基于fMRI的神经活动研究

论文摘要

长期以来探索大脑奥秘一直是人类追求的目标,功能性成像技术——人们目前掌握的唯一无侵入、无创伤、可精确定位的研究手段——的迅速发展使人类越来越接近于上述目标。功能磁共振成像技术在认知神经科学研究中的运用也逐渐增多。论文利用磁共振技术对手指序列运动的人脑功能网络和风险决策的神经机制进行了初步的影像学研究。在手指序列运动的人脑功能网络方面,论文通过不同复杂水平的手指序列敲击实验,采用信号的时间序列相关分析方法和图论最短路径算法的思想,对复杂和简单的手指序列运动的功能磁共振成像结果进行分析,定量出不同手指序列运动的脑功能网络差异及活动通路。磁共振数据的时间序列相关分析结果表明复杂手指序列运动激活脑区的功能连接性明显强于简单手指序列运动。进一步采用图论最短路径算法的思想对与复杂手指序列运动相关的脑功能网络进行分析,得到了一个有向的信息传递通路:运动前区背侧——>后扣带回——>丘脑——>顶上小叶——>小脑的前小叶。两种分析结果证明了由于复杂序列运动需要引入动作的计划,眼睛的扫视,时空坐标表达以及动作的选择、学习和纠错等一系列认知过程,引起了比简单序列运动更复杂的脑功能网络以及存在一个有向的信息传递通路。在风险决策的研究方面,论文通过前人的经典实验模式,主要探测不同风险/回报水平下与决策相关脑区的活动特征及其差异。利用功能磁共振成像技术获取被试完成事件相关实验任务的脑活动数据,并同时记录行为数据。行为数据分析的结果得出,被试的冒险倾向以及在不同风险/回报水平下的冒险/安全选择和预测奖赏的反应时间的差异。运用经典分析方法(参数估计SPM)对磁共振数据进行了分析,研究发现了不同风险/回报水平下相关脑区激活强度的差异。前扣带回、顶叶和枕叶在高风险/回报水平下的选择阶段的激活很强,纹状体腹侧在高风险/回报水平下的预测奖赏阶段的激活很强;并且随着风险/回报水平的不同,上述脑区的激活强度不同。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 大脑生理结构与认知功能
• 1.2 磁共振成像原理
• 1.3 功能磁共振成像技术的发展及原理
• 1.3.1 扫描技术
• 1.3.2 功能磁共振成像后处理重建
• 1.4 功能磁共振成像成像实验设计方法
• 1.4.1 组块实验设计
• 1.4.2 事件相关实验设计
• 1.4.3 事件相关设计的方法学优势
• 1.4.4 事件相关设计在认知神经科学中的应用
• 1.5 功能性磁共振成像在正常脑功能研究中的应用
• 1.5.1 手指运动功能
• 1.5.2 fMRI 脑区间的相关性研究
• 1.6 功能磁共振成像在认知神经科学研究中的运用
• 1.7 论文所要解决的问题
• 1.8 全文的结构安排
• 第二章 复杂和简单手指序列运动的脑功能网络分析
• 2.1 手指运动相关脑皮层功能区fMRI 研究的进展
• 2.2 既往研究对手指序列运动对脑区激活的比较
• 2.3 本实验的目的、方法、结果与讨论
• 2.3.1 实验目的
• 2.3.2 材料与方法
• 2.3.3 结果
• 2.3.4 讨论
• 第三章 基于fMRI 成像技术的风险决策神经机制研究
• 3.1 神经经济学简介
• 3.1.1 神经经济学的产生
• 3.1.2 神经经济学的当前研究领域
• 3.1.3 神经经济学的研究现状
• 3.2 决策过程中的神经过程
• 3.2.1 决策与奖惩系统
• 3.2.2 决策与情绪
• 3.3 风险决策行为的心理机制
• 3.3.1 风险决策任务的认知模式
• 3.3.2 风险倾向中的认知中介作用
• 3.3.3 风险决策方案的评价与选择中的认知策略
• 3.3.4 风险决策中的认知差异
• 3.4 本研究的意义
• 3.5 材料与方法
• 3.5.1 实验描述
• 3.5.2 数据获取
• 3.5.3 数据处理
• 3.6 结果
• 3.6.1 行为数据
• 3.6.2 功能磁共振数据
• 3.6.3 讨论
• 3.6.4 结论
• 第四章 结论与展望
• 4.1 本论文总结
• 4.2 工作展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间的研究成果