脑功能成像
功能性脑成像技术的研究进展
功能性脑成像技术的研究进展功能性脑成像技术，也被称为神经影像学技术，是一种能够直接测量大脑神经活动的方法。
该技术主要包括以下几种：功能性磁共振成像（fMRI）、正电子发射断层扫描（PET）、脑电图（EEG）和磁脑电图（MEG）。
这些技术的兴起，使得人们能够非侵入性地及时观察到人脑的活动，从而解读人脑的行为和思维机制。
本文将介绍这方面的研究进展。
一、功能性磁共振成像技术功能性磁共振成像技术主要是基于血氧水平依赖性信号（BOLD）。
该技术通过扫描大脑，观察到局部血流量和质量的变化，从而测量脑细胞的活动情况。
目前，该技术被广泛用于各种神经认知研究中，如学习、记忆和情绪等。
近年来，科学家们致力于将fMRI技术引入临床实践。
对于脑卒中和癫痫等神经类疾病的早期诊断和病因分析，fMRI已经显示出了潜在的优势。
此外，功能性脑成像技术在疼痛治疗、神经科学基础研究以及文化心理学、社会心理学等领域的应用也逐渐受到人们的关注。
二、正电子发射断层扫描技术和fMRI不同，PET技术主要利用放射性核素的比放射性来测量活动组织和器官的新陈代谢率。
PET技术可以为科学家们提供非常高精度的脑部图像数据，而这些图像数据对于研究人类认知功能，如视觉、听觉和语言等，都非常重要。
在医疗领域，PET技术早已被应用于医学影像和疾病研究中，如癌症、糖尿病、心脏病等。
在神经科学领域，PET技术同样具有广泛的应用前景，已经被应用于许多研究，例如探究脑部皮层和下丘脑的功能区和脑区的远距离的相互调节等。
三、脑电图和磁脑电图技术脑电图和磁脑电图技术可以通过记录人脑神经元的电磁活动，以实时显示人脑活动。
这些技术可以用在很多领域，包括神经科学研究、神经逆生物学研究、睡眠研究、神经反馈和神经疾病治疗等。
脑电图与磁脑电图通常被应用在神经生物反馈疗法中，例如，该疗法利用脑电图活动的反馈，用于改进大脑在情感、认知和行为方面的功能。
此外，在社交、网络和安全领域等方面，脑电图与磁脑图技术也被广泛使用，以促进人们的沟通和交流。
脑功能成像技术在认知神经科学中的应用
脑功能成像技术在认知神经科学中的应用随着科技的快速发展，脑功能成像技术已经成为了认知神经科学领域不可或缺的工具。
基于人脑的神经活动，脑功能成像技术可以研究人脑的结构和功能状态，并探析人脑的行为、思维和情感等各种认知现象，因此应用广泛。
本文将从脑功能成像技术的原理、种类和应用等方面进行探讨。
一、脑功能成像技术的原理脑功能成像技术根据神经活动诱导出的代谢和血液变化来定量显示脑的各功能区的活动状态，例如脑血流量、脑血氧含量等。
其中最常用的包括磁共振成像(MRI)、计算机层次成像(CT)、脑电图(EEG)、磁图成像(MEG)、正电子发射断层成像(PET)和功能性磁共振成像(fMRI)等。
这些技术具有以下特点：1. MRI与CT技术MRI和CT技术是最常用的成像技术之一，其工作原理是利用强磁场和电脑技术对人体内部进行成像，对于研究人脑的结构、大小、形态和位置等方面有很好的帮助。
MRI和CT技术可以通过成像的方式来获得精确的结果，同时还能确定具体的位置并帮助研究人员判断不同区域之间的联系。
2. EEG与MEG技术EEG和MEG技术是通过电极或传感器测量大脑表面或头皮表面的电或磁场变化，得到其可能与认知或行为相关的神经活动，来研究脑的电生理活动的一种方法。
EEG是将电极附着在头部的各个区域上，记录脑波信号，可以研究脑电生理活动规律性以及在特定任务中脑电信号的变化。
而MEG技术是在头部附近测量磁场变化的一种技术，可以测量脑电场所产生的几乎所有磁场。
因为MEG技术具有无创性和高时空分辨率等特点，所以被广泛应用于研究脑网络连接等领域中。
