像研究:基于fMRI研究的元分析

目的:青少年非自杀性自伤行为是自杀预测的危险因素,探究非自杀性自伤行为可能存在的神经基础。方法:本文共纳入11篇文献,采用激活似然估计法对青少年NSSI患者相对于非NSSI人群静息态脑功能成像的脑区进行整合分析。结果:青少年NSSI患者右侧岛叶脑区激活增强。结论:本文通过ALE元分析,对青少年非自杀性自伤的fMRI研究进行系统的定量分析发现青少年NSSI患者右侧岛叶脑区激活增强,这有助于进一步理解青少年NSSI的神经机制。

原发性失眠患者奖赏网络关键核团在静息态fMRI功能连接的改变

目的:利用功能性磁共振成像(fMRI)技术观察原发性患者奖赏网络区域中脑腹侧被盖(Ventral ttegmental area,VTA)以及伏隔核(Nucleus accumbens,NAcc)脑功能连接的改变。方法:28例原发性失眠比较26例健康对照组脑功能成像的改变,并分析中脑腹侧被盖以及伏隔核功能连接的改变与失眠的情绪障碍障碍之间的关系。结果:比较原发性失眠患者对比健康对照组,VTA与NAcc全脑的功能连接均降低,与VTA-l功能连接增降低的脑区为双侧前扣带回、左侧眶额回,与VTA-r功能连接增降低的脑区为双侧前扣带回、左侧眶额回、右侧中央前回,与NAcc-l功能连接降低的脑区为双侧丘脑、辅助运动区,与NAcc-r功能连接降低的脑区为双侧丘脑、小脑。结论:睡眠障碍会显著降低奖赏网络中VTA与NAcc的功能连接,说明长期睡眠障碍可能影响在原发性失眠患者奖赏处理能力,导致失眠患者情感功能发生障碍。

立体曲率后效的多级适应机制的fMRI证据

【目的】开展功能性磁共振成像适应(fMRIa)实验,验证立体曲率后效的多级适应机制在人类大脑皮层的16个ROI上的表现。【方法】通过使用水平双目视差定义的随机点立体图作为视觉刺激,设计了6种适应条件以最大限度地分离出不同的适应源。通过测量适应期间和测试期间的BOLD信号变化来评估适应强度。【结果】ANOVA分析结果表示,皮层的背侧视路和腹外侧视路均表现出对形状属性的高级适应。此外,还发现在背侧视路的V7和IPS区存在对平均视差信息的适应,说明这些区域中的低阶视差计算用于精确编码3D形状的深度结构,而腹侧视路则用于形状分类。【结论】立体曲率后效确实是由多级适应所导致。本研究成果可在虚拟现实中立体场景构建时提供对用户体验的优化。

运动特征对抽象动词具身表征的影响:来自fMRI及EMG的证据

本研究将学习−测试范式与功能磁共振成像技术(fMRI)以及肌电图技术(EMG)相结合,探讨了运动特征与抽象动词具身表征之间的因果联系,旨在证明词语的运动特征可能是以往研究结果不一致的关键因素,为抽象概念表征的具身认知观点提供支持证据。任务态功能磁共振成像研究(实验1)发现,运动特征增加后,新造词在后测加工中引发的运动相关脑区(如左侧中央前回)的活动强度显著高于前测中的;且运动相关脑区(右侧中央前后回、左侧中央前回等)在新造抽象动词加工中的参与度受到词语运动特征值的调节。肌电图研究(实验2)发现,运动特征增加后的新造词加工也引发了手臂指伸肌肌电活动的增强。这表明,词语的运动特征在抽象动词具身表征中发挥因果性作用,运动特征对中枢运动系统的影响能够延伸至外周肌肉运动系统。结果为具身认知语言理解观提供了新的证据及重要完善和补充。

