静息态功能核磁共振发展及其应用

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静态和动态核磁共振的原理及应用比较研究

静态和动态核磁共振的原理及应用比较研究核磁共振(Nuclear Magnetic Resonance，简称NMR)技术是一种非常优秀的分子结构分析方法，因此在化学、生物化学和医学等领域中得到了广泛的应用。

根据目标分子的不同，可以使用静态核磁共振或动态核磁共振。

本文将简要介绍两种方法的原理和应用，并比较它们的特点和优缺点。

一、静态核磁共振静态核磁共振(Static Nuclear Magnetic Resonance，简称sNMR)是一种传统的核磁共振技术，在分子结构分析和物质成分分析等领域得到广泛应用。

该技术的原理是利用核磁共振现象，通过对样品中原子核的共振信号进行分析，得到分子的结构信息和分子内部的物理化学参数。

具体来说，静态核磁共振是在一定的温度和外加磁场下，对待测物质样品进行宏观的弛豫时间测量，从而获得样品的核磁共振信号信息。

静态核磁共振的应用非常广泛，主要包括化学分析、材料科学和环境科学等领域。

例如，可以利用它来检测有机分子的化学键，分析无机材料中的微观结构，以及研究环境中的化学污染物。

此外，通过核磁共振技术还可以研究生物分子的结构和动态行为，例如蛋白质、核酸、糖等。

静态核磁共振的优点是精度高、分析速度快、分析范围广泛，可以在不破坏样品的情况下进行实验。

但是，它也存在一些局限性，例如灵敏度不高、分辨率不够、只能分析静态的体系等缺点。

因此，对于一些复杂的分子或一些需要动态观察的体系，静态核磁共振就不再适用。

二、动态核磁共振随着科技的进步和人们对分子动态行为的更多需求，动态核磁共振(Dynamic Nuclear Magnetic Resonance，简称dNMR)技术应运而生。

它是指将时间分辨的核磁共振技术和其他技术手段相结合，可以在一定时间尺度内，捕捉分子体系动态行为的信号，并从中获取分子动态信息的一种方法。

动态核磁共振的原理是通过外加的脉冲磁场和脉冲梯度等技术手段，对样品中原子核的转动角度和分子间的信息交换进行控制和操纵，从而获得分子动态的信息。

静息态脑功能磁共振成像及其在针刺研究中的优势

静息态脑功能磁共振成像及其在针刺研究中的优势石文英;潘江;陈武善【期刊名称】《医学综述》【年(卷),期】2011(017)004【摘要】多数功能磁共振成像(fMRI)研究是在特定的实验任务条件下对大脑的活动进行分析,然而,近来的研究发现大脑在静息状态下也存在自发神经元活动.静息态fMRI是一种相对新的fMRI方法,能真正反映人脑复杂的脑活动状态,为全面探索大脑活动的内部机制提供了新的途径,在神经、精神类疾病的研究中已取得较大发展.因其实验设计基本上能够模拟针刺的实际治疗过程,故在研究针刺的神经机制领域有着巨大的潜力.%Most of functional magnetic resonanceimaging( fMRI )studies have employed task-related paradigm in exploration of brain response to an external stimulus. However. recent studies have found that the brain is very active in resting-state. Resting-state functional magnetic resonance imaging( resting-state fMRI )is a relatively new method that can reflect the brain complicated activity and provide a new method for exploring the interner mechanismus of brain activity fully, it has achieved greater development in the study of neuropsychiatric diseases. lts experimental design can simulate the actual course of acupuncture treatment basically,therefore it has the huge potential in the research of acupuncture's nerve mechanism domain.【总页数】4页(P603-606)【作者】石文英;潘江;陈武善【作者单位】湖南中医药大学第一临床医学院,长沙,410007;湖南中医药大学第一临床医学院,长沙,410007;湖南中医药大学第一临床医学院,长沙,410007【正文语种】中文【中图分类】R245.3;R445.2【相关文献】1.针刺与中枢:可以从静息的大脑中获取什么?——以静息态的脑默认网络功能影像来分析针刺治疗作用的中枢效应 [J], 李霁;汤伟军;董竞成2.静息态脑功能性磁共振成像在针刺研究中的应用 [J], 朱一芳3.ApoEε4基因对轻度认知障碍和阿尔茨海默病脑功能改变的静息态血氧水平依赖功能磁共振成像研究 [J], 徐文基;张辉;王效春;谭艳;秦江波;王乐;张磊;吴晓峰4.6～18岁孤独症患者的静息态脑功能连接强度的功能磁共振成像研究 [J], 刘静然;吉兆正;徐凌子;汤欣舟;曹庆久;刘靖;李雪;郭延庆;周娱菁;王慧;杨柳;梅婷5.卒中后抑郁患者静息态局部脑活动与默认网络功能连接改变的磁共振成像研究[J], 朱瑞瑞; 张平; 闫海清; 贵永堃; 王昊亮; 朱欣茹; 张林丽; 宋景贵因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

【述评】大数据时代的静息态功能磁共振成像——走向精神疾病诊疗应用

【述评】大数据时代的静息态功能磁共振成像——走向精神疾病诊疗应用文章来源：中华精神科杂志, 2018,51(4) : 224-227作者：严超赣脑功能成像是对大脑神经功能活动进行测量的技术[1]，其中，fMRI技术由于其安全无创、兼具较高的空间/时间分辨率以及设备得到广泛普及等特点[2,3]，在临床研究中被寄予厚望，期待能够找到临床实践中可用的疾病影像学生物标记物。

fMRI技术又分任务态fMRI技术和静息态fMRI技术。

在临床应用上，任务态fMRI目前在术前功能区定位方面取得了一定的成功[4]。

然而，由于任务态fMRI需要比较复杂的实验设计，需要患者能够非常主动的配合，对于MRI兼容反应刺激仪也有较高要求，在某种程度上限制了其使用。

而静息态fMRI只需要被试者在MRI扫描仪中安静平躺5~10 min，具有设计简单、便于积累大数据、临床易实施、患者易配合等独特优势[5]，因而成为fMRI 技术在临床诊疗应用研究中的一大热点。