3. PET技术PET技术可以用放射性同位素示踪检测器检测人体内放射性的物质，通过反射出的信号强度最终得到生物组织代谢程度的图像，用于研究不同区域的脑代谢活动随时间的变化。
PET技术可以帮助研究人员更加深入研究各种神经现象的生理基础，如人脑对于不同刺激的反应等。
4. fMRI技术fMRI技术是通过成像显示脑血流量和神经代谢活动变化来研究脑功能的一种技术，常用于研究人类和动物在任务执行和休息状态下特定脑区域的活动变化。
功能脑成像技术在认知科学中的应用
功能脑成像技术在认知科学中的应用随着科技的不断进步，各种成像技术在人类认知研究方面发挥着越来越重要的作用。
其中，功能脑成像技术是近年来尤为火热的一种。
本文将深入探讨功能脑成像技术在认知科学中的应用，让读者了解这种技术带来的突破性进展和未来发展方向。
一、功能脑成像技术概述功能脑成像技术旨在通过不同方式感知大脑在执行特殊任务时的神经活动。
现有的功能脑成像技术包括以下几种：1.脑电图（EEG）EEG是一种记录大脑神经元电信号活动的技术。
通过将电极放置在头皮上，可记录脑电波在脑内传播的模式。
采用EEG技术可以实时记录神经元在时间和空间上的变化以推断某种思维活动是由哪些神经元活动引发。
2.功能磁共振成像（fMRI）fMRI可以检测大脑活动时的代谢变化，通过磁共振成像扫描自然条件下的大脑活动区域。
这是一种不侵入性技术，适用于人体研究。
它可以在毫秒量级的时间内检测脑中不同区域的血流变化，进而推断不同区域的活动变化。
3.脱敏光学成像（DOI）DOI通常用于记录大脑皮层的血氧水平变化，可精确捕获神经元的时空活动状态。
与fMRI不同，DOI使用无线激光扫描测量血液氧合结合离子浓度，可最大限度地减少物理和生物学形象的退化。
二、功能脑成像技术在认知科学研究中的应用1.感知感觉信息的处理是认知科学的重要领域。
通过fMRI和EEG技术，研究人员可以确定一些物理和生理参数，例如运动速度和刺激频率，以检测大脑的感觉信息处理过程。
使用这些技术，科学家可以对色彩、形状、声音和其他感觉分别进行研究，以了解大脑如何处理这些信息并生成直觉。
2.注意力注意力是认知科学一种重要的能力。
使用fMRI和EEG等技术，研究人员可以确定注意力在大脑中的位置，以及不同区域受到不同刺激时如何改变激活。
通过这些技术，可以推断这些区域是否参与注意力任务，了解其功能编码，并根据任务类型和时间限制调节其动态变化。
3.记忆记忆是认知科学最基本的领域之一。
使用fMRI和EEG等功能轮廓测量技术，研究人员可以测量长期记忆的形成、维持和检索的神经过程。
人类脑部功能研究的多模态成像技术
人类脑部功能研究的多模态成像技术进入21世纪以来，神经科学领域经历了一个快速发展的时期。
人们借助先进的技术，不断深入探究人脑的奥秘，使我们对这个复杂的生物器官有了更加深入的理解。
其中，多模态成像技术是研究人类脑部功能的重要手段之一。
本文将深入探讨人类脑部功能研究的多模态成像技术。
一、多模态成像技术简介多模态成像技术是指同一物体或同一系统在不同情况下使用多种成像技术来获取信息，以达到更全面的了解。
在人类脑部功能研究中，多模态成像技术常常能将理解提升至一个新的层面。
多模态成像技术的种类有很多，其中最常用的有以下几种:1. 磁共振成像（MRI）磁共振成像是一种广泛应用于医疗成像和神经科学研究中的成像技术。
MRI系统利用高强度磁场和无线电波来产生高分辨率的图像。
这种技术非常适合研究人类脑部结构以及大脑与周围神经系统的关系。
2. 功能磁共振成像（fMRI）功能磁共振成像通过对血流量的变化进行实时分析，来探测激活的脑区。
与仅仅定量测量脑部灌注差别的方法相比，fMRI技术是一种更加直接的方法，且不需要放置电极或药物注射。
3. 脑电图（EEG）脑电图技术测量大脑的电位，因此没有辐射并可以反映为神经元的同步或不同步信号。
