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基于fMRI的大鼠脑功能网络连接研究

作　者: 雷蕾
导　师: 夏阳
学　校: 电子科技大学
专　业: 生物医学工程
关键词: 功能磁共振成像静息状态脑功能连接脑网络小世界网络
分类号: R445.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 156次
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内容摘要

功能磁共振(functional magnetic resonance imaging, fMRI)是一种描述伴随大脑神经活动的血氧变化的成像方法。目前,fMRI研究中一个重要的领域是研究静息状态下大脑的连接情况。本文利用fMRI对大鼠的脑网络进行研究,主要工作如下:1、前爪刺激大鼠的脑功能定位的研究。利用独立成分分析(independent components analysis,ICA)方法对前爪刺激大鼠的fMRI数据进行分析,获得相应的激活区域,从而进行脑功能定位。结果发现,大鼠前爪刺激时刺激对侧的第一躯体感觉皮层(primary somatosensory cortex,S1)和丘脑有较强的正激活,双侧尾状壳核(CPu)有较强的负激活,其中有3例大鼠第二躯体感觉皮层(secondary somatosensory cortex,S2)区检测到了正激活;刺激同侧的S1区和丘脑没有观察到明显的BOLD响应,表明上述区域与感觉系统相关。2、感觉运动系统静息态和刺激状态的脑网络研究。结合上述激活区域和大鼠脑立体定位图谱,选出感兴趣的脑区,利用相关分析方法计算出区域之间的相关系数矩阵,进而构建网络并探讨大鼠感觉运动系统的脑网络属性。结果发现,大鼠在静息状态时感觉运动皮层内部之间的连接性较强,且左右半球感觉运动皮层之间存在较强的同步低频振荡。此外,丘脑核团之间、左右半球的尾状壳核、海马和扣带回之间的连通性也较明显,而感觉运动皮层与丘脑核团之间的连接较弱。值得关注的是,在静息状态发现大鼠感觉运动系统呈现了较为明显的偏侧性。与静息态相比,刺激状态下脑区之间的整体连通性明显降低。感觉运动系统在静息态时的脑网络具有小世界属性,而在前爪刺激时更偏向于随机网络。可以推测大鼠在脑信息处理中的功能分离和整合可能与人类存在某些相似性。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
第一章绪论  9-17
  1.1 fMRI 概述  9-10
  1.2 脑功能和脑网络  10-12
  1.3 基于fMRI 的静息态脑网络研究方法及进展  12-15
    1.3.1 基于fMRI 的静息态脑网络的研究进展  12-14
    1.3.2 基于fMRI 的静息态脑网络研究方法  14-15
  1.4 基于fMRI 的动物静息态脑网络研究  15-16
  1.6 本文的主要工作  16
  1.7 本文的结构安排  16-17
第二章基于fMRI 的大鼠感觉运动系统的脑功能网络研究  17-36
  2.1 引言  17
  2.2 实验材料及设计  17-19
    2.2.1 实验设计  17-18
    2.2.2 麻醉剂的选择  18
    2.2.3 动物制备  18-19
  2.3 磁共振数据采集  19
  2.4 基于ICA 的激活区的确定  19-24
    2.4.1 PCA 和ICA 简介  19-21
    2.4.2 利用ICA 定位激活区  21-23
    2.4.3 结果与讨论  23-24
  2.5 大鼠静息态和刺激态的功能连接  24-35
    2.5.1 区域的选择  24-26
    2.5.2 数据预处理  26-27
    2.5.3 数据处理方法  27-28
    2.5.4 大鼠静息态的同步LFF  28-29
    2.5.5 基于fMRI 的大鼠感觉运动系统的脑网络  29-35
  2.6 本章小结  35-36
第三章基于fMRI 的大鼠感觉运动系统脑网络的复杂性研究  36-44
  3.1 引言  36
  3.2 复杂网络的参数及计算方法  36-38
  3.3 小世界网络概述  38-40
  3.4 基于fMRI 的大鼠感觉运动系统脑网络的小世界属性分析  40-43
  3.5 本章小结  43-44
第四章工作总结与展望  44-46
  4.1 工作总结  44-45
  4.2 工作展望  45-46
致谢  46-47
参考文献  47-54
个人简历及攻硕期间的研究成果  54-55

基于fMRI的大鼠脑功能网络连接研究

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