基于磁共振的大腦皮層復雜度研究.pdf

1、基于高分辨率的磁共振成像技術，多種大腦形態(tài)測量技術被發(fā)明出來。利用這些形態(tài)測量技術，我們能夠檢測腦結構在發(fā)育、老化以及疾病過程中的形態(tài)變化。在關于腦結構的研究中，大腦皮層是被研究最多的結構之一，它是一個具有很多折疊的高度復雜的結構。很多腦部疾病都伴隨著大腦皮層溝回形態(tài)異常。因此，定義敏感的皮層折疊復雜度度量和檢測皮層折疊形態(tài)的變化一直是臨床醫(yī)生、神經(jīng)科學家和工程師面臨的最令人感興趣和最有挑戰(zhàn)性的問題。本文主要研究的內(nèi)容是檢測疾病狀態(tài)下大

2、腦皮層折疊異常以及新的皮層復雜度度量的設計。本文的主要貢獻體現(xiàn)在以下幾個方面：
　　 ⑴利用局部回指標來檢測正常對照與抑郁癥患者大腦皮層折疊形態(tài)差異模式，并進一步考察了抑郁癥患者與正常對照差異區(qū)域局部回指標的平均值與其病程以及疾病嚴重程度的相關性。我們在抑郁癥患者的多個與情緒相關的腦區(qū)發(fā)現(xiàn)了顯著低于正常對照的局部回指標。此外，我們還發(fā)現(xiàn)抑郁癥患者在右側腦島及顳葉島蓋差異區(qū)域的局部回指標的平均值與其疾病的嚴重程度顯著負相關。

3、>　　 ⑵利用二維回指標的方法，以前的一個研究報道了智力障礙患者的前額葉皮層復雜度顯著低于正常人。本研究采用了三維的局部回指標的方法來進一步的研究智力障礙患者的皮層折疊異常并探討導致這種折疊異常的可能的原因。我們在智力障礙患者在雙側前額葉、右側顳上回、左側頂葉、雙側腦島以及臨近的皮層和雙側的視覺與運動皮層發(fā)現(xiàn)了顯著低于正常對照的局部回指標。這種由降低的局部回指標揭示的異常皮層折疊模式可能反映了智力障礙患者發(fā)育過程中異常的皮層細胞構筑和

4、皮層連接。
　　 ⑶提出了一種基于曲面的大腦皮層信息維復雜度度量。與傳統(tǒng)的用盒計數(shù)法來計算的分形容量維數(shù)不同，我們的方法是一個基于曲面的分形信息維方法，在概率計算的過程中我們使用了曲面的面積，因此，使用了更多曲面的信息。我們在模擬數(shù)據(jù)上驗證了我們方法的準確性。另外，我們把此方法應用來檢測早期盲人與正常對照的皮層復雜度異常。在盲人的左側枕葉我們發(fā)現(xiàn)了比正常對照組高的皮層復雜度，而在盲人的右側的額葉和右側的頂葉發(fā)現(xiàn)了比正常人低的皮層