近年来，脑磁图（MEG）技术也变得越来越受欢迎，因为它可以帮助更好地定位大脑激发事件。
4. 正电子发射断层扫描（PET）正电子发射断层扫描可以提供有关不同脑区代谢率和内排泄反应的信息。
此成像技术使用受放射性标记的分子来跟踪特定化学反应过程的变化。
二、多模态成像技术的优势多模态成像技术的优势显而易见。
通过不同成像技术的融合，可以最大程度地提高对人类大脑功能的理解。
下面介绍几种主要优势。
1. 多角度思考不同成像技术提供不同角度的视角，帮助科学家更全面地了解人脑。
例如，MRI技术可以很好地显示人脑的结构，而fMRI技术可以为我们展示哪些区域在特定的任务或感官刺激下激发，并且EEG技术则可以为我们提供更高时间分辨率的信息。
脑功能成像原理和技术
脑功能成像原理和技术脑功能成像原理和技术翁旭初贾富仓（中国科学院心理研究所脑高级功能研究实验室，北京100101）目录引言第一节常用脑功能成像技术简介1.1测量脑内化合物技术1.2测量脑局部代谢和血流变化的技术1.3测量脑内神经元活动的技术第二节功能磁共振成像原理与技术2.1物理原理和成像技术2.2实验设计2.3数据处理第三节研究实例问题与展望参考文献引言20世纪70年代以来，相继诞生了各种无创伤或创伤性较小的测量活体人脑结构和功能的技术，其中大多数能把测量的结果用通过图像形式显示出来,这些技术统称为脑成像技术。
脑成像技术总体上可分为两大类。
一类主要用于脑结构静态特征的测量，如已在临床普遍应用的计算机辅助X线断层显像(CT, computerized tomography)和磁共振成像(MRI, magnetic resonance imaging)技术，两者均可显示正常头颅和脑组织的结构以及病变的直接或间接特征。
脑结构成像技术不但在临床实践中得到了广泛应用，而且可以借助该技术研究脑结构损伤和认知功能缺陷之间的的关系，为理解认知功能的脑结构基础提供了重要的研究手段。
但不管这些技术如何发展，本质上只能提供脑结构的静态信息，应用于认知神经科学研究有一定局限性。
另一类脑成像技术就是最近受到认知神经科学家普遍重视的脑功能成像技术。
与脑结构成像不同的是，这些技术可以动态地检测知体脑的生理活动，对当代认知神经科学的发展产生了深刻而巨大的影响。
脑功能成像技术发展非常迅速，迄今进入实用阶段的已有十几种。
根据所测量的内容，可以把脑功能成像技术分为三大类。
第一类是各种活体脑内化合物测量技术，这些技术也可看作特殊的神经化学研究技术，它们可定位、定量（或半定量）地测量活体人脑内各种生物分子的分布和代谢；第二类是非侵入性电生理技术，可实时测量活体脑内神经元的活动，但现有的技术只能测量大群神经元的总体活动，空间分辨率有限；第三类脑功能成像技术则通过测量神经元活动引起的次级反应（如局部葡萄糖代谢和血流、血氧变化等）研究与行为相关性的脑局部神经元的活动情况，这类技术的时间和空间分辨率已能在一定程序上满足认知神经科学研究的需要，受到了普遍的关注，这些技术也正是本章将要重点介绍的内容。
磁共振脑功能成像
采集、后处理分析
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MRS空间定位及序列选择
激励回波法 (the Stimulated Echo Acquisition Method, STEAM)
点分辨波谱法 (the Point Resolved Spectroscopy PRESS)
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MRS对硬件的要求
与MRI相同 磁体 RF线圈 RF放大器 RF发射器 接收器和计算器