另一方面，精神疾病虽然是21世纪人类面临的最大的健康威胁之一，但其诊断缺乏生物学客观指标，主要是基于症状学的临床观察，亟须针对其异常脑机制寻找具有高敏感性和特异性的客观标记物[6]。

由于精神疾病不宜采取有创的方式进行研究，也不宜让患者做过于复杂的任务，因此静息态fMRI成为当前刻画精神疾病脑自发活动紊乱及建立影像学标记物的首选技术手段。

并且，可以预见的是，在新的革命性无创脑成像技术出现之前，相当长的一段时间内静息态fMRI仍是精神疾病脑机制研究中不可替代的主要手段之一。

然而，虽然已经开展众多静息态fMRI应用于精神疾病病理生理机制的临床前研究[5,7,8]，但这一技术至今仍然未能走向临床诊疗实践。

值得指出的是，继往大部分静息态fMRI精神疾病研究均使用小样本试验设计。

而有研究者指出，小样本研究结果各异，其本身并不容易发现显著结果（统计力度太小），即使发现显著结果，其真实性也不高（阳性预测值低）[9]。

静息态脑功能磁共振简介

DWI、DTI、BOLD-fMRI……
• 分子水平研究：MRS
BOLD（BLOOD OXYGENATION LEVEL DEPENDENT ）fMRI技术：
通过血氧水平改变产生的磁共振信号变化来反映脑区活动状况的功
能磁共振技术。
基础状态
激活状态血流量增加 Hbr减少 MRI信号增高
正常血流
基础水平Hbr 基础水平MRI信号
0.01-0.08Hz
1.25 Hz
ALFF的生理意义 —一段时间内自发神经活动的“程度”
区域一致性（Regional Homogeneity ，ReHo) • 在一个功能区内时间序列的相似性或一致性
Similarity or coherence of the time courses
within a functional cluster. (Zang et al., 2004, NeuroImage)
BOLD-fMRI反映了什么？
BOLD-fMRI反映了什么？
BOLD信号的改变
血流动力学改变？神经元活动的改变
任务状态fMRI
• 组块设计（block design）
• 事件相关设计（event-related design）
• ……
任务状态功能磁共振的优点
• 可直接反映任务效应
• 个体研究
ReHo: 运动任务状态 VS.静息状态
Rest > Motor Motor > Rest
a)在运动任务状态下，双侧运动皮层的ReHo值高于静息状态。 b) 在静息状态下，默认网络(PCC, MPFC, IPL)的ReHo值较高(Raichle et al., 2001; Greicius et al., 2003)

