同步脑电-功能磁共振信号处理进展

同步脑电-功能磁共振(Simultaneous EEG-fMRI)整合了脑电的高时间分辨率和功能磁共振的高空间分辨率,是无创的大脑观测技术。但目前,该技术仍然存在信噪比过低、受试者舒适性差和数据融合困难等问题。本综述在介绍同步EEG-fMRI硬件系统的基础上,从EEG伪迹去除、基于EEG信息的fMRI分析、同步EEGfMRI的应用、未来研究前景四个方面,综述该领域的最新进展,特别是在信号处理方面的新突破。本文介绍了一个对强磁场环境下脑电的信号处理的技术分级框架,为此新技术的应用分流和推广提供了重要参考。

多静息态fMRI指标及同步EEG-fMRI对Rolandic癫痫活动检测能力的对比研究

目的:对比观察多个静息态fMRI指标相比同步脑电图-功能磁共振成像(EEG-fMRI)对Rolandic癫痫个体癫痫活动的检测能力。方法:回顾性分析31例Rolandic癫痫患儿同步EEG-fMRI数据以及性别年龄匹配的40例正常儿童静息态fMRI数据;计算患儿与对照组的低频振荡幅度(ALFF)及功能连接密度(FCD)静息态指标。采用广义线性模型(GLM)获得间期痫样放电(IEDs)相关fMRI激活。采用两样本t检验比较患者组与对照组的ALFF和FCD脑活动差异(高斯随机场校正,体素水平P<0.01,簇水平P<0.05),选取EEG-fMRI定义的癫痫活动灶区为感兴趣区,使用Spearman相关性分析计算感兴趣区内ALFF和FCD与EEG-fMRI的相关性,观察静息态fMRI指标与癫痫放电次数的相关性。结果:EEG-fMRI的主要激活位于双侧Rolandic区、楔叶、左侧感觉运动区;ALFF显著激活的区域主要位于双侧Rolandic区、感觉运动区;降低的区域主要为默认模式网络。FCD激活的脑区主要位于左侧尾状核,降低的脑区则主要为双侧丘脑。组水平上Spearman相关分析结果显示,ALFF与EEG-fMRI呈正相关(r=0.206,P<0.001)。FCD与EEG-fMRI无明显相关性(r=0.07,P<0.01)。跨受试者的相关分析显示,在癫痫活动灶区ALFF仍与EEG-fMRI明显相关(r=0.50,P<0.01),且其ALFF值与间期放电频数相关(r=0.35,P=0.05)。结论:ALFF与EEG-fMRI定义的癫痫活动灶有很高的一致性,FCD与EEG-fMRI的空间耦合较低。静息态fMRI的ALFF指标对于Rolandic癫痫具有间期癫痫活动定位的潜力。

睡眠影响记忆巩固的同步EEG-fMRI研究

默认网络是静息状态活动较强的大脑结构,它包含的海马和内侧前额叶两个脑区是记忆巩固的关键部位,同时静息态也被证明伴随有记忆巩固现象,我们推测默认网络是睡眠依赖记忆巩固的核心结构。本研究拟借助同步EEG-f MRI在时空分辨率上的优势,研究默认网络参与睡眠依赖记忆巩固的神经机制。包括:1)发掘默认网络活动的电生理指标,应用EEG源定位和跨频段耦合分析,揭示记忆巩固的动态过程;2)应用滑动时间窗和模块分析,研究默认网络参与静息态和睡眠过程记忆巩固的异同,揭示记忆在昼夜更迭中得以强化的神经机制;3)通过多模态信息融合,揭示记忆类型和睡眠阶段等因素对睡眠依赖记忆巩固的影响。本研究的开展对阐明睡眠依赖记忆巩固的神经机制具有深刻的理论意义,并最终可能为治疗学习记忆相关障碍提供全新的思路。

癫痫动物模型中的神经系统影像学新方法——癫痫神经生物工作组报告

现代功能神经成像技术给临床提供了将整个大脑活动可视化的机会,是癫痫诊断中一项不可或缺的工具.多种形式的无创性功能神经成像技术现在也作为研究工具应用于动物癫痫模型的研究中,可以进行动物/人类的平行研究,探究癫痫根本机制,发现癫痫生物标志物.文章综述了近期应用正电子发射断层扫描术、纤维示踪成像技术和功能磁共振成像技术进行动物癫痫研究的文献.癫痫由突发的神经网络特性的异常紊乱导致,即使是局灶性癫痫发作,也累及到广泛分布的多个系统,通常涉及双侧大脑半球.动物癫痫模型的功能神经成像检查为临床提供了检查全脑神经紊乱的机会,这可能是全面性和局灶性痫性发作以及多种类型癫痫发生的基础.利用当前的功能神经成像方法取得了诸多进展,进一步理解了广泛神经网络的特性对于正常以及异常人类行为的贡献.全脑功能神经成像技术在动物实验中的成功应用允许其研究癫痫的产生过程,并与深部脑电活动相关联.随着成像技术以及分析方法的持续发展,未来癫痫影像的转化研究领域有无限发展前景.