運動想像腦結構和功能網路定量分析方法研究

《運動想像腦結構和功能網路定量分析方法研究》是依託電子科技大學,由高晴擔任醒目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：運動想像腦結構和功能網路定量分析方法研究
• 依託單位：電子科技大學
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：高晴

項目摘要

運動想像是一種認知神經科學和認知心理學的主要研究範式，用於研究運動執行的內在潛意識加工過程的內容和結構。當前運動想像主要集中在腦功能活動的分析研究，缺乏對結構和功能網路定量的分析與評估。本項目是申請者在腦功能分析方法基礎上，利用功能磁共振成像技術和彌散張量成像對運動想像腦結構和功能網路進行定量分析研究，揭示運動想像的神經機制。研究內容主要包括：發展基於貝葉斯貝理論的因果模型，解決偽因果關係，並用於研究運動想像腦功能動態網路的信息流向；提出彌散張量成像的權重指標，進行運動想像腦結構網路的定量分析；套用這些方法定量分析和評估左右利手運動想像腦結構和功能網路的不對稱性。通過這些研究，探討運動想像的神經機制，為腦網路的深入研究提供定量化的分析方法和科學依據。

結題摘要

運動想像是一種認知神經科學和認知心理學的主要研究範式，是運動執行的內在潛意識加工過程的內容和結構和腦機接口的信息反饋機制的重要研究內容；迫切需要發展新方法對運動執行和運動想像腦動態網路進行定量的分析與評估。本項目在腦功能分析方法基礎上，利用功能磁共振成像技術對運動想像腦結構和功能網路進行定量分析研究，揭示運動想像的神經機制。在腦功能網路分析方法研究及套用方面，發展基於貝葉斯貝理論的因果模型，提出運動執行和想像的條件Granger因果模型，避免了假的因果關係，揭示腦運動系統之間信息流向的關係，該項技術為腦機器接口信息流向和反饋分析建立了基礎；擴展典型相關分析方法來度量時間序列直接的Granger因果關係，解決了參數估計誤差和瞬時因果的干擾。利用分層聚類的分析方法，對左右手運動和視覺刺激對應的激活腦區進行了有效的分類，該方法為以後的運動執行和運動想像實驗數據的分析提供了有力的工具；進一步組合分層聚類方法和獨立成分分析方法，對運動執行和運動想像的多任務數據進行分類，說明組合分層聚類和獨立成分分析方法對多任務態數據分析的有效性；另外嘗試利用區域一致性方法對靜息態功能磁共振數據進行分析，發現了特定腦區的信號區域一致性與人格的關係，為人格特異性的神經機制提供了證據。在研究運動系統腦認知加工過程信息轉換機制方面，設計完成了運動執行和運動想像的功能磁共振實驗，利用條件Granger因果模型研究運動執行和運動想像腦功能動態網路的信息流向，發現了運動執行比運動想像更多的網路連線和反饋系統，並發現在任務中起著重要的“因果源”作用的腦區；利用高斯卷積模型給出了運動系統腦功能時間域上不對稱性的證據；提出了利用動態因果模型，對左右輔助運動皮層與對側初級運動皮層之間的網路在運動執行和運動想像過程中進行了分析和比較，有效地揭示了大腦運動執行和運動想像網路信息傳遞的差異。通過以上研究，對運動系統腦網路及其左右大腦功能網路的不對稱性進行了定量分析和評估，為腦網路的深入研究提供了定量化的分析方法和科學依據；探討了運動執行和運動想像腦功能網路的神經機制，其研究成果為腦機接口研究提供新的範式，為臨床運動功能障礙的治療提供影像學基礎。