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    发表日期:2013年2月18日 编辑:shphao 有2349位读者读过此文 【字体:
基于任务的功能磁共振研究脑功能定位

脑功能磁共振研究的主要方向之一是对大脑的功能区进行定位,即找出大脑行使特定功能的特异性脑区。在人的大脑中,不同脑区负责不同的功能,这一观点最早是从脑外伤或肿瘤的病人中发现的,结合病人的脑损伤部位和对应的脑功能缺失,逐渐总结出了一系列解剖上的脑功能定位。之后,在开颅手术中使用电刺激等方法可以较粗糙的判断人脑的功能定位,但受制于手术野,其研究部位局限,涉及的脑功能较少。上世纪六十年代,使用核医学成像技术,已经可以在活体上观察到人脑的功能活动区,但由于核医学成像时间和空间分辨率均较差,又需要使用具有放射性的核素进行检查,其研究发展相对较慢。上世纪九十年代后,脑功能磁共振成像技术逐渐兴起,其较高的时间和空间分辨率,无放射性等优点,为脑功能定位研究提供了有利的条件。经过近三十年的发展,脑功能磁共振成像技术已经被公认为神经科学研究中应用最广泛的方法之一。

脑功能磁共振研究脑功能定位,需要给予相应的任务或刺激激发脑功能活动使其得以显示。虽然其研究设计各不相同,但无论是早期的组块设计,还是后来发展起来的事件相关设计,最后都是遵循“减法原则”以显示特定脑功能的特异活动脑区。“减法原则”简单概括而言,即用 A 任务或刺激的脑功能激活数据减去 B 任务或刺激的脑功能激活数据,从而得到“A-B”即目标任务或刺激脑功能的特异活动脑区。而根据研究设计的不同,B 可以是无任务或刺激的基线状态,那么 A 就是目标任务或刺激,即“A-B=A-0=A”。,蓝色线条表示的是任务切换的模式—睁眼和闭眼交替、每次各持续 30 秒长的时间,紫红色线条表示的是视觉区的实际 BOLD 信号变化曲线(来自脑功能磁共振成像采集的 BOLD 数据)。将多次睁眼和闭眼时脑区信号变化的差值进行平均就可以得到视觉刺激所引起的脑激活强度,这里睁眼相当于“减法原则”里的“A”,闭眼相当于“B”或是基线“0”。

无论是多么复杂的实验设计,只要“减法原则”具有合理性,那么“A-B”即目标任务或刺激脑功能的特异活动脑区就具有其可靠性。当然,“减法原则”的处理在实际中并不那么简单,时常会混杂一些非目的因素存在其中,使得其结果的特异性存在一定的疑问。

基于任务的功能磁共振研究脑功能定位,从本质上来说是将大脑脑区进行功能上的划分、分割,用以明确不同脑区负责的具体功能,或是某一功能是由那个或那几个脑区负责的。但研究发现,同一脑区可能参与不同脑功能活动,同一脑功能活动可能涉及多个不同脑区,因此这类研究观察问题可能较片面和孤立,未能揭示脑功能网络的整体层面,但是它依然是后者研究的基础和奠基石,具有不可替代的作用和研究意义。
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