功能磁共振成像的进展以及应用

摘要：功能磁共振（）技术因具有无创伤性、无放射性、较高的时间和空间分辨率等优点。近年来，基于静息态功能磁共振（ｆＭＲＩｒｅｓｔｉｎｔａｔｅｇ－ｓ）技术对癫痫、老年痴呆症、精神分裂症以及抑郁症等疾病的研究是热点。本文综述了静息态ｆｆＭＲＩＭＲＩ成像的基本原理及其在临床疾病研究应用。关键词：静息态；功能磁共振；磁共振成像：），ＡｂｓｔｒａｃｔＦｕｎｃｔｉｏｎａｌＭａｎｅｔｉｃＲｅｓｏｎａｎｃｅＩｍａｉｎｆＭＲＩｉｓａｎｅｗａｒｏａｃｈｄｅｖｅｌｏｅｄｒｅｃｅｎｔｙｅａｒｓａｓｎｏｎ－ｉｎｖａｓｉｏｎｎｏｎ－ｒａｄｉｏａｃｔｉｖｅａｎｄｈｉｈｇｇｇ（ｐｐｐｇｔｅｍｏｒａｌａｎｄｓａｔｉａｌｄｉｓｃｒｉｍｉｎａｔｉｏｎ．ＴｅｃｈｎｏｌｏｆｆＭＲＩｉｓａｎｉｍａｉｎｅｔｈｏｄｔｏｓｔｕｄｅｕｒｏｓｃｈｉａｔｒｉｃｄｉｓｅａｓｅｓ．ＴｈｉｓａｒｔｉｃｌｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓｔｈｅｐｒｉｎｃｉｌｅｐｐｇｙｏｇｇｍｙＮｐｙｐ，ｏｆｆＭＲＩａｎｄｓｏｍｅａｌｉｃａｔｉｏｎｓａｎｄｓｕｍｕｒａｉｎｆｕｎｃｔｉｏｎｒｅｓｅａｒｃｈｗｈｉｃｈａｒｅｄｅｓｃｒｉｂｅｄｉｎｄｅｔａｉｌｓｔｏｅｔｈｅｒｗｉｔｈｉｔｓｓｏｍｅｒｅｃｅｎｔｄｅｖｅｌｏｍｅｎｔｓ．ｐｐｐｂｇｐ：；；ｍＫｅｏｒｄｓｒｅｓｔｉｎｔａｔｅｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｍａｎｅｔｉｃｒｅｓｏｎａｎｃｅｉｍａｉｎａｎｅｔｉｃｒｅｓｏｎａｎｃｅｉｍａｉｎｇ－ｓｇｇｇｇｇｇｙｗ【中图分类号】文献标识码】文章编号】（）Ｒ２５６．１２【Ａ【１６７２－３７８３２０１２０３－００２０－０２２０世纪９０年代初发展起来的血氧水平依赖的功能磁共振成像（ｂｌｏｏｄ，）技术具有无ｏｘｅｎａｔｉｏｎｌｅｖｅｌ－ｄｅｅｎｄｅｎｔｆｕｎｃｔｉｏｎａｌＭＲＩＢＯＬＤ－ｆＭＲＩｙｇｐ无放射性、较高的时间和空间分辨率及可多次重复操作等优点，已创伤性、成为现今进行脑科学和生命科学研究的重要工具。１简介人类大脑重量占体重的近２％，在清醒的静息态下，脑接受心输出量１］２］于的１。Ｏ１％，但却占全身总耗氧量的２０％［ａｗａＳ等人［１９９２年在ｇ活体上证明用ＭＲ即是将核磁共振物理学和脑生Ｉ可以测量血中氧含量，产生了Ｂ理学的结合，ＯＬＤ信号。ｆＭＲＩ（ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｍａｎｅｔｉｃｒｅｓｏｎａｎｃｅｇ，）技术是将传统共振成像的高分辨率解剖成像能力与核示ｉｍａｉｎｆＭＲＩｇｇ将人脑的功能像精确地投影到解剖图像踪的血流动态的特异性相结合，上，从而成为研究大脑认识思维活动的检测技术。主要方法分为两种：一种是事件相关ＦＭＲＩ应用于人脑功能的研究，功能性磁共振（），即为利用各种刺激诱导局部脑组织ｅｖｅｎｔ－ｒｅｌａｔｅｄｆＭＲＩ间接反映神经元的活动；另一种为最常用的方法是ＢＯＬＤ信号发生变化，静息态ｆ），即在没有明确的输入或输出因素状ＭＲＩ（ｒｅｓｔｉｎｔａｔｅｆＭＲＩｇ－ｓ态下，大脑内部发生的ＢＯＬＤ信号的自发调节。静息态指的是受试者闭眼、放松、静止不动，并避免任何有结构的思维活动的状态。与基于任务的它的临床应用简单，可操作性好，无需实验设计及被试训练等。ｆＭＲＩ比较，３］第一次证实了静息状态下Ｂ１９９５年Ｂｉｓｗａｌ等［ＯＬＤ信号具有低频，，）特性，并且发现双侧波动（ｌｏｗｆｒｅｕｅｎｃｌｕｃｔｕａｔｉｏｎｓＬＦＦｓｆ１Ｈｚ＜０．ｑｙｆ感觉运动皮层的自发ＢＯＬＤ信号存在较强的同步性。一般认为静息状态４］５］用。ＲｆＭＲＩ的ＬＦＦ的机理是由于神经元的自发活动引起的［ａｉｅｈｌｅ等［、楔前叶（ＰＥＴ研究大脑血流和血氧情况发现扣带回后部（ＰＣＣ）Ｐｒｅｃｕｎｅ）、前额叶中分（，等脑区构成一个网络系ｕｓｍｅｄｉａｌｐｒｅｆｒｏｎｔａｌｃｏｒｔｅｘＭＰＦＣ）统，这些脑区在静息状态下比在绝大多数任务状态下有更强的激活，因此推测在静息状态下，大脑存在着一个自组织的默认脑网络，提出了默认网络（，的概念，并推测该网络可能与人脑的意ｄｅｆａｕｔｍｏｄｅｎｅｔｗｏｒｋＤＭＮ）识、记忆等高级功能有密切的关系。２静息态ｆＭＲＩ的原理功能磁共振最初的假设是局部的神经活动与血液动力学改变有关，所６］。静息态ｆ以局部ＢＯＬＤ信号的改变可以反映神经活动的变化［ＭＲＩ的原理：血液动力学反应与大脑的神经活动之间存在密切联系，神经元兴奋时会引起脑血流量和耗氧量的增加，但耗氧量增加幅度较低，其综合效应是局部血液的氧含量增加，即去氧血红蛋白含量相对减低，后者是顺磁性物质，它的含量降低引起Ｔ）信号增强，即神经元兴奋能引２加权像（Ｔ２ＷＩ起局部Ｔ）信号增强，反之，）信号也能２加权像（Ｔ２ＷＩＴ２加权像（Ｔ２ＷＩ反映局部神经元活动。这就是ＢＯＬＤ效应的基本原理和生理基础。３ｆＭＲＩ的优点以及应用静息态ｆ（）成本较Ｐ依ＭＲＩ具有其自身独特的优点：１ＥＴ、ＳＰＥＣＴ低，靠内源性物质变化进行成像，无创、无示踪剂和电离辐射损害；（２）ＥＰＩ图像采集速度快，有很好的时间分辨率；（）空间分辨率佳；（）可对同一个体３４的某个脑功能活动进行重复研究，提供更准确的功能图像信息；（）静息态５与基于任务的ｆ无需实验设计及被试训ｆＭＲＩ的临床应用简单，ＭＲＩ比较，练等，可操作性好。静息态ｆＭＲＩ的主要临床应用如下：（）癫痫（）：癫痫是以脑部神经元过度放电所致的突然、反复１Ｅｉｌｅｓｐｐｙ和短暂的中枢神经系统功能失常为特征的神经系统慢性疾病。在癫痫发作间期，致痫灶及其周围脑组织有癫痫样放电，该种放电会带来功能的变化，从而伴随血氧水平的改变，这就为静息态ｆＭＲＩ的应用提供了条件。７］在癫痫病人的研究中提示，丘脑皮层的激活及默认脑功能活Ｇｏｔｍａｎ等［８］动的暂停可能共同引起了尖波放电期间病人的反应降低。ＬａｕｆｓＨ等［发现发作间期颞叶癫痫病人静息状态时ＤＭＮ脑区的活动均有减弱。０８［９］年Ｌ等研究发现部分性发作癫痫患者默认网络与正常人无显著差异，ｕｉ全面性发作癫痫患者双侧楔前叶／说明上述ＰＣＣ区域缺少自发低频振幅，［０］脑区功能异常。２研究原发全面性癫痫患者，认为癫痫００９年Ｃｈｅｎｇ等１并验证了有严重意识患者长期反复的全脑放电可能导致默认网络的损害，障碍的情况下大脑默认网络均受到严重影响的理论，结果提示局部大脑可以有效地用于癫痫ＢＯＬＤ信号同步性变化有利于我们对癫痫灶的定位，［１］临床和基础研究。２利用联合脑电功能磁共振（０１０年ＺｈｅｎＥＥＧ－ｇ等１）方法研究颞叶癫痫患者发现丘脑、脑干及部分皮层区域有明显的时ｆＭＲＩ１２］间相关性，提示上述脑区为癫痫网络。Ｖ通过颅内电极脑电ｕｌｌｉｅｍｏｚ等［（）的方法研究发现默认网络参与了颞叶癫痫的图联合ｆＭＲＩｉｃＥＥＧ－ｆＭＲＩ活动。）抑郁症（）：抑郁症是一种具有持续的情绪低落等多种（２Ｄｅｒｅｓｓｉｏｎｐ临床表现的精神障碍。有研究表明静息态下抑郁症患者存在默认状态网１３］络的异常［，利用静息态ｆ将有ＭＲＩ可进一步观察抑郁症默认状态网络，１４］助于对抑郁症发生机制的理解。Ｙ研究抑郁症患者默认状态网络ａｏ等［内脑区的功能连接强度，结果提示了静息态下抑郁症默认网络的连接效能１５］协调性紊乱。Ｙ应用Ｒ降低、ａｏ等［ｅＨｏ方法对２２名抑郁症患者进行研究发现抑郁症患者的焦虑、认知障碍、迟缓、睡眠障碍及绝望感症状可能是［６］在２部分特定的脑自发活动一致性异常的表现。Ｐｅｎ０１０年发现抑ｇ等１郁症患者左侧丘脑在基础状态下自发神经活动一致性减低，脑区内神经活动协调一致性功能异常，可能与脑区内神经元受损及其能量代谢相关的线粒体功能异常相关。（）阿尔茨海默病（ ’ ）：３ＡｌｚｈｅｉｍｅｒｓｄｉｓｅａｓｅＡＤ是一种进行性发展的致死性神经退行性疾病，临床表现为认知和记忆功能不断恶化，日常生活能１７］总结了并有各种神经精神症状和行为障碍。Ｎ力进行性减退，ｅｓｔｏｒ等［顶叶、颞叶以及前额叶皮质低代谢以及低灌注。ＧＡＤ患者后扣带回、ｒｅｉｃｉ１８］于２结果提示阿尔茨海ｕｓ等［００４年采用了简单的感觉运动处理任务，默病患者相对于对照ＤＭＮ的激活降低，特别是在ＰＣＣ和海马。同年利用１９］独立成分分析发现后扣带回与海马、前额叶中线区等发生连通性减弱［。［０］有研究发现海马是Ａ研究发现ＡＤ病变最早影响的脑区。ＷａｎＤｇ等２２１］报道老年病变影响海马与默认网络之间的功能连接。Ｄａｍｏｉｓｅａｕｘ等［并验证了老年人ＤＭＮ信号强度与年龄人ＤＭＮ脑区的ＢＯＬＤ信号降低，和认知能力下降呈负相关。（）精神分裂症（）：精神分裂症为一种功能性精神病，是４Ｓｃｈｉｚｏｈｒｅｎｉａｐ一种是以基本个性，思维、情感、行为的分裂，精神活动与环境的不协调为２２］主要特征的一类最常见的精神疾病。２应用Ｒ００６年Ｌｉｕ等［ｅＨｏ方法研究发现静息状态精神分裂症患者异常脑区主要分布在额叶、颞叶、右顶叶２３］发现精神分裂症患者后扣带回、侧顶以及枕叶。２００７年ＢｌｕｈｍＲＬ等［叶、内侧额叶及小脑等脑区之间的自发缓慢波动的相关性明显减低。２４］研究显示精神分裂症患者双侧海马至一些脑区的功能连接减Ｚｈｏｕ等［２５］２６］对早发少。Ｈ等发现精神分裂症患者脑桥有功能异常。Ｚｅ［ｈｏｕ等［性精神分裂症患者的功能连接分析中亦发现额叶皮层与扣带回功能连接异常。４小结与展望ＦＭＲＩ对于研究静息状态下人脑自发活动以及各脑区之间的功能联系具有重要意义。作为发展ｆＭＲＩ研究是近几年脑功能成像研究的热点，迅速、应用前景最为广阔的脑功能成像技术，临床等ｆＭＲＩ已经在脑科学、领域的应用中获得了巨大成功，取得了很多突破性的研究成果。但使之广泛应用于临床，还需进行探索性临床前研究。目前，ｆＭＲＩ发展趋势是：更准确地测定脑组织的基础血流，使其信号更客ｆＭＲＩ与ＰＥＴ联合应用，观地反应生理变化。ｆＭＲＩ与具有时间特性的脑电检测手段（ＥＥＧ、就能解决磁共振信号滞后于神经或生理响应而不能实时反ＭＥＧ）相结合，应人脑活动的问题。随着深入的研究，我们坚信ｆＭＲＩ必将会再探索人类认知与思维活动，诊治脑部疾病等方面发挥越来越大的作用。