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MRS对硬件的要求
与MRI不同 高场强，1.0T以上 高均匀度，B0的不均匀性必须小于1.0ppm 不需要梯度线圈，但需要一些空间定位的辅助装置 不需要成像装置，但需要必要的硬件和软件，显示波谱，计算化学
采集时间比较长 。
单体素与多体素的比较
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单体素
➢ 容易实现 ➢ 成像时间相对较短 ➢ 磁场不均匀性易克服 ➢ 谱线定性分析容易 ➢ 谱线的基线不稳定
多体素
➢ 覆盖范围大，一次采集 可获得较多信息
➢ 成像时间长 ➢ 容易受磁场不均匀性的
影响
➢ 谱线基线稳定
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MRS具体操作步骤
①成像参数的选择
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MRS技术及基本原理
MRS表示方法
在横轴代表化学位移（频率差别），单位百万分子一 （ppm）
纵轴代表信号强度，峰高和峰值下面积反映某种化合物的 存在和化合物的量，与共振原子核的数目成正比。
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脑 MRS
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如何获得MRS
选择成像序列：激励回波法 STEAM、点分辨波 谱法 PRESS等
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磁共振波谱成像讲解
MRI脑成像解读可能与心理危害防控措施提出
MRI脑成像解读可能与心理危害防控措施提出引言：随着科技的不断发展，人们对大脑的研究也取得了突破性进展。
MRI（磁共振成像）技术作为一种非侵入性的成像方法，能够以高清晰度展示人类大脑的结构和功能。
通过MRI脑成像的研究，我们可以了解大脑在不同情况下的活动模式，从而为心理危害的防控提供科学依据。
一、MRI脑成像解读可能MRI脑成像通过利用磁场和无害的无线电波，可以产生大脑的清晰影像。
这些影像反映了大脑的结构、形态和功能。
以下是一些常见的MRI脑成像解读结果：1. 结构成像：结构成像通过MRI技术可以获取大脑的结构信息，包括大脑皮层的厚度、组织的完整性以及不同脑区的连接情况。
这些结构性数据可以帮助我们分析大脑的发育、形态和功能。
2. 功能成像：功能成像是通过观察大脑在特定任务和刺激下的活动来研究其功能特点。
功能成像能够揭示大脑在认知、情绪和运动等方面的特定活动模式。
例如，在执行某项任务时，特定脑区的活跃程度会增加，从而可以解读大脑在特定任务中的相关功能。
3. 网络成像：网络成像是在MRI脑成像的基础上，通过分析不同脑区之间的相互作用与连接性，来揭示大脑的网络结构。
通过对网络成像的解读，可以了解大脑的整体功能结构，以及不同脑区之间的信息传递和调控机制。
二、与心理危害防控措施的关系MRI脑成像的解读可以为心理危害的防控提供重要依据。
以下是与心理危害防控措施相关的几个方面：1. 精神疾病的诊断和干预：MRI脑成像可以帮助医生诊断并区分出一些精神疾病，如抑郁症、焦虑症和精神分裂症等。
通过观察不同疾病患者的大脑结构和功能差异，可以提供更准确的诊断和治疗方案。
此外，MRI脑成像还可以帮助评估治疗效果，指导精神疾病的干预措施。
2. 矫正和预防心理问题：通过MRI脑成像，可以发现一些心理问题的潜在生理基础。
例如，一些反复发作的焦虑症状可能与大脑某一区域的过度活跃有关。