基于fMRI低频振幅比率分析调神法针刺治疗早醒型失眠的中枢机制研究

目的:基于静息态功能磁共振成像(rs-fMRI)研究调神法针刺治疗早醒型失眠的潜在中枢机制。方法:将48例早醒型失眠患者随机分为调神法针刺组(24例,脱落1例)和非穴位浅刺组(24例,脱落1例,剔除1例)。调神法针刺组予针刺百会、神庭、四神聪、本神、神门、内关和三阴交;非穴位浅刺组予非效穴旁开1寸浅刺治疗,非效穴取臂臑、手三里、阳池、外关、风市、伏兔和梁丘;两组均治疗4周,每周3次,比较两组患者针刺前后匹兹堡睡眠质量指数(PSQI)及早醒评分、汉密尔顿抑郁量表(HAMD-17)评分及早醒评分和汉密尔顿焦虑量表(HAMA)评分,治疗前后进行rs-fMRI数据采集。观察两组患者针刺前后低频振幅比率(fALFF)的变化,fALFF值与量表进行相关性分析。结果:治疗后,调神法针刺组PSQI评分、PSQI早醒评分、HAMD评分、HAMD早醒评分和HAMA评分均较治疗前显著降低,差异具有统计学意义(P<0.01),且量表评分均显著低于非穴位浅刺组,差异具有统计学意义(P<0.05)。非穴位浅刺组HAMA评分较治疗前显著降低,差异具有统计学意义(P<0.01)。治疗后调神法针刺组较非穴位浅刺组fALFF值在左侧背外侧额上回(SFGd)升高、左侧小脑4_5区(CER4_5)降低,差异具有统计学意义(均GRF校正,体素水平P<0.01,团块水平P<0.01,双尾),左SFGd的fALFF值与PSQI评分(r=0.386)、PSQI早醒评分(r=0.330)和HAMD评分(r=0.358)呈显著正相关,差异具有统计学意义(P<0.05),左CER4_5的fALFF值与PSQI评分(r=0.374)、HAMD评分(r=0.483)呈显著负相关,差异具有统计学意义(P<0.05)。结论:调神法针刺可能通过调节早醒型失眠患者的局部脑功能强度,从而有效改善睡眠质量和早醒症状,缓解焦虑、抑郁情绪。

经颅磁电刺激治疗成人屈光参差性弱视的rs-fMRI机制研究

目的基于静息态功能磁共振成像(rs-fMRI)技术探讨经颅磁电刺激(TMS)干预对成人屈光参差性弱视患者关键脑区异常功能状态及损害特征的调控作用。方法纳入20例单(左)眼成人屈光参差性弱视患者,随机分为手术组[行后房型人工晶体(ICL)植入术]和TMS结合组(在手术组基础上进行TMS治疗),每组10例。两组患者在治疗前后均采用国际标准视力表检查视力以评价疗效。同时,两组患者分别在治疗前、治疗后进行1次rs-fMRI检查,采用局部一致性(ReHo)、低频振幅(ALFF)、比率低频振幅(fALFF)3种算法对获取的rs-fMRI图像进行脑区功能状态及响应特征分析。结果与治疗前相比,治疗后两组患者的裸眼视力均显著提高,且显著高于治疗前矫正视力(均P<0.05);治疗后两组相比,TMS结合组裸眼视力改善程度优于手术组(P<0.05)。手术组、TMS结合组治疗前后ReHo、fALFF值均无差异;与治疗前相比,手术组治疗后同侧额叶ALFF值升高,TMS结合组治疗后同侧小脑ALFF值降低;与手术组相比,TMS结合组治疗后同侧额叶、额上回ReHo值降低,对侧颞叶、颞上回ALFF值降低,对侧枕叶、楔叶fALFF升高(均P<0.05)。结论手术组和TMS结合组成人屈光参差性弱视患者的脑区自发活动改善效果显著。ICL植入术可能通过激活同侧额叶发挥作用;ICL植入术结合TMS治疗可能通过改善小脑功能,提高对侧枕叶、楔叶的兴奋性,调节枕叶相邻皮质及其他视觉相关皮质(同侧额叶及对侧颞叶)的神经元功能活动,纠正患者两眼间的兴奋性差异而发挥作用。