静息态功能磁共振成像：关于静息态功能连接和脑网络分析方法

静息态功能磁共振成像：关于静息态功能连接和脑网络分析方法自诞生之初，人类就对大脑中发生的事情充满好奇。

功能磁共振成像是一种重要的工具，它有助于无创地检查、定位和探索大脑的语言、记忆等功能。

近年来，神经科学研究的焦点明显转向了“静息态”下的大脑研究。

重点是在没有任何感官或认知刺激的情况下大脑内部的内在活动。

对静息态下大脑功能连接的分析揭示了不同的静息态网络，这些网络描述了特定的功能和不同的空间拓扑结构。

虽然不同的统计方法被引入到静息态功能磁共振成像连接性的研究中，但得到了一致的结果。

在本文中，我们详细介绍了静息态功能磁共振成像的概念，然后讨论了三种最广泛使用的分析方法、描述了几种具有脑区特征的静息态网络及相关认知功能、静息态功能磁共振成像的临床应用。

本综述旨在强调静息态功能磁共振成像连接性研究的实用性和重要性，强调其与基于任务的功能磁共振成像的互补性质。

本文发表在The Neuroradiology杂志。

关键词：图论分析Graph analysis, 独立成分分析independent component analysis, 静息态功能连接resting state functional connectivity, 基于种子点的分析seed-based analysis 引言静息态功能磁共振成像(rs-fMRI，resting state functional magnetic resonance imaging)技术比其他功能磁共振成像(fMRI)技术更有优势，因为它易于采集信号，对患者的要求最少，并能熟练地识别不同患者群体的功能区域，如儿科人群、无意识患者、低智商患者等。

