多方式认知功能成像研究进展

对大脑结构和功能的深入研究要求认知功能成像技术同时具有高时间分辨率和高空间分辨率 .多方式认知功能成像通过不同成像技术fMRI/PET和EEG/MEG的结合 ,能够同时在空间定位和时间过程上研究大脑认知活动的动态过程 .多方式认知功能成像已经被成功地应用于选择性注意、视觉通路、随意运动和语义加工等的研究 ,并揭示了相关大脑活动的空间和时间特征 .今后的研究将进一步提高多方式认知功能成像的时空分辨率和准确性 。

多维延时相关MUSIC方法:一种求解脑电逆问题的新方法

将经典的多信号分类算法 (MUSIC)用于研究脑电逆问题时存在两个问题 :对有色噪音敏感和不能识别相干源 .近年人们提出了利用延时相关、高阶累积量或假设已知噪音协方差来缓解有色噪音对算法的影响 .对于相干源 ,则有人提出了递归的多维MUSIC方法 .本文在这些工作的基础上建立了一种基于延时相关阵的、叠代的多维MU SIC算法 .仿真数据及实际脑电应用研究表明 ,该方法能在压制有色噪音的同时识别多个相干源 ,因而具有明显的意义 .

用于功能核磁共振数据处理的IAM方法

本文提出了一种用于核磁共振数据统计处理的灰度平均法 (intensityaveragemethod,IAM) ,该方法可在大脑反应完全未知的情况下 ,检测经过某些刺激时大脑何时出现反应、这些反应将持续多长时间 ,反应趋势如何 ,并且可以检测出不同样本在相同刺激下反应的差异。同OTCA和MTCA统计方法相比较 ,该方法算法简洁、计算量小、计算速度快、原始数据可不经过预处理 ,而且可以在没有任何经验知识的情况下 ,得到不同类型人对某种相同刺激的不同敏感程度。

脑电逆问题多信号分类算法的计算机仿真研究

根据头表观测电位反演脑电源的空域位置 ,和它在时域中的演化过程是脑电研究中的一个重要方面。本文针对三层同心球头模型 ,首次采用归一化模糊指数反映反演结果的空域模糊程度 ,用奇异值比率反映多信号分类算法 (MUSIC)的信噪空间分离程度 ,并利用先进的总体最小二乘法反演脑电源的时域演化过程 ,实现了从反演结果的空域分布模糊程度、时域过程的重建精度和信噪空间分离程度三个方面对MUSIC算法的计算机仿真研究。研究内容包括不同信噪比的观测记录和不同相关性的源组合 ,结果显示了该算法对高斯白噪的稳健性和对相干源的敏感性 ,为进一步把该方法用于实践提供了依据。

一种基于独立成分分析的功能磁共振数据处理方法

独立成分分析 (ICA)是统计信号处理中的一项新技术 ,用来从混合信号的多维观测中提取具有统计独立性的成分。我们针对功能磁共振数据处理 ,采用先对相邻的两体元信号作 ICA分离 ,然后与参考信号进行相关 ,把相关系数大于一定阈值的体元作为刺激引起兴奋的体元 ,从而实现刺激的功能定位。经实际脑功能磁共振数据试验 。

上下视野空间选择性注意的ERP研究

该文主要研究上、下视野空间选择性注意早期所诱发的ERP反应 ,探讨注意上、下视野视觉信息处理的特征与差别。10名被试的主要实验结果为 :1)对上、下视野的选择注意产生类似于注意左、右视野时P1,N1,P2的相对增强 ;2)偶极子定位显示 ,上、下视野刺激的早期注意反应(P1)以交叉方式投射到枕区 ,即下视野刺激的注意反应偏向枕区的背侧 ,而上视野刺激的注意反应偏向枕区的腹侧 ;3)上下视野的早期注意反应(P1)具有明显的不对称性 ,下视野注意反应的偶极矩远远小于上视野 ,即下视野注意反应强度明显弱于上视野。

注意对动态图形脑诱发电成分的影响及脑定位研究

该文的主要目的是研究对运动形成图形（动态图形）注意所引起的ＥＲＰ的反应。在实验中，被试只注意在一侧视野呈现的动态刺激图形，并对倾斜的条状刺激作反应。主要实验结果为：１．空间选择性注意使得早期ＥＲＰ成分Ｐ１和Ｎ１的幅度增大；２．注意也使得晚期成分Ｎ２的幅度增大，脑地形图和低分辨率断层成象（ＬＯＲＥＴＡ）的结果一致显示，ｄＮ２成分（注意状态的Ｎ２减去非注意状态的Ｎ２）位于右侧枕颞区。ｄＮ２成分的时间过程和分布说明它是一种选择负波，反映了注意对发生于右侧枕颞区的运动形成图形处理过程的加强和易化。

视觉剥夺猫外膝体神经元最优方位的分布特性

记录和测定了视觉剥夺猫（ｄａｒｋ－ｒｅａｒｅｄｃａｔｓ）外膝体３４４个细胞的方位调谐等感受野特性，多数细胞（８２％）具有方位敏感性（Ｂｉａｓ＞０．１）。最优方位的分布与正常猫类似，偏向于水平方位，但分布特性强于正常猫。与正常猫类似，视觉剥夺猫外膝体细胞的最优方位与该细胞感受野在视网膜上的位置有关，偏向平行于视网膜中心区与感受野中心的连线（向心线）；外膝体内位置相邻近的细胞具有相近的最优方位，亦呈现初步有序排列。结果表明：外膝体细胞最优方位的分布特性与后天视觉经验无关而可能来源于遗传因素。