fMRI揭示日中双语者的语义和读音加工脑机制

目前,双语者大脑加工机制的研究已经取得了一些成果,加工任务和双语语言字符类型的不同都会给结果带来一定的争论性,对正字法相似但语义和读音不同的双语者脑机制的研究仍需进一步探讨。实验首次使用多体素模式分析(MVPA)对15名日中双语者在日文汉字和中文汉字的词汇语义和读音任务下生成的功能磁共振成像(fMRI)数据进行分析,进而解码大脑加工机制。结果发现,在语义加工过程中,两种语言在额下回岛盖部(PO)、颞中回(MTG)、颞上回(STG)以及双侧角回(AG)具有显著的激活差异。在读音加工过程中,两种语言在左侧缘上回(SMG)的差异尤为显著,而在右侧STG则无明显差异。

轻中度抑郁症患者首次发作后短期抗抑郁治疗的效果及任务态fMRI特征分析

探讨轻中度抑郁症患者首次发作后短期抗抑郁治疗的效果及任务态功能性磁共振成像(fMRI)特征。方法 分别在2020年5月~2022年4月选取50例首次发作后接受短期抗抑郁治疗的轻中度抑郁症患者和50例健康检查者作为研究对象,将轻中度抑郁症患者作为观察组,另将健康检查者作为对照组,均对其开展任务态fMRI检查,分析其局部一致性差异的脑区。结果:观察组L/R侧梭状回、L/R侧扣带回、R侧小脑脚2区、R侧丘脑、R侧颞中回、L侧丘脑内侧背核的ReHo值均比对照组高,L/R内侧额上回、L侧额中回、L侧额内侧回、L侧枕中回、L侧枕下回、L侧中央旁小叶的ReHo值均比对照组低(FDR校正P<0.05,K>10);治疗后观察组L/R侧小脑脚2区、R侧梭状回的ReHo值明显高于治疗前,R侧额下回的ReHo值明显低于治疗前(FDR校正P<0.05,K>10);观察组治疗后L侧中央后回、L侧额中回、L侧前扣带回、L侧内侧额上回、L侧枕上回、L侧舌回、L侧颞中回和R侧内侧核旁扣带脑回、R侧内侧额上回、R侧额下回、R侧额中回的ReHo值明显低于对照组,L侧小脑后叶、梭状回、丘脑、枕中回、R侧枕下回、R侧顶下缘角回的ReHo值明显高于对照组(FDR校正P<0.05,K>10)。结论 对首次发作后接受短期抑郁治疗的轻中度抑郁症患者开展任务态fMRI检查,可根据相关脑区神经元时间一致性的变化评估患者的情绪变化情况,以便及时明确患者的临床治疗效果,有助于早期筛查抑郁症。

太极拳技能学习早期大脑功能的动态变化:基于运动表象的fMRI研究

为了解太极拳技能学习早期大脑功能的动态变化特点,本研究共招募29名太极拳零基础被试(19名实验组被试,10名对照组被试),采用多时点纵向追踪设计,借助于功能磁共振成像技术,采集技能学习早期不同时点被试完成运动表象任务时的行为和脑功能数据。结果发现:(1)太极拳技能学习早期,技能水平表现出先慢后快的变化特征,运动表象质量也具有变好的趋势;(2)随着太极拳技能水平的提高,运动表象任务诱发的左侧颞上回和左侧楔前叶的激活显著增强,且同样表现出先慢后快的变化特征;(3)相关检验发现,左侧颞上回和左侧楔前叶的激活与运动表象质量以及太极拳技能水平具有中等程度的相关。研究表明,太极拳技能学习早期,左侧颞上回和左侧楔前叶会伴随着太极拳技能水平的提高而发生改变,太极拳技能学习有助于优化与序列动作学习有关的脑区功能。