任务态功能磁共振成像（task-based fMRI）是一种用于分析和评估大脑的功能区域的先进的磁共振技术。

在这项技术中，受试者被指导执行被设计为针对单一功能的特定的任务，如运动、语言、记忆、视觉、注意力和感觉功能任务。

最近的研究发现，儿科患者，有意识障碍的患者，即昏迷、植物人和最低意识状态的患者，能够完成rs-fMRI。

基于静息态功能磁共振成像的动态功能连接分析及临床应用研究进展

基于静息态功能磁共振成像的动态功能连接分析及临床应用研究进展袁悦铭，张力，张治国*基于血氧水平依赖(blood oxygenation level d e p e n d e n t ，B O L D )效应的功能磁共振成像(functional magnetic resonance imaging ，fMRI)被广泛应用于记录大脑神经活动信号[1]。

研究大脑不同区域之间BOLD 信号的统计关联程度可以反映出大脑的功能连接(functional connectivity ，FC)[2]。

进一步，通过分析功能连接的空间拓扑结构能探索大脑网络[3]。

在没有特定任务刺激的条件下获得大脑处于清醒放松状态的自发波动的BOLD信号称为静息态信号[4]。

由于静息态数据在采集时不需要特定的任务设计，该实验范式被广泛用于神经科学和临床的脑功能研究中。

众多研究已经发现，脑疾病与特定静息态脑连接的异常有关系，这种异常的、与特定疾病相关的静息态脑连接可进一步作为神经标记对疾病进行诊断预测。

基于静息态BOLD信号统计关联程度的脑功能连接分析，按照空间位置与功能，可以把静息态中内部关联程度较高的脑区归纳为多个静息态网络[5-6]，例如默认模式网络等。

大多数研究会使用大脑结构模板[如解剖自动贴标(anatomical a u t o m a t i c l a b e l i n g，A A L)、B r o d m a n n、BrainnetomeAtlas等][7]或空间独立成分分析法(spatial independent component analysis，sICA)[8]把大脑定义成不同的感兴趣区域(region of interest，ROI)，并通过种子点相关分析法[9-10]描述ROI之间的功能连接情况，结合连接强度信息与空间位置信息进行研究与讨论，但普通的功能连接分析假设扫描时间段(一般为5～15 min)内的功能连接为固定值。

静息态功能磁共振在癫痫诊疗中的应用

静息态功能磁共振在癫痫诊疗中的应用摘要：癫痫是神经系统常见的慢性发作性疾病，因其病因复杂，发作多样，严重影响患者的身心健康，对致痫灶的定位及癫痫发作的神经网络研究一直成为国内外学者关注的热点。

近年来，随着影像学技术的发展，特别是功能磁共振成像技术的应用，脑功能及癫痫网络传播研究得以深入开展。

现就近年来静息态功能磁共振技术在癫痫的诊治方面的应用加以总结如下。

关键词：癫痫；功能磁共振；默认模式网络；局部一致性；低频振幅癫痫是一种以脑神经元异常同步化放电为基础的，反复发作性脑功能障碍性神经系统疾病。

以往将癫痫按病因分为特发性、症状性以及隐源性癫痫，其中约60%的癫痫划归为隐源性癫痫[1]。

近期，国际抗癫痫联盟重新定义癫痫分类，按病因归为遗传性、结构代谢性及不明原因性癫痫，其中不明原因性仍占较大比例，推测该类患者患病可能与遗传缺陷或潜在脑结构功能异常有关[2]。

近年来，影像学技术飞速发展，随着脑功能磁共振成像（Functional Magnetic Resonance Imaging，fMRI）在癫痫的诊疗方面逐渐应用，使得神经科医生对于癫痫的发病机制、病因诊断、致痫灶的定位、手术术前方案制定以及癫痫患者认知功能评价等方面得以突破和进展。

本文就静息态功能磁共振（Resting-state Functional Magnetic Resonance Imaging，rs-fMRI）在癫痫诊治方面的研究加以综述，以期增加神经科医生对功能磁共振的认识，并拓展其在癫痫诊疗中的应用，使患者从中获益。

1.静息态功能磁共振成像（rs-fMRI）技术原理1.1 静息态功能磁共振（rs-fMRI）功能磁共振成像（fMRI）是一种非侵袭性功能成像技术，又称血氧水平依赖功能磁共振成像（blood oxygen level dependent functional magnetic resonance imaging，BOLD-fMRI）技术。

静息态功能磁共振在中枢神经系统疾病方面的应用

静息态功能磁共振在中枢神经系统疾病方面的应用功能磁共振成像（fMRI）是随着MRI快速成像技术的发展而出现的新技术，因具有无创性和可重复操作的特点而得到了迅速的发展。其主要有静息态和任务态两种模式，相比任务态而言静息态脑功能MRI（ rs-fMRI）不需要复杂的实验设计而且操作简单因此更容易走进临床研究。目前rs-fMRI在中枢神经系统疾病相关方面的研究很多，本文将对rs-fMRI在中枢神经系统疾病方面的应用进行阐述。

标签：功能磁共振成像；静息态；中枢神经通常我们所讲的fMRI多指狭义上的BOLD-fMRI，其成像原理是以不同条件下血氧水平依赖性（BOLD）的对比变化而进行成像，当大脑进行各种活动时血氧水平及局部脑血流量均会发生改变，最终可以通过T2WI上的信号表现来对功能活动增强的区域进行定位研究。最早对于fMRI的研究多采用任务态模式，通过完成任务时局部脑组织BOLD信号变化来反映脑功能皮层区的激活情况，从而对其进行相应的定位及研究。而rs-fMRI反映的是大脑BOLD信号的自发活动，更接近生理状态，因此更实用于对于脑功能的研究。

1静息态功能磁共振在中枢神经系统方面的应用 1.1阿尔茨海默病阿尔茨海默病（AD）是一种进行性发展变性病，该病严重降低了老年患者的生活质量，为家庭乃至社会均带来沉重的经济负担。

