静息及视觉任务状态下面孔认知脑区的fMRI功能网络研究

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面孔的感知和识别在人类的社会交往中扮演着及其重要的角色,人在感知面孔的时候,从中获取了大量重要的信息,这些信息提供给我们个体的身份特征和精神状态,从而确定彼此之间的相互关系和交流方式。那么大脑如何对看到的面孔进行认知和加工?通过早期对脑损伤病人以及与人类相似种群短尾猴的研究人们逐渐发现,人的大脑中可能存在着专门用来负责进行面孔加工的脑区,但是由于早期成像技术无法让我们对健康的正常人进行非侵入式的具有高空间分辨率的大面积皮层研究,我们始终不能给这一问题一个合理的答复。随着以BOLD-fMRI为代表的功能磁共振成像技术的出现和不断完善,使人类对面孔认知和加工机制的研究进入了一个全新的发展阶段。   长期以来学术界一直存在着这样的一个争论:在多大程度上某一特殊的高层次认知功能由不同的脑区完成?现在普遍的观点认为:大脑中单一的脑区很可能参与了多个功能任务的完成.对于面孔加工这样一个特殊的高层次视觉任务,大量证据支持这样一个假设:面孔感知,不但有特殊专门的功能脑区负责加工,而且由一个特殊的皮层网络(其它认知功能不分享此网络)来参与完成.在本文我们采用BOLD-fMRI技术来研究大脑在面孔加工方面的神经机制,主要包含两方面的内容:面孔加工的功能特异性和功能整合性,即探讨大脑中对面孔加工具有选择性反应的脑区和面孔选择性脑区之间的功能连接情况。   很久以来人们一直认为,人在不执行任务或感受外界刺激时,大脑活动是相对平稳的而且无规律可寻的。而近来的研究却发现,在无外界刺激闭眼休息的静息状态下,某些功能脑区之间存在着同步的低频涨落,暗示了这些脑区之间仍存在着功能上的连接。这一现象已经在双侧的听觉、视觉区以及静息状态下的缺省网络中得到了证实。那么在静息状态下,与面孔加工相关的脑区之间是否存在着连接关系?视觉任务状态下的面孔加工脑网络是临时自组织起来的还是大脑中固有的?或者说大脑中是否存在着一个不依赖于外界视觉刺激的、固有的面孔加工脑网络?   随着MRI技术的进步,原始扫描得到的fMRI图像空间分辨率不断提高.这为我们在更精细的空间刻度上研究人脑功能提供了可能.然而当前的fMRI数据分析方法大都是基于一元的,为提高信噪比采用的高斯平滑将大量的空问精细结构信息不合理地滤除掉,fMRI提供的高空间分辨率信息远没有被利用到。那么对于面孔加工功能脑区而言,如何提取具有空间精细结构信息的脑区之间的连接?这也是本文即将探讨的一个重要问题。   本文以fMRI技术为研究手段,着重探讨作者在面孔加工神经机制方面的研究成果,并以静息状态下的面孔加工脑区功能连接为例,详细介绍了如何提取具有空间精细结构信息的脑功能区的连接。主要研究内容包括以下这几个方面:   (1)面孔加工神经机制的功能特异性和功能整合性;   (2)静息状态下面孔加工脑区的功能连接关系;   (3)静息和被动视觉任务状态下的面孔加工固有脑网络;   (4)基于空间精细信息的面孔认知连接度图谱分析。
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