基于BOLD-fMRI技术探讨针刺治疗失眠的研究展望

针刺治疗失眠被广泛应用于临床,通过针刺腧穴可以调节神经中枢代谢功能,但具体作用机制比较复杂。应用功能磁共振成像(fMRI)技术可以从影像学角度研究针刺治疗失眠的脑响应区,进而对其中枢机制进行剖析。分析基于fMRI针刺治疗失眠的相关文献,发现主要集中在静息态及任务态fMRI方面,即血氧水平依赖功能磁共振成像(bold-fMRI)脑激活区的研究。研究结果证实,认知、情绪调控相关脑区神经元被激活,达到治疗失眠的作用。本文对近些年代表性研究进行归纳总结,以期为后续针刺治疗失眠脑效应机制的探索提供参考。

深度学习在阿尔茨海默病fMRI图像分类中的研究进展

阿尔茨海默病(Alzheimer's disease, AD)是一种多见于85岁以上老人的神经系统变性疾病,其特征多表现为失语,记忆障碍等。功能性磁共振成像(functional magnetic resonance imaging,fMRI)是医生诊断AD的重要工具。目前,深度学习已在声音,图像,文字等数据领域取得突破性的进展,其在AD的fMRI图像分类中的应用也成为了研究热点。本文首先回顾了深度学习的概念;然后介绍了基于深度学习的AD的fMRI图像分类中的几种方法,包括卷积神经网络方法,循环神经网络方法,图神经网络方法;最后对未来的发展进行展望,为后续研究提供参考。

rs-fMRI分析方法用于失眠患者脑功能研究的进展

失眠是影响人体身心健康的生理心理性疾病,严重失眠可导致相关脑区的功能改变。静息态功能磁共振成像(rs-fMRI)技术是目前脑功能研究的主要手段,其常用的分析方法包括局部脑区数据分析法(局部一致性、低频振幅、比率低频振幅)和脑区之间静息态功能连接分析法(独立成分分析、种子点功能连接分析、向中心度分析、体素镜像同位分析、图论分析)。该文总结了rs-fMRI分析方法在失眠脑功能研究中的应用,以期为失眠脑功能的深入研究提供资料。

感音神经性聋人和正常人纯音刺激脑功能区BOLD-fMRI研究

目的利用血氧水平依赖效应功能磁共振成像(blood oxygenation level dependent-functionalmagnetic resonance imaging,BOLD-fMRI)观察正常人和感音神经性聋人在纯音刺激时脑听觉中枢的兴奋情况,比较两组间的差异。方法正常人和聋人受试者各30名。功能成像采用组块设计。声音刺激用1000Hz纯音,强度(sound pressure level,SPL)140dB,持续时间500ms,刺激间隔500ms,刺激施加频率1Hz。结果正常人接受纯音刺激激活脑区有:两侧颞横回、颞平面前极、颞平面、外侧裂周围的中央前回、中央后回、颞上回(除颞横回、颞平面前极、颞平面以外的部分)、缘上回、额下回、以及两侧枕叶和小脑半球。聋人纯音激活脑区与正常人相似。对正常人和聋人各脑区的激活强度行t检验,表现为正常人激活强度显著高于聋人的脑区有:两侧颞横回、颞平面前极及额下回,左侧颞上回,右侧颞平面;表现聋人激活强度显著高于正常人的脑区有:两侧枕叶、中央后回、中央前回。结论正常人和感音性聋人接受适当纯音刺激都可激活听觉中枢。在相同刺激条件下聋人听觉中枢激活程度较正常人低。人脑以网络模式处理听觉信息,不同感觉中枢间存在固有的联系,聋人的听觉中枢有重组现象发生。