该病起病隐匿，随着疾病的进展，逐渐出现智能减退，到达疾病中晚期时患者智能严重下降，此时进行诊断已不困难，然而中晚期治疗效果差，因此对该病做到早诊断早干预对延缓患者生活质量下降十分有意义，目前临床中对于AD早期诊断多依靠智能量表评定，该方法主观性强漏诊率高，所以临床仍在不断努力寻找早期诊断方法，直至将fMRI运用于AD的研究，有研究发现DMN脑区之间及PCC与海马的功能连接在AD临床前无症状阶段即已受损[1]。总结既往相关研究可得出：DMN区域是AD早期病理改变最显著的地方，在AD患者出现智能损害前即有DMN和海马为代表的脑功能网络的异常改变。

功能性核磁共振是一种脑成像研究方法

功能性核磁共振是一种脑成像研究方法功能性核磁共振成像（fMRI）是一种非侵入性的脑成像技术，它通过测量血液氧合水平的变化来研究脑活动。

fMRI技术在神经科学和心理学领域有着广泛的应用，通过研究脑区在执行特定任务时的活动，可以揭示脑的功能连接、神经网络以及认知与行为之间的关系。

本文将介绍功能性核磁共振成像的基本原理、研究方法和应用领域。

基本原理功能性核磁共振成像基于磁共振现象，即利用磁场和射频脉冲对原子核的自旋进行激发和检测。

fMRI利用具有不同磁性质的氧合态和去氧合态血红蛋白对磁场的响应差异来反映脑区的活动。

在执行特定任务时，激活的脑区将增加血流供应，导致该区域的氧合态血红蛋白浓度增加，去氧合态血红蛋白浓度减少。

这些血流变化引起了局部磁化信号强度的变化，通过对这些变化进行测量和分析，可以确定活动的脑区和其功能连接。

研究方法功能性核磁共振成像的研究方法主要包括任务性和静息态脑活动的测量。

任务性研究在任务性研究中，被试执行特定的认知或感官任务，如观看图像、听取声音、进行记忆任务等。

研究者通过比较任务执行期间和休息期间的fMRI数据，可以确定与任务相关的激活脑区，同时了解脑区在任务执行中的活动模式和网络连接。

静息态研究在静息态研究中，被试处于安静和非任务状态，但仍然保持清醒。

通过测量被试在静息状态下的脑活动，可以揭示脑区之间的固有功能连接，即大脑的默认模式网络（DMN）。

DMN与内省、自我反省等认知活动有关，是研究人类意识和思维的重要工具。

应用领域功能性核磁共振成像技术在许多领域都有着广泛的应用。

认知神经科学功能性核磁共振成像技术对于理解认知过程和与之相关的脑区活动非常关键。

通过研究特定任务执行过程中的脑活动，在不同认知任务（如注意、记忆、语言、执行功能）之间寻求共同的脑区，可以揭示不同任务之间的共享神经机制以及多任务执行的脑网络。

精神疾病研究功能性核磁共振成像技术在精神疾病研究中有着重要的应用。

通过比较患者和健康对照组的脑活动，可以发现精神疾病患者的不同脑区激活模式和功能连接异常，为精神疾病的诊断和治疗提供依据。

功能性磁共振成像的应用和发展前景

功能性磁共振成像的应用和发展前景姓名:杨青霜学号：091514摘要：功能性磁共振成像（functional Magnetic Resonance Imaging ，fMRI）是当代医学影像技术应用于脑神经科学研究最为迅速的领域之一。

其原理是利用磁振造影来测量神经元活动所引发之血液动力的改变。

目前主要是运用在研究人及动物的脑或脊髓。

可以显示大脑各个区域内静脉毛细血管中血液氧合状态所起的磁共振信号的微小变化.fMRI作为无损和动态的探测技术,已日益成为观察大脑活动,进而揭示脑和思维关系的一种重要方法.关键词：功能性磁共振成像脑神经科学临床应用基础研究20世纪90年代以来，在传统磁共振成像（Magnetic Resonance Image， MRI）技术的基础上发展的功能磁共振成像（functional Magnetic Resonance Image , fMRI）技术已广泛应用于脑功能的临床和基础研究。

fMRI结合了功能、解剖和影像三方面的因素，为临床磁共振诊断从单一形态学研究到与功能相结合的系统研究提供了强有力的技术支持。

该技术具有无创伤性、无放射性、可重复性、较高的时间和空间分辨率、可准确定位脑功能区等特点，为脑神经科学提供了广阔的应用前景。

1. fMRI的基本原理自从1890年代开始，人们就知道血流与血氧的改变（两者合称为血液动力学）与神经元的活化有着紧密的关系。

神经细胞活化时会消耗氧气，而氧气要借由神经细胞附近的微血管以红血球中的血红素运送过来。

因此，当脑神经活化时，其附近的血流会增加来补充消耗掉的氧气。

从神经活化到引发血液动力学的改变，通常会有1-5秒的延迟，然后在4-5秒达到的高峰，再回到基线（通常伴随着些微的下冲）。

这使得不仅神经活化区域的脑血流会改变，局部血液中的去氧与带氧血红素的浓度，以及脑血容积都会随之改变。

血氧浓度相依对比（Blood oxygen-level dependent, BOLD）首先由小川诚二等人于1990年所提出，接着由邝健民等人于1992年发表在人身上的应用。

