《脑成像技术》PPT课件

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1、脑成像技术1参考书目1、魏景汉罗跃嘉认知事件相关脑电位教程经济日报出版社2002魏景汉罗跃嘉事件相关电位原理与技术科学出版社20102、（美）STEVENJ.LUCK范思陆等译事件相关电位基础华东师范大学出版社20093、赵仑ERPs实验教程东南大学出版社20102脑成像的概念采用现代物理学与生物化学原理呈现大脑结构和功能活动的多种技术手段功能性磁共振成像(fMRI)正电子发射断层扫描(PET)脑电图(EEG)事件相关电位(ERP)脑磁图(MEG)单光子发射断层扫描(SPECT)光学成像也包括传统的X光放射影像和超声影像技术3发展脑成像技术的意义脑成像作为认知神经科

2、学研究最为主要的技术手段，使人类有史以来第一次能直接观察到大脑的心理过程和认知活动，有如研究脑功能的“显微镜”和“望远镜”在国际著名的大学，神经科学、脑科学、认知科学、以及心理学研究机构，无一例外地拥有脑成像研究中心或实验室，中科院也建立了中国第一个拥有3TfMRI与128导ERP系统的大型脑成像研究基地4脑成像技术以ERP、fMRI等为代表的脑成像技术的发明和发展，已成为现代高科技的一个竞争热点，汇集了信息科学、物理科学以及其它工程科学的众多高科技成果脑成像技术可以直接“观察”大脑的活动。采用脑成像技术研究脑的认知结构和功能，已成为脑科学与认知科学发展的一大趋势脑

3、成像技术还有待完善。脑认知成像技术可以为我们对认知过程的脑功能形成直观的图像，但还受到时间、空间分辨率的限制5无创性或创伤性较小的测量活体人脑结构和功能的技术,这些技术统称为脑成像技术分类：　脑结构成像脑功能成像6脑结构成像测量脑结构的静态特征如:CT脑功能成像检测脑的动态生理活动PETERPfMRI7ＰＥＴ技术positronemissiontomography神经元的活动增加时，局部的血流量、氧代谢等均会随之而产生变化，因此，通过测量脑局部血流和代谢等次级反应就可以了解该部位神经元的活动．8PET是通过回旋加速器产生放射性核素,合成能发射正电子的放射性示踪物,然

4、后把它注入人体内,通过与计算机相连的射线照像机进行检测,从而了解标记物的分布9可以测定酶、递质、受体等物质在脑内的分布可以测量脑局部的葡萄糖代谢量，研究认知活动相关的脑局部神经活动．101112PET的灵敏度非常高，空间分辨率可达到3-6mm.，时间分辨率以分钟计，但是价格昂贵，约500万美元。由于要注射放射性物质，可能会对身体造成伤害．13fMRIfunctionalmagneticresonaceimaging多数的fMRI实验依据血氧含量对比度BOLD（blood-oxygenationleveldependnt)原理。14血液中的脱氧血红蛋白是顺磁性物质，氧

5、合血红蛋白是逆磁性物质,当脑组织兴奋时，局部流入大量氧含量丰富的新鲜血液，从而使局部脱氧血红蛋白的含量下降，顺磁性物质减少,导致T2（T1和T2是描述核磁信号的参量）延长，在T2加权像上表现出信号增强.这种现象就是BOLD效应151617优点没有辐射损伤，通常不用给被试注射任何药剂，比较安全；FMRI的出现使我们能够从活体和整体上来研究脑，可以在无创伤的条件下，通过脑血流量、葡萄糖代谢和受体等的观察，了解人在行为活动时脑的各种功能活动，尤其是脑的高级活动情况。空间分辨率较高为1-2mm，时间分辨率中等约500毫秒。18问题fMRI不是直接检测神经活动，而是对其次级反

6、映的检测，那么所检测到的信号变化是否精确反映了神经活动变化的位置？为了提高成像定位的精确性，目前采用两种方法：使用高磁场强度；使用造影剂。19信号的变化是否精确反映了神经活动变化的大小？目前,所有的FMRI实验均假设BOLD信号变化的幅值越大.相应的神经活动的变化就越大;20信号的瞬态变化是否反映了神经活动的瞬态变化？(实时性)研究者发现在给予刺激或停止刺激，即在静态与动态之间进行转换之间存在着瞬态变化，这可能是神经活动的瞬态变化，但是由于BOLD信号依赖于脑血流量、脑氧代谢量的综合变化，这种瞬态变化也有可能是这些能量代谢参数在不同时间表现不同反映而引起的21噪音大

7、，不易进行听觉研究实验过程中要求被试保持静止,极微弱的运动都会造成结果的误差22实验设计组块设计(blockeddesign)事件相关设计(event-relateddesign)。23组块设计以组块的方式呈现刺激,一组块内重复呈现同一刺激两种类型的刺激，一类是任务刺激，一类是控制刺激。通过对任务刺激和控制刺激引起的脑局部血氧反应的对比，获得与任务相关的脑组织活动的信息。24优点:刺激时间长,BOLD信号变化明显缺点:非随机化刺激,可能引起被试注意力分散或期待反应;不能够区分组块中的单个刺激,会失去部分信息.25事件相关设计—次只给一个短暂的刺激，经过一段时间间