腦結(jié)構(gòu)、功效與腦網(wǎng)絡(luò)可視化年4月30日星期四第1頁Contents一、腦結(jié)構(gòu)可視化(Structural-wise)二、腦功效可視化(Functional-wise)三、腦網(wǎng)絡(luò)可視化(Network-wise)第2頁一、腦結(jié)構(gòu)可視化

伴隨影像技術(shù)發(fā)展，大腦結(jié)構(gòu)可經(jīng)過磁共振MRI、彌散張量成像DTI、電腦斷層CT、等形式顯示出來，為臨床醫(yī)生診療疾病及科學(xué)研究提供了有效路徑，腦結(jié)構(gòu)可視化技術(shù)大大提升了疾病確實(shí)診率。第3頁T1結(jié)構(gòu)像T1觀察解剖結(jié)構(gòu)很好。T1像特點(diǎn)：組織T1越短，恢復(fù)越快，信號(hào)就越強(qiáng)；組織T1越長(zhǎng)，恢復(fù)越慢，信號(hào)越弱。第4頁T2結(jié)構(gòu)像T2觀察組織病變很好。T2像特點(diǎn)：組織T2越長(zhǎng)，恢復(fù)越慢，信號(hào)就越強(qiáng)；組織T2越短，恢復(fù)越快，信號(hào)就越弱。第5頁腦CT在頭部外傷時(shí)，腦CT是最主要影像學(xué)診療方法。腦CT可明確顯示顱內(nèi)腫瘤數(shù)目、部位、大小、輪廓、密度、瘤內(nèi)出血、鈣化以及擴(kuò)散程度。檢驗(yàn)速度快。第6頁腦DTI彌散張量成像依據(jù)水分子移動(dòng)方向制圖。彌散張量成像圖能夠揭示腦瘤怎樣影響神經(jīng)細(xì)胞連接，引導(dǎo)醫(yī)療人員進(jìn)行大腦手術(shù)。它還能夠揭示同中風(fēng)、多發(fā)性硬化癥、精神分裂癥、閱讀障礙相關(guān)細(xì)微反常改變。第7頁原始腦T1像去除頭皮、顱骨腦灰質(zhì)腦白質(zhì)腦脊液第8頁腦灰質(zhì)差異顯示BrainNetView上顯示腦灰質(zhì)差異映射圖Xjview上顯示腦灰質(zhì)差異渲染圖第9頁對(duì)腦皮層和皮層下腦區(qū)進(jìn)行分割Freeview顯示分割效果(cortical)parcellation(subcortical)segmentation第10頁網(wǎng)癮者大腦白質(zhì)纖維束出現(xiàn)輕微損傷。網(wǎng)癮患者白質(zhì)損傷區(qū)域以及與焦慮行為、網(wǎng)癮程度相關(guān)性第11頁利用磁共振掃描技術(shù)繪制人腦內(nèi)部3D圖大腦皮層大腦內(nèi)部神經(jīng)元第12頁科學(xué)家介紹稱，在大腦發(fā)育早期，神經(jīng)纖維串接后能夠形成直線路徑，而且表現(xiàn)出水平、垂直與交叉形式。猴子大腦部分結(jié)構(gòu)3D圖像人腦神經(jīng)纖維第13頁大腦神經(jīng)纖維

科學(xué)家表示，人類大腦內(nèi)部遠(yuǎn)非是一堆紛亂如麻電線，它們更像是帶狀電纜，就如同地球經(jīng)緯一樣，含有一定規(guī)律性結(jié)構(gòu)。這種網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)是延續(xù)，而且在全部范圍都是一致，這種腦部結(jié)構(gòu)不但僅適合用于人類，其它靈長(zhǎng)類動(dòng)物也一樣是如此。第14頁二、腦功效可視化當(dāng)前腦功效成像技術(shù)主要有正電子發(fā)射型計(jì)算機(jī)斷層顯像PET和功效磁共振成像fMRI，另外，事件相關(guān)電位ERP、腦波譜MRS、腦電圖EEG、腦磁圖MEG等功效成像技術(shù)逐步得到廣泛應(yīng)用。其中fMRI含有較高空間分辨率、EEG含有較高時(shí)間分辨率。第15頁血氧水平依賴功效磁共振成像-BOLD利用腦活動(dòng)區(qū)域局部血液中氧合血紅蛋白與去氧血紅蛋白百分比改變所引發(fā)局部組織T2改變，從而在T2加權(quán)像上能夠反應(yīng)出腦組織局部活動(dòng)功效一個(gè)MR成像技術(shù)，可用來研究大腦皮層活動(dòng).第16頁Low-frequencyfluctuations第17頁MotortaskfMRIandresting-statefMRIdata第18頁正電子發(fā)射型計(jì)算機(jī)斷層顯像PET一些短壽命物質(zhì)，在衰變過程中釋放出正電子，一個(gè)正電子碰到另一個(gè)電子后發(fā)生湮滅，從而產(chǎn)生方向相反（180度）一對(duì)能量為511KeV光子。這對(duì)光子，經(jīng)過高度靈敏攝影機(jī)捕捉，并經(jīng)計(jì)算機(jī)進(jìn)行散射和隨機(jī)信息校正。經(jīng)過對(duì)不一樣正電子進(jìn)行相同分析處理，能夠得到在生物體內(nèi)聚集情況三維圖像。第19頁第20頁腦電圖腦電圖是經(jīng)過精密電子儀器，從頭皮上將腦部自發(fā)性生物電位加以放大統(tǒng)計(jì)而取得圖形，是經(jīng)過電極統(tǒng)計(jì)下來腦細(xì)胞群自發(fā)性、節(jié)律性電活動(dòng)。第21頁第22頁三、腦網(wǎng)絡(luò)可視化當(dāng)前國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者都開始了大腦與復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合實(shí)證研究，他們分別利用神經(jīng)解剖學(xué)數(shù)據(jù)、彌散張量成像技術(shù)、腦電圖技術(shù)、腦磁圖技術(shù)、功效性磁共振成像技術(shù)來采集數(shù)據(jù)建立大腦網(wǎng)絡(luò)，利用復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)觀點(diǎn)，結(jié)合圖論知識(shí)來進(jìn)行分析，得出了許多令人振奮結(jié)果。如以解剖學(xué)為依據(jù)構(gòu)建大腦結(jié)構(gòu)性網(wǎng)絡(luò)，發(fā)覺含有小世界特征；而以fMRI得到數(shù)據(jù)構(gòu)建大腦網(wǎng)絡(luò)含有沒有標(biāo)度和小世界雙重特征。第23頁腦網(wǎng)絡(luò)主要由節(jié)點(diǎn)和邊組成，經(jīng)過圖論方法能夠研究其網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋵傩?。?4頁第25頁哈佛大學(xué)教授杰夫·利希曼曾利用各種顏色熒光