基于功能磁共振成像的大脑运动皮层网络连通性研究

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1、28卷3期中国生物医学工程学报V01．28No．32009年6月ChineseJournalofBiomedicalEngineeringJune2O09基于功能磁共振成像的大脑运动皮层网络连通性研究郝冬梅卜李莹李明爱(北京工业大学生命科学与生物工程学院，北京100124)。(北京工业大学电子信息与控制工程学院，jE京100124)摘要：研究的目的在于了解大脑皮层各区域间的信息传递模式，尤其是运动的时空模式。利用被试者手指运动时获得的功能磁共振图像，通过统计分析获得与运动相关的激活区域，计算各区域蹦RI

2、时间序列间的相关系数作为区域间的连接强度，建立运动皮层网络；按照距离规则建立若干个同样大小的非运动皮层网络，分别计算运动和非运动皮层网络的图测度和动力学测度。结果显示二者有显著性差异，运动皮层网络连接更加紧密，具有更高的统计独立性和整合度，可在某种程度上反映运动皮层网络的连通性。关键词：运动皮层；连通性；相关；功能磁共振成像；激活区ResearchonConnectivityofCerebralMotorCortexNetworksthfMRIHAODong．MeiLIYingLIMing．Ai2(Sc

3、hoolofUfeScienceandBioengineeringBe~jingUniversityofTechnology，Beijing100124)(SchoolofElectronicInformationandControlEngineering，BeijingUniversityofTechnology，Beijing100124)Abstract：Thisstudyispurposedtounderstandtheconnectivityofcerebralcortex，especiall

4、ythespatio-temporalpatternofmovement．Functionalmagneticresonanceimagingduringfingermovementwasusedtoextractnetworksconnectingcorrelatedcortexareas．Motorcortexnetworkswereconstructedwithactivationareasobtainedwithstatisticalanalysis，andlinkingstrengthwaso

5、btainedbycalculatingthecorrelationcoeficientsoffMRItimeseries．Theequivalentnon-motorcortexnetworkswereconstructedwithcertaindistancerules．Analysisofthenetworksshowsthatthegraphicanddynamicalmeasuresofmotorcortexnetworksandnon—motorcortexnetworksaresignif

6、icantlydiferent，themotorcortexnetworksaremorecompactandhavehighstatisticalindependenceandintegrationthanthenon．motorc0rtexnetworks．Keywords：motorcortex；connectivity；correlation；functionalmagneticresonanceimaging(fMRI)；activationarea中图分类号R318．4文献标识码A文章编号0

7、258—8021(2009)03—0403—05究者感兴趣的问题，大量研究表明，一些已知的脑区引言域间解剖连接存在着对应的功能联系。人类大脑皮层是一个浓密的具有相互耦合皮层功能磁共振成像(functionalmagneticresonance区的整体，各功能区之间连接组成网络，具有一定的imaging，fMRI)可以反映基于BOLD(bloodoxygen拓扑结构。大脑本身又是一个动力学系统，在不leveldependent)对比度的大脑活动，通过提取功同的行为状态下建立和重塑网络的结构和功能特能性网络

8、并分析其连通性，有助于了解大脑区域间性J。大脑运动皮层与运动功能密切相关，运动皮的相互作用。弥散张量成像(diffusiontensorimaging，层的各区域之间存在着解剖和功能上的连通性。脑DTI)通过计算水分子在脑白质纤维束中的主要弥散皮层区域之间的功能和解剖连通性的关系一直是研方向，重建脑白质纤维的轨迹，在一定程度上表明脑收稿日期：2008．09．O1，修回日期：2009．02．24基金项目：国家自然科学基金资助项目(306705