《静息态功能磁共振在2型糖尿病脑病认知障碍中的研究》

《静息态功能磁共振在2型糖尿病脑病认知障碍中的研究》一、引言 2型糖尿病作为一种全球性的慢性疾病，伴随着疾病进展，其带来的并发症愈发严重。其中，认知障碍在2型糖尿病患者中表现得尤为突出，已经成为威胁人类健康的一大难题。而随着神经影像学技术的发展，静息态功能磁共振（Resting-state Functional Magnetic Resonance Imaging，rfMRI）为揭示认知障碍背后的脑功能变化提供了全新的手段。本文将围绕2型糖尿病脑病认知障碍与rfMRI的相关研究展开论述，以深入了解该疾病的发生机制、发展状况和潜在的干预策略。二、静息态功能磁共振（rfMRI）技术概述静息态功能磁共振是一种无创的神经影像学技术，通过测量大脑在静息状态下的自发活动，来研究大脑的功能和结构。rfMRI技术可以反映大脑神经元的活动状态，对于研究认知障碍等神经精神类疾病的发病机制具有重要意义。三、2型糖尿病脑病认知障碍的研究现状随着2型糖尿病的发病率逐年上升，其引发的认知障碍问题也日益严重。研究表明，2型糖尿病患者的认知功能普遍下降，主要表现为记忆力、注意力、执行能力等方面的障碍。然而，目前对于2型糖尿病脑病认知障碍的发病机制尚不明确，缺乏有效的诊断和治疗手段。四、静息态功能磁共振在2型糖尿病脑病认知障碍中的应用 rfMRI技术为研究2型糖尿病脑病认知障碍提供了新的视角。通过rfMRI技术，研究者可以观察糖尿病患者的脑功能变化，进而探讨其认知障碍的发病机制。目前，rfMRI已经成功应用于研究2型糖尿病患者的脑功能网络变化、神经元活动模式等方面，为深入了解糖尿病认知障碍的发病机制提供了重要依据。五、研究方法与结果在研究过程中，研究者采用rfMRI技术对2型糖尿病患者进行扫描，并对比健康人群的脑功能数据。通过对数据的分析，研究者发现2型糖尿病患者的脑功能网络连接性、神经元活动模式等方面与健康人群存在明显差异。这些差异可能导致了患者认知功能的下降。进一步的研究还发现，通过药物治疗等手段改善糖尿病患者的血糖水平后，其脑功能网络连接性和神经元活动模式可以得到一定程度的改善，从而有助于提高患者的认知功能。六、讨论与展望静息态功能磁共振技术的应用为研究2型糖尿病脑病认知障碍提供了新的思路和方法。通过观察糖尿病患者脑功能的变化，我们可以更深入地了解其认知障碍的发病机制。同时，这也为疾病的早期诊断和干预提供了新的可能。然而，目前的研究仍存在一些局限性，如样本量较小、研究方法不够完善等。未来，我们需要进一步扩大样本量、优化研究方法，以提高研究的准确性和可靠性。此外，我们还需要深入研究糖尿病认知障碍的发病机制，探索有效的干预策略，以改善患者的认知功能和生活质量。七、结论静息态功能磁共振技术在研究2型糖尿病脑病认知障碍中发挥了重要作用。通过观察糖尿病患者脑功能的变化，我们可以更深入地了解其认知障碍的发病机制。未来，随着技术的不断发展和研究的深入，我们有望为2型糖尿病脑病认知障碍的早期诊断、治疗和预防提供更多有效的手段。这将有助于改善患者的生活质量，降低疾病带来的社会和经济负担。八、静息态功能磁共振的深入应用静息态功能磁共振（rsfMRI）在2型糖尿病脑病认知障碍的研究中，不仅提供了对脑功能网络连接性的深入理解，还为疾病的诊断和治疗提供了有力的工具。随着技术的不断进步，未来有望在以下几个方面进一步应用： 1. 精确诊断：利用高分辨率的rsfMRI技术，我们可以更精确地定位和诊断2型糖尿病脑病认知障碍患者的大脑结构和功能异常。通过与正常人群的脑影像数据对比，可以更准确地判断患者的认知障碍程度和可能涉及的脑区。 2. 早期预测：利用机器学习和深度学习等人工智能技术，我们可以建立基于rsfMRI数据的预测模型，对2型糖尿病患者的认知功能进行早期预测。这有助于早期发现和干预，从而减缓或阻止认知功能的下降。 3. 治疗效果评估：通过比较治疗前后的rsfMRI数据，我们可以评估药物治疗等手段对2型糖尿病患者脑功能网络连接性和神经元活动模式的影响。这有助于评估治疗效果，为调整治疗方案提供依据。 4. 个体化治疗：根据患者的rsfMRI数据，我们可以制定个性化的治疗方案。例如，针对患者特定的脑区异常，我们可以选择特定的药物或非药物治疗手段，以改善其认知功能。九、克服研究的局限性尽管静息态功能磁共振技术在研究2型糖尿病脑病认知障碍中取得了重要进展，但仍存在一些局限性。为了克服这些局限性，我们需要： 1. 扩大样本量：目前的研究往往样本量较小，这可能导致研究结果的偏差。未来我们需要收集更多的数据，以更准确地反映2型糖尿病脑病认知障碍的发病机制和特点。 2. 优化研究方法：我们需要不断优化研究方法，提高rsfMRI数据的分辨率和准确性。同时，我们还需要开发新的分析方法，以更好地提取和解读脑影像数据。 3. 多模态融合：未来可以考虑将rsfMRI与其他神经影像学技术（如扩散张量成像、结构磁共振等）相结合，以更全面地评估2型糖尿病患者的脑结构和功能异常。十、未来研究方向未来，我们可以在以下几个方面进一步开展研究： 1. 深入研究糖尿病认知障碍的发病机制：通过分析rsfMRI数据和其他神经影像学数据，我们可以更深入地了解糖尿病认知障碍的发病机制和病理过程。这有助于我们找到更好的治疗和预防策略。 2. 探索有效的干预策略：除了药物治疗外，我们还可以探索其他干预策略（如生活方式干预、认知训练等）对改善2型糖尿病患者认知功能的影响。这需要我们对这些干预策略进行严格的评估和验证。 3. 跨学科合作：我们需要与内分泌科、神经科、心理学等学科进行跨学科合作，共同研究和解决2型糖尿病脑病认知障碍的问题。这将有助于提高我们的研究水平和治疗效果。总之，静息态功能磁共振在2型糖尿病脑病认知障碍的研究中具有重要的应用价值。未来我们需要不断优化研究方法和技术手段，以更深入地了解该病的发病机制和特点，为患者提供更好的治疗和护理。四、静息态功能磁共振在2型糖尿病脑病认知障碍中的研究静息态功能磁共振（rsfMRI）是一种无创性的神经影像学技术，被广泛应用于脑功能研究领域。在2型糖尿病脑病认知障碍的研究中，这一技术显得尤为重要。本文将进一步探讨静息态功能磁共振在2型糖尿病脑病认知障碍中的研究进展及未来方向。五、研究方法与技术手段 5. 数据的预处理与分析在利用rsfMRI技术进行2型糖尿病脑病认知障碍的研究中，数据的预处理与分析是关键的一步。首先，需要对原始的磁共振数据进行去噪、校准等预处理步骤，以确保数据的准确性和可靠性。随后，利用统计分析和模式识别等方法，对预处理后的数据进行深入分析，提取出与认知功能相关的脑区活动信息。 6. 多模态融合成像技术除了静息态功能磁共振外，还可以结合其他神经影像学技术，如扩散张量成像、结构磁共振等，进行多模态融合成像。这样可以更全面地评估2型糖尿病患者的脑结构和功能异常，为深入研究糖尿病认知障碍的发病机制提供更多信息。六、研究结果与发现通过静息态功能磁共振及其他神经影像学技术的综合应用，我们可以发现2型糖尿病患者存在广泛的脑结构和功能异常。这些异常可能与糖尿病患者的认知障碍、情绪障碍等神经并发症有关。进一步的分析还可以揭示出与糖尿病认知障碍发病机制相关的脑区活动模式和神经网络连接特点。七、临床应用与治疗效果评估通过rsfMRI技术，我们可以对2型糖尿病患者的脑功能和结构进行定量评估，为临床治疗提供更多依据。同时，我们还可以利用该技术对各种干预策略（如药物治疗、生活方式干预、认知训练等）的效果进行评估和验证。这将有助于找到更有效的治疗和预防策略，提高2型糖尿病患者的认知功能和生活质量。八、脑网络连接的探究除了对脑结构和功能的单独研究外，我们还可以通过静息态功能磁共振技术探究脑网络连接的异常。这包括脑区内和脑区间的连接异常，以及这些异常与2型糖尿病患者的认知障碍之间的关系。这将有助于我们更深入地了解糖尿病认知障碍的发病机制和病理过程。九、未来研究方向与挑战未来，我们可以从以下几个方面进一步开展研究：首先，继续优化rsfMRI技术和其他神经影像学技术的成像质量和数据处理方法；其次，深入研究糖尿病认知障碍的发病机制和病理过程，寻找更有效的治疗和预防策略；最后，加强跨学科合作，与内分泌科、神经科、心理学等学科共同研究和解决2型糖尿病脑病认知障碍的问题。总之，静息态功能磁共振在2型糖尿病脑病认知障碍的研究中具有重要的应用价值。未来我们需要不断优化研究方法和技术手段，以更深入地了解该病的发病机制和特点，为患者提供更好的治疗和护理。十、静息态功能磁共振在2型糖尿病脑病认知障碍中的多维研究静息态功能磁共振（rsfMRI）不仅提供了关于大脑结构和功能的详细信息，而且在2型糖尿病脑病认知障碍的研究中，还可以进行多维度的探究。这包括对大脑活动的时空模式、脑网络连接的动态变化以及与认知障碍相关的脑区激活模式等。 1. 大脑活动的时空模式研究利用高分辨率的rsfMRI技术，我们可以观察大脑在静息状态下的活动模式。通过分析脑活动的时空变化，我们可以了解糖尿

