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中国成人脑白质分区与脑功能图谱

脑地图集在研究大脑解剖和功能方面起着重要的作用。随着对多模态磁共振成像(MRI)方法(如结合结构MRI、弥散加权成像(DWI)和静息态功能MRI (rs-fMRI))的兴趣的增加,有必要基于这三种成像方式构建集成的脑地图集。本研究构建了中国成年人群(年龄22-79岁,n = 180)的多模态脑图谱,包括反映脑形态学的T1图谱、描绘复杂纤维结构的高角度分辨率弥散成像(HARDI)图谱和反映单一立体定向坐标下大脑固有功能组织的rs-fMRI图谱。我们采用大变形自形度量映射(LDDMM)和无偏自形图谱生成方法同时生成T1和HARDI图谱。利用谱聚类,我们从rs-fMRI数据中生成了20个脑功能网络。我们通过联合独立成分分析,展示了使用图谱来探索大脑形态、功能网络和白质束之间的一致性标记。

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利用机器学习研究脑卒中早期皮质运动系统的结构-功能关系

​背景:脑卒中后的运动结果可以通过下行皮质运动通路的结构和功能生物标志物来预测,通常分别通过磁共振成像和经颅磁刺激来测量。然而,完整的皮质运动功能的确切结构决定因素尚不清楚。识别皮质运动通路的结构和功能联系可以为脑卒中后运动损伤的机制提供有价值的见解。这项研究使用监督机器学习来分类上肢运动诱发电位状态,使用卒中早期获得的MRI测量。方法:回顾性分析脑卒中后1周内上肢中重度无力患者91例(女性49例,年龄35 ~ 97岁)的资料。使用T1和弥散加权MRI的指标训练支持向量机分类器来分类运动诱发电位状态,使用经

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分段长度对EEG功能连接和脑网络组织的影响

图论和网络科学工具揭示了静息状态脑电分析中脑功能组织的基本机制。然而,仍不清楚几个方法学方面如何可能使重构的功能网络的拓扑产生偏差。在此背景下,文献显示所选分段的长度不一致,阻碍了不同研究结果之间的有意义的比较。本研究的目的是提供一种不受分段长度对功能连通性和网络重建影响的网络方法。采用不同时间间隔(1、2、4、6、8、10、12、14和16s)对18名健康志愿者的静息状态脑电图进行相位滞后指数(PLI)和振幅包络相关(AEC)测量。通过计算加权聚类系数(CCw)、加权特征路径长度(Lw)和最小生成树参数(MST)对网络拓扑进行评估。分析在电极和源空间数据上进行。电极分析结果显示,PLI和AEC的平均值都随着分段长度的增加而降低,PLI在12s和AEC在6s有稳定的趋势。此外,CCw和Lw表现出非常相似的行为,基于AEC的指标在稳定性方面更可靠。一般来说,MST参数在短时间内稳定,特别是基于PLI的MST (1-6 s,而AEC为4-8 s)。在源水平,结果更加可靠,基于PLI的MST的结果稳定可以达到1 s。这表明,PLI和AEC都依赖于分段长度,这对重建的网络拓扑结构有影响,特别是在电极上。源水平的MST拓扑对分段长度的差异不敏感,因此可以对不同研究的脑网络拓扑进行比较。本文发表在Journal of Neural Engineering杂志。

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个性化大脑连接组指纹:它们在认知中的重要性

人脑的神经网络结构模式可能与个体在表型、行为、遗传决定因素和神经精神障碍的临床结果方面的差异有关。最近的研究表明,个性化的神经(大脑)指纹可以从大脑的结构连接体中识别出来。然而,个性化指纹在认知方面的准确性、可重复性和翻译潜力尚未完全确定。在本研究中,我们引入了一种动态连接体建模方法来识别一组关键的白质子网络,可以用作个性化指纹。我们进行了几个个体变量评估,以证明个性化指纹的准确性和实用性,特别是预测中年成年人的身份和智商,以及幼儿的发育商。我们的发现表明,我们的动态建模方法发现的指纹足以区分个体,也能够预测整个人类发展的一般智力能力。

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Micapipe:一个用于多模态神经成像和连接组分析的管道

多模态磁共振成像(MRI)通过促进对大脑跨多尺度和活体大脑的微结构、几何结构、功能和连接组的分析,加速了人类神经科学。然而,多模态神经成像的丰富性和复杂性要求使用处理方法来整合跨模态的信息,并在不同的空间尺度上整合研究结果。在这里,我们提出了micapipe,一个开放的多模态MRI数据集的处理管道。基于符合bids的输入数据,micapipe可以生成i)来自扩散束造影的结构连接组,ii)来自静息态信号相关性的功能连接组,iii)量化皮层-皮层邻近性的测地线距离矩阵,以及iv)评估皮层髓鞘代理区域间相似性的微观结构轮廓协方差矩阵。上述矩阵可以在已建立的18个皮层包裹(100-1000个包裹)中自动生成,以及皮层下和小脑包裹,使研究人员能够轻松地在不同的空间尺度上复制发现。结果是在三个不同的表面空间上表示(native, conte69, fsaverage5)。处理后的输出可以在个体和组层面上进行质量控制。Micapipe在几个数据集上进行了测试,可以在https://github.com/MICA-MNI/micapipe上获得,使用说明记录在https://micapipe.readthedocs.io/,并可封装作为BIDS App http://bids-apps.neuroimaging.io/apps/。我们希望Micapipe将促进对人脑微结构、形态、功能、和连接组的稳健和整合研究。

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