脑全功能连接在功能性磁共振成像扫描中的伪影性膨胀

基于功能磁共振成像扫描的大脑范围内的功能连接性与时间增强的非神经源低频振荡(SLFO)血流信号有关 在神经科学领域,一个核心的问题是大脑的连接如何随着时间的推移重新配置,以支持适应性功能的变化。这种随时间动态变化的神经元变化可以通过功能磁共振成像(fMRI)在人类中测量,通过功能连接性(FC)的估计。FC量化了神经元活动在大脑不同区域间的协调程度,从而反映了神经连接的强度。 精确测量FC及其随时间变化的能力,依赖于基于fMRI的血氧水平依赖(BOLD)信号的可靠性、有效性和特异性——这是量化神经活动的基本输入。这项研究显示,基于fMRI的大脑功能连接性估计在静息态和任务基础的扫描期间以空间异质的速率人为膨胀。这造成了假阳性连接强度变化和大脑连接图的空间扭曲。数据证明,这种伪影是由SLFO血流...

使用双频谱分析研究脑电图/脑磁图数据中的多维交叉频率耦合

Academic News Report on Multidimensional Cross-Frequency Coupling Analysis in EEG/MEG Data 近年来,随着脑科学与医学影像技术的进步,研究人员对大脑功能连接性的探索愈加深入。本报告将介绍一篇关于多维度交叉频率耦合分析的科学研究论文,即《A Bicoherence Approach to Analyze Multi-Dimensional Cross-Frequency Coupling in EEG/MEG Data》。该论文由Alessio Basti等人撰写,发表在2024年《Scientific Reports》期刊上。主要讨论了多维反对称交叉双相一致性(Multi-Dimensional Anti...

通过MEG和EEG的隐高斯图谱模型识别振荡脑网络

通过MEG和EEG的隐高斯图谱模型识别振荡脑网络

研究背景和研究目的 随着神经科学领域的不断发展,识别与功能网络相关的间接观察过程成为了一个重要的研究方向。研究人员试图通过电生理信号(如脑电图EEG和脑磁图MEG)来估计这些功能网络的活动。然而,这一过程通常涉及逆问题,即从观测数据推断潜在的脑活动,这给研究带来了巨大的挑战。 在这篇文章中,作者们针对这一挑战提出了新的方法。他们指出,传统方法在估计功能连接性时存在显著误差,主要是由于功能网络模型的误配。这些误差在很大程度上影响了功能连接性的准确性,从而限制了我们对脑功能的理解。为了解决这一问题,作者们引入了一种基于贝叶斯理论的隐藏高斯图谱模型(Hidden Gaussian Graphical Spectral, HiGGS),以更准确地识别脑的振荡网络。 研究来源 本文由Deirel Pa...

基于多功能连接图卷积网络的自闭症谱系障碍识别

自闭症谱系障碍(ASD)是一种以重复行为、狭窄的兴趣和严重的社交互动缺陷为特征的异质性疾病,意即在不同个体中表现差异较大。中国学龄前儿童自闭症的患病率约为1%。目前,自闭症的诊断依赖于诊断量表和医生询问,这种主观性强的评估方式极大地影响了诊断结果,给医疗、社会和教育护理带来了重大挑战。本文通过结合图卷积网络(Graph Convolutional Networks,GCN)与静态功能磁共振成像(rs-fMRI)数据,提出一种多功能连接基图卷积网络(mfc-GCN)框架,以实现对自闭症谱系障碍(Autism Spectrum Disorder,ASD)的早期诊断。本文由Chaoran Ma、Wenjie Li、Sheng Ke、Jidong Lv、Tiantong Zhou和Ling Zou共...

基于源级EEG和图论的卒中后癫痫患者功能连接变化研究报告

基于源级EEG和图论的卒中后癫痫患者功能连接变化研究报告 研究背景 癫痫的病因多种多样,包括特发性、先天性、头部外伤、中枢神经系统感染、脑肿瘤、神经退行性疾病或者脑血管疾病(Disease)。其中,脑血管疾病占全部癫痫病例的约11%,是老年癫痫患者最常见的病因。同时,卒中后癫痫(Post-Stroke Epilepsy, PSE)是卒中患者常见的并发症之一,3%至30%的卒中患者可能会发展为PSE。卒中性癫痫的风险因素包括皮质参与、出血性转化、早期癫痫发作、年轻时发病、卒中严重程度(如高NIHSS评分)以及酗酒。 网络科学和图论被认为在理解脑功能上具有显著潜力。图论的图指标可反映网络的整合和隔离特性,因此被广泛应用于包括癫痫在内的各种神经系统疾病研究中。然而,尽管已有研究表明癫痫患者的脑网络...

