基于fMRI的逻辑运算脑功能效应连接

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1、第42卷第4期2010年8月南京航JournalofNanjing空航天大学学报UniversityofAeronautics＆Astronautics基于fMRI的逻辑运算脑功能效应连接钟元1王惠南1张志强2焦青2卢光明1’2(1．南京航空航天大学自动化学院，南京，210016；2．南京大学医学院临床学院，南京，210002)V01．42No．4Aug。2010摘要：联合主成分分析(Principalcomponentanalysis，PCA)和Granger因果关系检验方法，研究顶下小叶皮层

2、在逻裤计算认知任务中起到的可能效应因果连接。以双侧项下小叶激活区域为参考区域，利用PCA提取主要成分作为参考种子信号，计算其与大脑其余每个体素之间的Granger因果关系，并映射到全脑，形成Granger因果效应连接图。结果表明，顶下小叶将在逻辑计算任务下神经活动传播到额中下回、运动前区、扣带回等区域，同时受到枕叶视觉区、丘脑、壳核等区域神经活动的影响，得到了符合生理机制的脑功能效应连接网络．关键词：主成分分析；功能磁共振成像IGranger因果；逻辑运算；效应连接中围分类号：R445．2；R3

3、18文献标识码：A文章编号：1005—2615(2010)04—0515—06BrainEffectiveConnectivityBasedonfMRIinLogicCalculationTaskZhongYuanl，WangHuinanl，ZhangZhiqian92，diaoQin92，LuGuangmin91，2(1．CollegeofAutomationEngineering，NanjingUniversityofAeronautics&Astronautics，Nanjing，2100

4、16，China12．ClinicalSchoolofMedicalCollege，NanjingUniversity，Nanjing，210002，China)Abstract：Thepotcntialeffectiveconnectivitybetweeninferiorparietallobule(IPI。)andotherbrainre—gionsisinvestigatedbasedoncombinedprinciplecomponentanalysis(PCA)andGrangerc

5、ausalityanal-ysis．Theprinciplecomponentoftheactiveregionsofbilateralinferiorparietallobulesisextractedasthereferencesignal．Grangercausalitybetweenthereferenceandeachofothervoxelsiscalculated．TheresultismappedintothewholebrainandflGrangercausalitymap(

6、GCM)isobtained．GCMsuggeststhatIPLpropagatestheneuralactivitytotheregions，suchasmiddlefrontalgyrus，inferiorfrontalgyrus，premotorareas，andcingulategyrus，anditisinfluencedbysuchstructuresasbilateraloccipitalvisuallobes，thalamusandputamen．Theeffectivecon

7、nectivitynetworkinaccordancewiththebrainphysiologicalmechanismisachieved．Keywords：principalcomponentanalysis；functionalmagneticresonanceimaging；Grangercausality；logiccalculation；effectiveconnectivity数字加工是脑高级认知功能之一，指个体理解并对数字刺激进行认知加工，如数量比较、数学逻辑运算等，其神经基

8、础是人脑智能研究的重点。研究表明，在大多数数字加工任务中，顶内沟周围皮层、左侧前运动皮质、左侧额下回具有联合激活模式‘¨]。Dehaene和Molko等‘1一幻通过对大量数字任务研究的meta分析，认为两侧顶内沟平行脑区(HIPS)在许多数字相关研究中都有涉及，是数字计算的特定脑区。Chochon等叫进一步研究了在不同类型的计算任务上顶下小叶(IPS)激活的偏侧性基金项目：国家自然科学基金青年科学基金(30800264)资助项目；国家自然科学基金(30470510；30670600)资助项目。收