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Module 1 fMRI介绍与一些基本知识背景:

 李xinle 2020-03-07

转载说明:

摘自知乎专栏“原来大脑是这么工作的”专栏!https://zhuanlan.zhihu.com/p/22002650。 


fMRI是什么呢?它是一种神经影像技术。

现代的神经影像学技术有这样几种::脑电图(EEG), 单光子发射体层成像(SPECT), 正电子发射型计算机断层显像(PET), 功能性磁共振成像(fMRI),侵入性光学成像(invasive optical imaging),颅内电极记录(intracranial recording) , 脑皮层电图(ECoG),其中最为广泛应用的是fMRI和PET

PET: 测量血流量和神经系统里的化学物质,然后我们就可以测量示踪剂,如阿片类药物和多巴胺,在脑中的释放

fMRI:可以探测到大脑结构和他的动态变化 ,大脑的动态变化是怎么看到的呢?目前我们大约每一秒或两秒(一般为2秒)就可以得到一张全脑图象,每一张全脑图象又包含100到200000层切片,所以我们就可以看到整个神经网络的动态变化。

让我们来谈谈神经科学研究。

如今,学科交叉已经成为了趋势,这种趋势在神经科学领域亦不例外:

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心智的研究涉及到感觉和知觉、注意力、学习、记忆、推理、决策、其他主题。他们与行为的关系一直是心理学和认知科学的核心课题。认知科学被定义为人类思维及其各个方面的跨学科研究。

除此以外,一些新的领域,例如认知神经科学,情感神经科学,决策神经科学,社会神经科学,和其他的一些学科都正在蓬勃发展之中。

这些领域的核心是:作为心智、记忆的物质基础,大脑是如何产生心理现象的?他们之间的映射是什么?以及我们该如何在大脑或者神经生理水平上理解心理过程呢?

这便是我们要研究的问题。Module <wbr>1 <wbr>fMRI介绍与一些基本知识背景:

认知神经科学关心的是大脑与行为和大脑之间的联系。而其他领域关注的是心理健康(或者从传统意义上来说,它关注的是心理学和精神病学,还有脑健康,神经学,以及现在的生物精神病学等,再有一些领域关注的是大脑和身体之间的关系)。所谓信息传递是指信息在大脑,神经系统,下丘脑-垂体-肾上腺(HPA)轴,以及其他激素系统之间的传递。其他领域例如精神心理学和压力学,也与神经系统的信息传递密切相关,这些系统也影响着我们的身体,自主神经系统把将输出的信息运送到主要的器官,它对炎症,对免疫系统等均有影响。所以,以上的这些领域将涉及到健康科学,神经免疫学、心理神经免疫学、脑肠轴以及微生物组等等。

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再重新谈回神经影像学,至于说关于MRI(核磁共振成像),有如下解释:

MRI是一种工具,帮助我们把所有的这些小的方面整合到一个完整的模型中,我们从中可以知道系统是如何工作的。

而关于fMRI(功能磁共振成像)和MRI(核磁共振成像),我们可以采取这个复杂的系统,使用多个措施,让一个人在扫描仪下扫描一个小时,便得到了脑结构和脑功能的测定结果(如下图)。

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这些测定包括解剖结构的测定,该图中则有灰质或T1图像,白质纤维束成像,弥散张量成像、扩散加权成像,还有脉管系统、飞行时间成像(TOF)与磁共振血管造影的测定。

功能性测定包括像在大脑或特定区域的任务相关的活动的测定,大脑连通性地测定这些跨区域的功能关系,也包括大脑和身体之间的关系的测定,例如,生理连接。而要了解所有这些关系需要一个多学科的交叉,所以说希望各种各样不同背景的童鞋们一起参与这方面的研究啦。

再让我们谈一些成像学基础。

脑成像主要分为两种:结构性脑成像与功能性脑成像。并且存在一些不同的类别来执行每种类别的成像,

关于结构性脑成像:它涉及脑结构的研究,也涉及疾病和损伤的诊断。例如,如果你在一次事故中然后得了中风或类似的疾病,你可能会去做一个结构成像看看其影响。

执行方式包括:计算机轴向断层扫描(CAT),磁共振成像(MRI),正电子发射断层扫描(PET)。

Module <wbr>1 <wbr>fMRI介绍与一些基本知识背景:(MRI成像举例)

关于功能性脑成像:它可用于研究认知和情感过程

执行方式包括:PET ,fMRI ,EEG ,MEG(其中fMRI是该课程重点)

Module <wbr>1 <wbr>fMRI介绍与一些基本知识背景:(fMRI成像举例)

关于fMRI与MRI的区别在于:fMRI需要采集一段时间内的MRI图像然后看这段时间的脑成像变化

下图为一些成像技术的在其成像广度与时间上性质的比较以及各种成像所需的条件,从图中我们可以看出,fMRI是一种非常理想的成像技术。

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