冠心病患者脑功能网络变化:独立成分分析与图论分析

冠心病患者脑功能网络变化:独立成分分析与图论分析

冠心病患者功能性大脑网络变化:独立成分分析和图论分析 本文发表在《Brain Structure and Function》期刊2024年第229卷,探讨了冠心病(coronary heart disease, CHD)患者在功能性连接(functional connectivity, FC)和大脑网络拓扑性质方面的变化。文章由来自厦门大学附属心血管病医院、厦门大学医学院等多所机构的科学家们合作完成,主要作者包括Simin Lin、Puyeh Wu、Shaoyin Duan等。 研究背景与动机 冠心病是全球主要的死亡原因之一,其患者面临认知和心理损害风险增高。此前的研究已经表明,冠心病的发病机制与炎症因素密切相关(Li et al. 2017)。冠心病不仅仅是心血管系统的疾病,还与一系列危险...

轻度认知障碍的功能连接变化:M/EEG研究的荟萃分析

轻度认知障碍中的功能性连接变化:M/EEG研究的荟萃分析 背景与目的 阿尔茨海默病(Alzheimer’s disease, AD)是一种以记忆丧失和认知功能障碍为特征的神经退行性疾病。AD是老年人认知障碍的最主要原因,约占全球病例的60%至80%。随着年龄的增长,阿尔茨海默病的患病率显著增加,65岁到74岁人群中患病率为3%,75岁到84岁人群为17%,而85岁及以上人群则达到32%。因此,阿尔茨海默病已成为全球公共健康的重大问题,对卫生系统和社会成本产生了巨大影响。 AD的神经病理学变化包括胞外的β-淀粉样蛋白(Aβ)堆积和过度磷酸化的tau蛋白(p-tau)引起的神经纤维缠结,这些变化导致神经元死亡,并最终引起脑萎缩和突触功能障碍。最早的病变在内嗅皮层和海马区开始,随着疾病的进展,逐渐...

fMRI时间序列幅度和相位对功能连接分析的影响

基于振幅和相位的磁共振成像时间序列对功能连接分析的影响 引言 在过去十年中,功能磁共振成像(fMRI)作为一种非侵入性成像技术,利用血氧水平依赖(BOLD)对比度来测量大脑活动并研究大脑功能(Kwong, 1996)。通过分析空间上远离的脑区之间的BOLD时间序列的时间相关性,可以估算出静态功能连接(Functional Connectivity, FC)。功能连接通常通过计算大脑区域间的时间序列相关性来测量。一些研究关注于任务状态下(比如手指敲击或视觉任务)的BOLD信号的瞬时相位表示(Instantaneous Phase, IP)用于功能连接分析,但瞬时振幅(Instantaneous Amplitude, IA)的作用却较少被探讨。 本研究中,我们假设来自不同脑区的瞬时振幅表示可能为...

丘脑底核-语言网络连接性预测帕金森病中多巴胺对言语功能的调节

丘脑底核-语言网络连接性预测帕金森病中多巴胺对言语功能的调节

Parkinson’s Disease研究报告:基底核-语言网络功能连接预测多巴胺对言语功能的调节 背景介绍 帕金森病(Parkinson’s Disease, PD)以运动障碍为主要特征,同时还伴有包括言语障碍在内的非运动症状,这严重影响患者的生活质量。尽管目前多巴胺药物(dopaminergic medication)在缓解运动症状方面具有显著效果,但其对言语功能的影响仍处于模糊不清的状态。本研究通过揭示多巴胺如何调节丘脑底核(subthalamic nucleus, STN)与语言网络的功能连接机制,探讨其对语音功能的调控。本研究试图填补多巴胺调控PD患者言语功能的关键知识空白,并为制定更有效的治疗策略提供基础。 论文来源 本研究论文题为《Subthalamic nucleus–lan...

个体化精准脑功能网络分布图谱

个体化精准脑功能网络分布图谱

这篇论文发表于2024年5月的《自然神经科学》杂志上,作者来自明尼苏达大学等机构。该研究针对大脑功能网络的个体差异问题,建立了一个开源的”精确功能网络图谱”(MIDB精确脑图谱)。 研究背景: 虽然大脑功能网络在总体上存在共性,但网络的空间拓扑结构在个体之间存在很大差异。传统的群组平均网络图谱忽视了这种个体差异,可能会降低大规模研究的统计能力和临床神经调控疗法的精确性。因此,需要构建精细描述个体网络拓扑结构的脑图谱资源。 数据来源: 作者利用了美国青少年脑认知发展研究(ABCD)的静息态功能磁共振数据,该项目招募了近1.2万名9-10岁青少年,计划追踪10年。此外,还使用了人类连接组计划发育组(HCP-D)和其他数据集。 研究流程: 1) 采用多种网络检测算法(Infomap、模板匹配、非负...