基于功能连接的正常人与盲人听觉信息解码研究

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1、天津大学硕士学位论文基于功能连接的正常人与盲人听觉信息解码研究DecodingoftheAuditoryInformationfromNormalandBlindPersonBasedonFunctionalConnectivity学科专业：计算机科学与技术作者姓名：张金亮指导教师：刘宝林教授天津大学计算机科学与技术学院2017年12月摘要听觉是人类感知世界的主要手段之一，对于盲人来说，听觉更显得尤为重要。在听觉信息中，声音的类别信息是其中重要的一部分。目前已有的关于声音类别的研究大多是根据单变

2、量分析或者基于激活的多变量解码方法进行的，这些研究揭示了部分脑区对听觉类别信息敏感。然而，是否能够通过全脑的功能连接来解码声音的类别信息尚不明确。本研究选择了四类熟悉的声音，采用组块设计的原则设计了实验范式。首先根据实验范式采集任务态数据，经过预处理后在四种声音类别条件下分别建立了健康被试和视障被试的功能连接模式。然后采用功能连接作为特征，结合多变量模式分析进行听觉类别信息的解码研究，并在解码过程中在选择的功能连接的基础上进行了进一步分析。最后，选择了经典的多体素模式分析的方法与本研究的方法进行

3、对比。结果发现基于全脑功能连接模式的解码方法取得了良好的表现：多类别解码上比传统方法有更高的准确率（达到80%）。同时发现视觉障碍被试的解码准确率也高于健康被试，在激活的解码结果上也反映了不同群体之间存在差异。在使用功能连接成功解码的基础上，通过功能连接的分析得到了具有声音类别判定能力的功能网络，且在网络中重叠的脑区上均表现出了显著的类别判别能力，尤其是HG和STG。基于体素的解码方法在这些脑区上验证了这些脑区对听觉信息具有判别能力。本研究表明了功能连接能够用于表示类别信息；基于功能连接的解码方

4、法能够成功解码声音类别信息并且具有鲁棒性。此外，本方法的成功解码也说明了大脑中空间分离的脑区间存在内在的交互。关键词：听觉信息，功能磁共振成像，功能连接，激活，解码IABSTRACTHearingisoneoftheprimarywaystopercepttheworld,fortheblind,hearingismoreimportanttothem.Intheauditoryinformation,thecategoryinformationofthesoundisanimportantpa

5、rtofit.Mostofthecurrentstudiesonsoundcategorieswerebasedonunivariateanalysisormultivariabledecodingmethodbasedonactivation,whichrevealthatsomeregionsofthebrainaresensitivetoauditorycategoryinformation.However,itisambiguouswhetherthecategoryinformatio

6、ncanbedecodedbythewholebrainfunctionalconnectivity.Inthisstudy,fourfamiliarsoundswereselectedandtheexperimentalparadigmwasdesignedwithblockdesign.Firstly,task-statedatawerecollectedwiththeexperimentalparadigm,afterpreprocessing,thefunctionconnectivit

7、ypatternwereconstructedwithhealthysubjectsandvisuallyimpairedsubjectsunderfourkindsofsoundcategories.Then,thefunctionalconnectionsareusedasthefeatures,andtheauditorycategoryinformationdecodingiscarriedoutwithcombinationofthemulti-variablepatternanaly

8、sis.Andafurtheranalysisisconductedonthebasisoftheselectedfunctionalconnectionsafterthedecodingprocess.Finally,themethodofclassicalmulti-voxelpatternanalysiswasusedandcomparedwiththemethodofthisstudy.Theresultsshowthatthedecodingmethodbasedonthewholeb