猫外膝体神经元非寻常的方位调谐特性──Ⅱ．在去视皮层猫和视觉剥夺猫（Dark－reared cats）的研究

以移动的正弦光栅作为刺激，用玻璃微电极记录以冰冻法毁损皮层１７、１８、１９区和外侧上雪氏回（ＬＳ）区后的猫外膝体的单细胞反应，测定了了５７９个细胞的方位调谐特性．另外还在视觉剥夺猫外膝体测定了３４４个细胞的方位调谐特性．与正常猫相似，去视皮层猫和视觉剥夺猫外膝体的少数细胞（约占１０％）具有非寻常的方位调谐特性，包括具蝴蝶形调谐曲线的方位调谐特性、双调谐（Ｂｉｍｏｄａｌ）的方位调谐特性和最优方位随刺激空间频率的不同而变化的方位调谐特性。结果表明，外膝体的非寻常的方位调谐特性并非主要由皮层下行投射所致，而是主要与先天遗传因素有关。

猫外膝体细胞方位方向敏感性与时间空间频率的关系

在１２只成年猫上，用微电极记录了外膝体神经元对不同方位（方向）的移动正弦光栅刺激的反应，测定了细胞在不同时间、空间频率下的方位、方向调谐特性。在一定的时频范围内，外膝体神经元的方位敏感性受时间频率的影响不大，而方向敏感性受时间频率的影响相对较大：在其它参数不变的情况下，改变时间频率可产生相当不同的方向调谐特性。外膝体神经元一般在近于截止频率的较高空间频率下具有较强的方位敏感性，而在近于最优空间频率的较低空间频率下呈现出较强的方向敏感性。多数方位、方向敏感性细胞对空间频率的依赖较大，即只在一个较窄的空间频率范围内呈现出它们的敏感性或随空间频率的不同敏感性强度产生较大的变化；也有少数方位、方向敏感性细胞在较宽的空间频率范围内呈现明显的方位、方向敏感性。结果提示，外膝体神经元的方位敏感性和方向敏感性的产生，有着不同的时间。

猫外膝体神经元非寻常的方位调谐特性——Ⅰ、在正常猫的研究

在九只成年猫上用玻璃微电极记录了单个外膝体神经元对不同方位的移动正弦光栅刺激的反应,共详细测定了400个细胞的方位调谐特性.少数外膝体神经元(约占10%)具有非寻常的方位调谐特性,包括:具蝴蝶状调谐曲线的方位调谐特性;双调谐(bimodal)的方位调谐特性和最优方位随刺激光栅空间频率的改变而变化的方位调谐特性.这些细胞非寻常的方位调谐特性往往伴随着非寻常的空间频率调谐特性.它们的方位调谐特性和空间频率调谐特性都不能用Soodak等提出的简单二维高斯模型来解释,但可以用复杂的高斯亚单位模型来解释.

形状和空间位置知觉两条通路的功能磁共振研究

利用功能磁共振成像（ｆＭＲＩ） 技术，研究在处理形状知觉、位置知觉和特定形状图形的空间位置知觉的情况下，人类视皮层背侧（Ｄｏｒｓａｌ ｓｔｒｅａｍ） 和腹侧（Ｖｅｎｔｒａｌ ｓｔｒｅａｍ） 两条通路是怎样反应的。结果发现：形状知觉仅引起腹侧通路的兴奋；空间位置的知觉引起背侧通路的兴奋；特定形状的空间位置知觉引起腹侧通路和背侧通路的共同兴奋。这一结果丰富了对人类视觉皮层的两条通路在功能上定位的认识。

GABA拮抗剂荷包牡丹碱对猫外膝体神经元方位调谐特性的影响

在十二只成年猫上用多管玻璃微电极记录了外膝体神经元对不同空间频率和不同方位的移动正弦光栅刺激的反应，共详细测定并对比研究了３８个方位敏感性细胞在微电泳荷包牡丹碱前后的方位调谐特性。在最优空间频率附近的较低空间频率下，微电泳荷包牡丹碱后，外膝体细胞的方位敏感性强度（Ｂｉａｓ）降低，而在截止频率附近的较高空间频率下，微电泳前后外膝细胞的方位敏感性强度（Ｂｉａｓ）从总体上看没有显著变化。结果表明，以空间频率为截止频率附近的移动正弦光栅作为刺激，外膝体细胞的方位敏感性可能主要是由视网膜神经节细胞的兴奋输入所形成，而非外膝体内抑制机制所致。

多分辨率的自动MRI图像配准

在功能磁共振成像过程中，头部运动会造成相同层面图像在空间位置上的不匹配，带来严重的伪差或导致功能信号的丢失。因此，在对MRI图像进行统计检验之前，必须将其与一个标准或参考图像配准。本文提出了一种多分辨率的最优化算法。由于MRI图像被表征成为连续形式且多分辨率的数据结构对图像具有平滑作用，该算法良好的配准精度和抗噪声能力。另外，算法的大部分叠代是在低分辨率情况下进行，且在高分辨率情况下，最优化方法具有很好的初始估计值，所以，算法具有很高的计算速度。