静息态fMRI技术在临床的应用-局部一致性研究

静息态的fMRI成像（resting—statefMRI，rs—fMRI）是发展最为迅速的功能磁共振成像技术的分支之一，它能够在无特定任务的情况下，在受试者不做系统地思考或尽量不思考问题的状态下进行的磁共振扫描。静息态fMRI信号的低频振荡与自发的神经元活动关系密切，

针刺治疗缺血性脑卒中运动功能障碍康复BOLD-fMRI研究进展

缺血性脑卒中(ischemic stroke, IS)为我国首要致死致残疾病,70%患者并发运动功能障碍,针刺已成为一项早期重要辅助治疗手段。近年来,血氧水平依赖功能磁共振成像已成为研究针刺卒中的最常用方法。本研究从局部一致性、低频振幅等代表的局部功能传统体素分析和动态功能连接(dynamic functional connection, DFC)分析、图论分析等代表的复杂全脑网络分析研究成果比较入手,综述了针刺IS运动功能障碍研究从局部功能延伸至全脑功能分析,从体素研究向脑网络研究转化,并正在进一步向全脑整体网络研究深入的转变历程及利弊,进而提出目前该类研究已从基于单纯感觉运动网络(sensory motor network, SMN)映射的运动完成研究逐步过渡到基于默认网络(default mode network, DMN)映射的运动认知研究,但尚未完全普及。本综述为针刺IS运动功能障碍研究提供如灵活运用任务设计,围绕SMN及DMN双动态网络,采用DFC、图论等全脑网络分析针刺前后运动功能连接及属性变化等方法学指导及理论支持,从而更好地阐释针刺IS运动功能障碍康复机制并指导临床。

主观认知下降及轻度认知障碍患者默认网络的静息态fMRI研究

目的分析主观认知下降(SCD)和轻度认知障碍(MCI)默认网络(DMN)的异常改变,揭示其演变规律,以期为阿尔茨海默病(AD)的早期诊断提供影像学依据。方法纳入SCD患者35例,MCI患者88例,健康对照(HC)者32名。收集受试者的相关临床数据、神经心理学量表评估数据以及3D-T1WI及静息态血氧水平依赖功能磁共振成像(BOLD-fMRI)数据。以后扣带回(PCC)作为种子点,分析SCD、MCI的DMN功能连接变化。结果与HC组相比,SCD组双侧前扣带回(ACC)的功能连接降低,右侧额下回的功能连接增强;MCI组双侧海马及海马旁回、右侧额上回/左侧ACC、部分右侧颞中回/角回的功能连接降低,右侧中央前回、双侧岛叶/双侧额下回、右侧中扣带回/右腹侧ACC、右侧补充运动区、左侧小脑的功能连接增强。结论随着疾病的进展,MCI在SCD的DMN功能连接变化的基础上出现了更为广泛的功能连接异常,提示了SCD是介于MCI和正常老年人之间的中间阶段。

基于fMRI技术探讨针刺太溪穴对血管性痴呆患者脑功能的影响

目的:观察针刺太溪穴对血管性痴呆(VD)患者脑激活区分布规律的影响,探讨针刺太溪穴治疗VD的中枢效应机制。方法:分别采集18名VD患者针刺右侧太溪穴任务态fMRI数据,应用DPARSF、统计参数图(SPM12)及XJVIEW软件对数据进行后处理和统计分析。结果:针刺VD患者太溪穴正激活脑区:左内侧额上回,右侧额中回,右侧额上回;负激活脑区:左侧枕下回,双侧距状裂周围皮层,右侧颞中回,左侧后扣带回,左侧梭状回,右侧海马回,左侧枕中回,右侧角回,右侧缘上回。结论:针刺VD患者太溪穴发挥良性的双向调节作用,实现高级认知区、体感区、边缘系统和视觉听觉皮层的功能再平衡,也证实了针刺太溪穴治疗VD患者的有效性和可行性。