功能磁共振數(shù)據(jù)處理的幾種方法研究.pdf

1、近年來，隨著生命科學(xué)的發(fā)展，特別是以神經(jīng)信息學(xué)為核心的人類腦計劃的提出，認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)已經(jīng)逐漸成為科學(xué)研究中的熱點，越來越多的學(xué)者把計算機科學(xué)、理論物理、應(yīng)用數(shù)學(xué)的理論和技術(shù)用于神經(jīng)科學(xué)的交叉研究中。本文簡要介紹了大腦的基本結(jié)構(gòu)和功能以及近年發(fā)展起來的功能磁共振成像技術(shù)的基本原理及其在腦高級認(rèn)知功能中的應(yīng)用，較詳細的介紹和應(yīng)用了基于內(nèi)部條件的腦區(qū)間協(xié)方差分析方法和基于推理思維的自適應(yīng)控制理論分析方法；提出了基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論的介數(shù)中心性分析

2、方法。這些方法的研究為有效的處理功能磁共振成像數(shù)據(jù)提供了方法和現(xiàn)實意義。主要工作如下： 1.為了發(fā)現(xiàn)腦區(qū)之間相互作用和協(xié)同競爭的關(guān)系，詳細討論了三種用于功能磁共振數(shù)據(jù)處理的基于內(nèi)部條件的腦區(qū)間協(xié)方差分析(Within-conditionInterregionalCovarianceAnalysis，WICA)方法，三種方法分別是基于感興趣區(qū)的有效性連接分析，任務(wù)過程中的時間協(xié)方差分析和時間依賴性連接的動態(tài)分析。WICA方法在獲得

3、感興趣區(qū)和腦激活圖的基礎(chǔ)上，能夠進行功能連接分析。本文在分析三種方法的同時，給出了一個語言認(rèn)知實驗的處理結(jié)果，結(jié)果清晰直觀。 2.大腦在執(zhí)行任務(wù)時，推理思維的自適應(yīng)控制(AdaptiveControlofThought-rational，ACT-R)理論能夠預(yù)言功能磁共振圖像中BOLD響應(yīng)。本文引入了一個基于ACT-R理論的信息處理模型，對這個模型的適用范圍進行了擴大，使它不僅適用于代數(shù)方程式的轉(zhuǎn)換而且適用于不等式的比較，同時發(fā)

4、現(xiàn)大腦在執(zhí)行認(rèn)知任務(wù)時體現(xiàn)個體差異性。 3.為了尋找腦內(nèi)信息流通中的樞紐點和樞紐區(qū)域，提出了基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論的介數(shù)中心性分析方法。本文基于功能磁共振成像數(shù)據(jù)建立腦功能網(wǎng)絡(luò)，通過比較區(qū)域介數(shù)值和整體平均介數(shù)值的關(guān)系找到了大腦在執(zhí)行漢字認(rèn)知任務(wù)時的5個樞紐腦區(qū)。同時，發(fā)現(xiàn)腦功能網(wǎng)絡(luò)具有小世界特性，這可以從一定程度上解釋大腦信息處理的高速，有效性。 這三種方法都是對腦功能磁共振成像數(shù)據(jù)處理的研究，但又各有側(cè)重，分別從有效性連接