同时，通过观察大脑活动模式的变化，可以及早发现并矫正心理问题，从而预防其进一步发展为严重的心理障碍。
脑功能成像的MRI原理及其应用
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b值受灌注影响大，小b值主要反映局部组织的微循 环血流灌注，测得的ADC值不稳定。b=0产生无弥 散权中的T2像。
大b值所测得ADC值受血流灌注影响小，较好反映组 织内水分子的弥散运动。
即b值越大，对水分子运动的检测越敏感，但图像的 信噪比相应的下降。
通常b值取1000s/mm2，成二组图像：b=0和 b=1000。
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b=0
b=1000
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DWI图：弥散受限组织和长T2组织均表现为高信 号。——不是纯粹的弥散图，包含T2WI成分。 （脑脊液是黑的）
ADC图：弥散程度高的组织信号高（亮），弥散 受限组织表现为低信号。（脑脊液是白的）
eADC图：弥散受限组织信号高，自由弥散组织信 号低——消除了T2 穿透（shine through）效应 的影响。（脑脊液是黑的）
2、降低运动伪影；
3、增加因分子运动而使信号强度变化的敏感 性。
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DWI定量分析
弥散系数直接反映组织的弥散特性，为衡量生物组织中分 子弥散程度的绝对值。但受限弥散、弥散时间、血流、运动、 RF脉冲等因素均可影响测得的弥散系数。
表观弥散系数（apparent diffusion coefficient，
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受限弥散
细胞膜或大分子蛋白等生物组织中的天然屏障使得水分子 的弥散受到限制，称为受限弥散（ristricted diffusion)。
各向同性弥散
brainimage脑功能成像技术
脑功能成像技术近20年来，随着现代物理、电子与计算机技术的迅速发展，脑功能成像技术（functional brain imaging）取得了长足的进步，一批功能强大的无创性脑功能成像手段相继诞生。
这促使研究者们对脑功能成像技术及其在认知过程、情绪过程中的应用产生了浓厚的兴趣，将它们迅速应用到认知神经科学以及心理学的各个领域中，并取得了许多突破性成果，促进了这些领域研究的深入化进程。
（一）使用脑功能成像技术的理由研究者进行脑功能成像技术进行实验，最明显的目的是为了将脑的结构与其功能联系起来。
我们已经知道，脑的许多功能都是定位于大脑的神经组织结构之中的；基于此，研究者们开始试图成像出那些参与到不同脑结构激活中的基本过程。
现代神经成像假定，我们可以根据组成复杂心理过程的一些基本操作的结合来对其进行最好的描述，这些基本过程并不是定位于大脑中的某个单一部位的，而通常是神经元网络共同作用的结果。
神经成像的这一假定自然而然地导致了人们对与基本心理过程相伴随着的脑激活的探讨。
而将这些基本过程成像到大脑中的区域和功能性网络就是现代脑成像研究的主要目标。
对不同脑结构的功能的详细成像可以为我们提供关于基本心理过程的可靠证据。
一旦我们能够确定，特定的脑区与某一心理过程有关系，就可以超越这种结构与功能的简单对应关系，而使用统计技术（如区域间相关、因素分析、结构方程建模等）来进一步考察与复杂心理任务有关的激活环路，分析出心理任务中包含了哪些基本过程的结合。
这样，通过考察激活模式，我们就能从简单到复杂，并能了解在某一模式中所激活的结构所具有的功能。
