基于結(jié)構(gòu)MRI的運(yùn)動想象BCI機(jī)制研究.pdf

1、腦機(jī)接口系統(tǒng)是指不依賴于大腦的信息傳出通路,通過腦電放大器等一系列設(shè)備直接完成人與外接設(shè)備的通信的系統(tǒng)。腦機(jī)接口涉及到許多學(xué)科,如信號采集、特征分類、模式識別等。其中基于運(yùn)動想象的腦機(jī)接口系統(tǒng),由于其和運(yùn)動功能中樞緊密關(guān)聯(lián),在運(yùn)動功能康復(fù)等領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用價值,因此受到了廣泛的關(guān)注。但是人群中約有20％左右的盲被試,即在現(xiàn)有的刺激范式下不能有效誘發(fā)分類所需要的節(jié)律特征信號,而且也不能通過增加訓(xùn)練的重復(fù)次數(shù)來提高在線系統(tǒng)的表現(xiàn)正確率。本

2、文主要對這類盲被試與正常被試進(jìn)行組間比較,從而挖掘其在腦結(jié)構(gòu)特征與大腦纖維束連接方面的區(qū)別,從而很好地識別人群中的盲被試,并為運(yùn)動想象腦機(jī)接口研究提供必要的神經(jīng)機(jī)制理論基礎(chǔ)。本論文的工作主要如下:
　　1.被試篩選和數(shù)據(jù)獲取。由于研究對象需要獲得較為可靠的盲被試。本論文設(shè)計了相應(yīng)的運(yùn)動想象實驗范式,通過多次的在線和離線實驗,獲取相應(yīng)的腦電數(shù)據(jù),基于腦電數(shù)據(jù)對被試的BCI能力進(jìn)行評估,并完成對被試的篩選。篩選出的被試進(jìn)行了結(jié)構(gòu)磁共振

3、,靜息功能磁共振數(shù)據(jù)的獲取,本論文主要基于結(jié)構(gòu)磁共振進(jìn)行了相應(yīng)機(jī)制的研究。
　　2.通過對兩組被試的結(jié)構(gòu)的皮層厚度、灰質(zhì)體積、表面積等指標(biāo)的分析,我們發(fā)現(xiàn),正常 BCI表現(xiàn)好被試左腦的內(nèi)側(cè)枕顳腹側(cè)溝的皮層厚度、灰質(zhì)體積、表面積等參數(shù)比表現(xiàn)較差被試體現(xiàn)出較大的值(p<0.05);同樣在在中央前回腦區(qū)的表面積和定點個數(shù)方面,表現(xiàn)較差的被試比正常被試的值要小,這揭示了結(jié)構(gòu)上的差異對兩組被試間的表現(xiàn)差異的影響。同時相關(guān)結(jié)構(gòu)指標(biāo)和 BCI表

4、現(xiàn)的關(guān)聯(lián)分析表明,腦區(qū)的皮層表面積和灰質(zhì)體積指標(biāo)和BCI表現(xiàn)有密切的關(guān)聯(lián)。
　　3.基于DTI結(jié)構(gòu)的分析結(jié)果發(fā)現(xiàn),中央前回、額下回、額上回、中央溝蓋等腦區(qū)的纖維束連接與被試在線系統(tǒng)的表現(xiàn)呈現(xiàn)高度相關(guān)(r>0.5, p<0.05),可望為腦機(jī)接口在線表現(xiàn)和被試篩選提供相應(yīng)的生理指標(biāo)。除了額頂網(wǎng)絡(luò),纖維束連接研究也顯示了尾狀核、楔前葉等邊緣系統(tǒng)對運(yùn)動想象能力的影響作用。同時兩組間的對比分析結(jié)果揭示了,在扣帶回、海馬等結(jié)構(gòu)上,兩組被試間