静息态功能磁共振成像

2024-02-23

    静息态功能磁共振成像 :

即使没有任何外部刺激或任务,人脑的活动也是一直存在的。人脑在静息态时的脑活动,被认为是一种不间断的、自发的脑活动,因此,通常认为静息态脑活动与动物电生理研究中的不间断脑活动有着密切联系。功能磁共振成像(fMRI)可以通过测量大脑中血流量的自发变化来观察这种静息态的脑活动。研究发现,相比于人为操纵实验刺激造成神经系统的激活,人在处于休息和放松状态下的自发的、不间断的脑活动,同样可以用来揭示神经系统的活动模式。1995年,脑成像专家Bharat Bhusan Biswal报告了第一个静息态功能磁共振成像的研究成果,他们发现被试大脑左右两侧的感觉运动皮层在静息态时的fMRI血氧水平依赖信号(BOLD)存在很高的相关性,这种相关模式与手指任务状态下形成的脑激活模式高度相似。

研究者可以使用静息态功能成像研究大脑大范围的功能组织,相关的常用数据分析方法是数据驱动的独立成分分析(ICA)。把独立成分分析应用到静息态功能磁共振数据上,可以同时得到大脑中很多个相对独立的脑网络,比如默认网络、左/右偏侧的额顶控制网络、突显网络、注意网络、视觉网络、运动网络等。

静息态功能磁共振操作相对简单,使得它有非常广阔的临床应用前景。很多精神疾病患者大脑的静息态脑活动相比于正常人都会有改变。目前,静息态功能成像几乎已经应用到所有精神疾病的临床研究中,比如精神分裂症、抑郁症、孤独症等。因为静息态功能磁共振实验设计简单,使得实验室间共享数据也成为可能。2010年,Biswal等人整合了全球35个实验室共1414名被试的静息态功能磁共振数据,显示了静息态功能技术的可重复性,代表了全球首个功能磁共振成像大数据共享计划—千人功能连接组计划的建立。基于静息态功能磁共振的数据分享成为功能成像数据分享的最主要组成部分。其中,比较重要的精神疾病数据分享包括孤独症和注意缺陷多动冲动障碍。在美国国家卫生研究所(NIH)资助的人脑连接组项目中,静息态磁共振数据是其中一个重要的组成部分。