此外，在脑损伤研究中，还能帮助我们推测受其影响何种脑功能会丧失。
使用脑成像技术的另一个原因是：它可以分离心理过程。
如果我们能够获得不同心理任务所导致的激活模式的数据，就可以用它来检验这两个任务是否存在双重分离（Smith和Jonides, 1995）。
这种分离的原理是：假设某特定脑区A处理某认知过程a ；类似地，某特定脑区B处理某认知过程b 。
依瑞德近红外脑功能成像参数
依瑞德近红外脑功能成像参数
- 采样率：依瑞德近红外脑功能成像仪的采样率有20、50、100Hz可选。
- 采样定理：如果信号是带限的，在理想情况下如果采样频率高于信号带宽的二倍，那样原先的连续信号能够从取样的样品中完全重建出来。
如果采样信号过低会出现混叠现象，导致信号失真，即使重建滤波也不能提升信号质量。
- 信噪比：如果信噪比高，可通过过采样方式获取准确的信号。
- 探头防水性能：依瑞德近红外脑功能成像仪的探头防水性能高达IPX7（即使浸在水中也不会进入内部）。
- 探头类型：可选择弹性探头、硅胶垫片。
- 光源信号：可使用多个光源轮流亮灭，但一次只亮一个，避免叠加，以混合光信号的方式，通过频率分离的方法将多路信号同时还原成原始的样子。
- 双波段检测技术：双波段有明确SCI文献支持，两波段光谱比三波段信噪比更高，超短波长低至（690nm），能拉开血红蛋白吸收差异；波段间隔大（140nm），能提升血红蛋白计算精度。
这些参数可能会影响依瑞德近红外脑功能成像的质量和准确性，具体的成像参数选择应根据实际需求和成像目的来确定。
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脑功能成像
脑功能成像（Brain Functional Imaging）是一种通过现代科学
仪器获取人脑活动信息的技术和方法。
通过对大脑活动进行实时监测和记录，可以了解脑部不同区域之间的连接和相互作用，进而揭示脑功能与认知、情绪、行为等之间的关系。
脑功能成像技术主要有以下几种：功能磁共振成像（fMRI）、电脑断层扫描（CT）和正电子发射计算机断层扫描（PET）等。
这些技术利用不同的原理和方法来研究人脑活动。
功能磁共振成像通过检测血氧水平变化来获取脑部活动信息。
它可以测量大脑不同区域的血流变化，并通过计算出血液在不同区域的氧合程度来反映神经活动的强度和范围。
该技术具有无创伤、高分辨率、能观察动态过程等优点，广泛应用于认知神经科学、精神疾病等领域。
电脑断层扫描则利用X射线技术对大脑进行断层成像。
它通
过不同的射线束从不同角度扫描头部，然后通过计算机进行图像重建。
这种技术可以提供非常准确的脑部结构信息，适用于检测脑出血、肿瘤等脑部病变。
正电子发射计算机断层扫描则是一种利用放射性同位素调制的技术。
在该方法中，患者通过静脉注射放射性同位素，然后使用专用的探测器检测放射性同位素的分布情况。
这种技术可以提供脑部的代谢情况，有助于研究脑功能和认知过程。
脑功能成像技术在医学、心理学和神经科学等领域有着广泛的
应用。
它为人们研究脑力活动的机制、探索认知功能、帮助治疗脑部疾病等提供了重要的工具和手段。
通过脑功能成像技术，我们可以更加深入地了解人类大脑的运作方式，推动认知神经科学的发展。
然而，脑功能成像技术也存在一些局限性。
首先，成像过程较为复杂，需要严格的实验设计和数据处理。
其次，成像设备成本较高，使用约束较多，限制了其在实际应用中的普及程度。
此外，当前脑功能成像技术对于抽象或复杂的认知过程的解读还存在一定的局限。
总之，脑功能成像技术是一种重要的科学工具，它可以帮助人们更好地了解人类的大脑活动与认知过程之间的关系。
随着技术的不断进步和研究的深入开展，相信脑功能成像技术将为我们揭示更多关于人脑的奥秘。