基于功能连接的逻辑计算认知任务脑默认功能网络的研究

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1、基于功能连接的逻辑计算认知任务脑默认功能网络的研究：于海燕,钱志余,张志强,卢光明【摘要】目前功能连通(functionalconnectivity)已经发展为功能磁共振(functionalMRI)研究脑认知活动的一个重要方法。我们采用时间相关方法，选取后扣带回(posteriorcingulatedcortex,PCC)为感兴趣区(regionsofinterest,ROI)，提取ROI所有体素的平均时间信号，并与其他脑区血氧依赖的磁共振(BOLD)信号进行相关，同时去除全局效应和头动误差，对14例志愿者的计

2、算和静息数据进行组内分析和组间分析，研究逻辑计算任务下默认网络(defaultmodeportantmethodinthefieldofbraincognitiveresearchbyfMRI.Inthispaper,temporalcorrelationanalysisisapplied.Thetechniqueistoextracttheblood-oxygenationleveldependent(BOLD)timecoursefromaregionofinterestanddeterminethetemp

3、oralcorrelationbetecoursefromallotherbrainvoxelsregressingoutglobalsignalandheadmovementerror.entalcalculation；Defaultmodeodein，共8min。任务设计为4位数与2位数的有借位的减法，采用心理学实验软件E-prime编程实现。任务状态设计每个计算式呈现7.5s，画面分为两行，第一行是计算式，第二行是给出的两个答案，要求被试者在7.5s内计算出答案，并按键选择。如果第二行左边答案正确，按左键，

4、反之按右键。静息状态时，画面呈现内容与任务状态相同，要求被试者不进行计算，双眼注视屏幕。　　2.2数据采集　本实验志愿者为14名学生，其中男性10人，年龄为22～26岁，平均年龄24岁，身体健康，无神经系统疾病史和精神病药物服用史，均为右利手。采用GE公司Signa1.5T超导磁共振成像仪，受试者实验时仰卧，头部加用软海绵固定于线圈内以减少头部运动。与计算机连接的投影仪将设计的任务内容投影到屏幕上，受试者通过安装在扫描线圈上的反光镜可以观看。实时功能成像序列(real-timeimagingprocess，RTI

5、P)采集T2*功能像，采集参数：TR=2000ms，TE=40ms，反转角度为90°，体素大小为3.75×3.75×5.00mm3，共23层，隔行扫描。2.3数据预处理fMRI数据采用SPM2软件在Matlab7.0的平台上进行预处理。对每个被试的功能数据首先进行时间校正，然后进行头动校正，排除头部平动大于1mm，转动大于1.5°的被试对象；而后将校正后的图像进行标准化，采用SPM自带归一化到标准的MNI系统，并将每个体素重采样至3×3×3mm3；最后使用高斯核函数进行平滑，降低空间噪声，全宽半高值为8mm。2.

6、4数据的功能连接分析数据处理流程见图1。对预处理过的数据做截止频率为0.01～0.08Hz的带通滤波，去除信号的高频干扰和低频漂移，主要是呼吸和心跳等与神经细胞活动无关的生理学参数；对于每个被试预处理过的fMRI数据，计算ROI和其他脑区BOLD信号的时间相关性。即定义PCC以坐标点（0,-52,30）为中心，半径10mm的球体为ROI，分别提取静息和计算状态ROI内所有体素的平均时间信号r(t)，并以r(t)作为回归量输入到SPM2中，利用SPM中的GLM模型做相关分析。具体步骤为：(a)计算ROI内所有体素的

7、平均时间信号；(b)全脑各脑区所有体素时间信号求平均，得到全局时间信号；(c)去全局效应和头动误差即每个体素的时间信号减去全局时间信号和头动误差的影响；(d)根据式(1)逐体素计算与ROI的相关性。cci=∑mt=1〔r(t)〕-R)〔Si(t)-Si〕∑mt=1〔r(t)〕-R)2∑mt=1〔Si(t)-Si〕2(1)其中，cci表示相关系数；m表示时间点；r(t)表示ROI中所有体素的平均时间信号；Si(t)表示第i个体素的时间信号；R表示r(t)平均值；Si表示Si(t)的平均值。(e)根据式(1)构建相关

8、系数cci的检验统计量t；t=cci×n-21-cci2～t(n-2)(2)式中n为自由度，即实验中数据的采样点数。(f)确定显著性水平P，如果｜t｜＞tp/2，可以认为该体素与PCC有同步的低频振荡。将检测到的所有相关体素映射到其相应的空间位置，可以得到相关映射图，即PCC的功能连通网络。　对14名被试的静息数据和计算数据分别做组内分析，得到两种状态下默认网络各脑区与P