电刺激的fMRI的初步研究

目的 研究不同频率的电刺激在大脑产生的激活 ,为理解和发展电刺激治疗疾病的方法提供依据和方向。方法 对健康被试者的手腕和肘部内侧进行不同频率的低频电刺激 ,采用功能磁共振仪进行脑部激活图像的采集。结果 表明不同频率的电刺激在大脑中的激活具有差异性 ,引起了运动皮层和躯体感觉区的明显激活。结论 提示不同频率的电刺激可能激活了不同的神经通路 ,这些神经通路可能服务于中枢神经系统的不同功能 ,对于在电刺激的康复治疗中 。

用功能核磁共振成像研究珠心算儿童连加心算的神经机制

通过想像一个虚拟的算盘(珠像),珠心算专家拥有非同一般的心算能力。但是,珠心算通过珠像进行心算的神经机制至今仍不明了。在本研究中,我们利用视觉和听觉两种方式让珠算专家和非珠算专家完成简单心算和复杂心算,通过功能核磁共振成像技术分析两组人在进行该任务时的脑活动情况。我们发现两组被试者的脑激活有显著的差异。在珠算专家组中,简单连加任务激活的脑区主要是额-颞回路(外侧前运动区和颞叶后部),在复杂连加任务中激活的脑区主要是额-顶回路(外侧前运动区和顶上小叶后部);在对照组中,简单和复杂任务激活的脑区基本是一致的,主要包括双侧顶下小叶、前额及前运动区。此外,珠算组在视觉和听觉呈现的两种连加任务激活的脑区几乎是一样的。这些结果揭示了:(1)珠心算激活的脑区与普通心算不同,简单任务和复杂任务是由不同的神经回路完成的,简单任务与颞叶相关,而复杂任务与顶叶相关;(2)珠心算可能依赖视空间加工相关的神经回路来表征算珠;(3)颞叶后部和顶上小叶后部可能是与珠像有关的神经回路。

基于原子磁力仪的人体心磁测量

心电图检测是诊断人体心脏疾病的重要方法,然而心电图检测可能无法及时准确地诊断冠心病等心脏疾病的病情。另一种预测和诊断这种心脏疾病的方法是心磁图检测。心磁图检测是一种非接触式、无创伤、快速检测缺血性冠动脉疾病的方法。目前国际上对心脏磁场的测量主要利用基于超导量子干涉器件(SQUID)的磁力仪,由于SQUID必须在液氦的低温环境下才能工作,其制造成本和维护费用均很高,难以推广。本文报道了一种脉冲泵浦式原子磁力仪的心磁测量技术,测量灵敏度达到1 pT/Hz^(1/2),并能够快速响应外部磁场的变化。利用这种原子磁力仪在常温环境下清晰地测量到了人体的心磁信号,这是国内首次用原子磁力仪实现对心脏磁场信号的探测,该成果将促进人体磁场测量的科学研究和临床应用。

基于个性化三维心脏-躯干模型的心磁正问题

建立了基于有限元法(FEM)的三维心磁正问题计算框架,以研究人体心脏电生理活动产生的磁场问题.首先对被试的心脏和躯干磁共振影像数据源进行三维个性化建模,获得心脏-躯干几何模型.其次结合心脏三维模型与修正的FitzHugh-Nagumo(FHN)方程研究由跨膜电位(TMP)产生的电兴奋在心脏内部的传导.随后利用躯干三维模型与准静态麦克斯韦方程,研究心脏电兴奋产生的生物电磁场在体内的传播过程,进而获得体表外的心脏磁场分布.心磁计算框架仿真结果显示,使用FEM的模型可以较好地模拟体表外磁场分布.一维FHN方程和直导线的简化模型数值结果分别与解析解呈现出较好的一致性,验证了该计算框架的可行性.综上,该框架成功地仿真了TMP在心脏内部的传播过程及其在体表外投影的磁场分布,这将有助于未来心磁逆问题求解的研究.

广泛焦虑症的可能神经机制

目的利用功能磁共振成像(fMRI)技术,研究焦虑症的神经病理机制。方法共20名受试者参加实验。广泛焦虑症患者10名,正常对照组10名。实验模式为Block Design,刺激材料通过听觉呈现。共进行两次fMRI实验。实验1情绪中性词与无词的空白对照交替,实验2威胁词与情绪中性词交替。随后对受试者进行焦虑状态量表测试。结果焦虑状态量表测试:实验1对照组量表分值为37±3,患者组57±4。实验2对照组分值为41±4,患者组为66±6。两次实验中,两组受试者分值差异均有统计学意义。fMRI结果:实验1患者组与对照组激活脑区大部分重叠。包括两侧颞上回(BA22/42)、颞中回(BA21);左侧额下回(BA44/45);双侧前运动区(BA6);辅助运动区(BA6)及小脑半球。但患者组两侧颞上回激活强度(平均T值)强于对照组:左侧,P=0.051;右侧,P=0.035。且患者额外激活前额叶背外侧脑区(BA8/9)及两侧顶下小叶(BA39/40)。实验2患者组激活两侧颞上回(BA22/42)、颞中回(BA21);两侧额下回(BA44/45);左前额叶背外侧(BA46/10);两侧顶下小叶(BA39/40);两侧前运动区(BA6);扣带回前部(BA8/24/32);辅助运动区(BA6)。相同检验水平(P<0.001,未校正),正常对照组无激活脑区。但是降低阈值后(P<0.01),左侧扣带回后部(BA29/30)、左侧扣带回前部(BA24/32)及左侧顶下小叶(BA40)等脑区激活。结论广泛焦虑症患者的前额叶及颞叶可能存在功能异常,主要表现为对刺激加工的过度反应。

利用高灵敏的无自旋交换弛豫原子磁力仪实现脑磁测量

设计了基于无自旋交换弛豫(SERF)的高灵敏度非低温铷原子磁力仪,其灵敏度在15 Hz处达到了6fT/(Hz)^(1/2)。利用此SERF磁力仪,在屏蔽筒内测量了人脑视觉皮层在睁眼和闭眼状态下的磁场差异。该SERF磁力仪采用抽运-探测双光模式,与单光配置相比,双光SERF磁力仪可以实现更高的灵敏度,并且不需要额外的磁场调制,因此省略了采集系统中复杂的锁相放大器。这种装置更有利于实现小型化的全头脑磁图传感器阵列。