基于静息态功能核磁共振探讨卒中后认知障碍以及针刺百会改善卒中后认知功能的机制研究

基于静息态功能核磁共振探讨卒中后认知障碍以及针刺百会改善卒中后认知功能的机制研究本文主要从静息态功能核磁共振图像及其特征出发，探讨卒中后认知障碍的机制，进而分析针刺百会改善卒中后认知功能的作用途径。

一、静息态功能核磁共振图像及其特征静息态功能核磁共振（rs-fMRI）是现代神经影像学研究领域较为流行的一种成像方法，通过检测人体在安静状态下不同脑区间的血流情况和代谢状态，从而对脑区间的连接和功能网络进行分析。

rs-fMRI基于血氧水平依赖效应（BOLD效应），采用基于自发活动的低频振荡信号（0.01-0.1 Hz）进行探测。

rs-fMRI图像主要有以下特点：1. 局部相干性在静息状态下，连接在一起的神经元在自发活动状态下会产生类似波浪的电信号，而这些信号经过血流的过程后能够被fMRI检测到。

因此，这些不同脑区间的神经活动会在一定时间范畴内出现相似的信号变化，即脑区间出现相同或高度关联的自发活动状态。

2. 跨区连接不同脑区间之间能够形成不同种类的联络，形成功能上的网络。

有研究表明，前额叶、颞叶、顶叶、脑间联络等区域在rs-fMRI中表现出松弛的状态，与高度关联的自发活动状态可能存在相关性。

3. 传播性rs-fMRI检测到的不同脑区间之间的信号传播和传递有时会遵循某种具有模式的规律。

例如，一些研究通过检测整个脑区间的自发激发网络发现，此类网络的传递方式更像是具有过程性的“涌动”，而不是瞬间的交换。

二、卒中后认知障碍机制的探讨卒中后认知障碍是大部分卒中患者的常见并发症之一，表现为认知功能下降，包括注意力、执行功能、记忆力等方面。

现有的研究表明，卒中后认知障碍主要是与以下生物学机制紧密相关的：神经元损伤、细胞死亡、脑小血管病变等。

1. 神经元损伤卒中时，由于脑血管阻塞或血管破裂导致脑组织内缺氧、能量代谢和反应性氧化损伤，引起神经元发生细胞凋亡和坏死等病理变化。

2. 细胞死亡细胞死亡被认为是卒中后认知障碍发生的重要机制之一，它是由于缺氧、缺血和神经功能病理变化引起细胞凋亡和坏死，导致大量的神经细胞死亡，这一过程将对认知功能产生影响。

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静息态功能核磁共振技术发展及其应用一、什么是静息态功能核磁共振技术（一）、功能磁共振技术及其原理人脑是自然界进化最为复杂的产物，揭示脑的奥秘是当代自然科学面临的最重大的挑战之一。

近年来随着脑成像技术及神经科学的发展，人们对脑的研究已不仅局限于解剖定位，更多的是对脑功能活动基本过程的深入研究。

功能磁共振成像是90年代以后发展起来的一项新技术，它结合了功能、影像和解剖三方面的因素，是一种在活体人脑中定位各功能区的有效方法，它具有诸多优势，如无创伤性、无放射性、具有较高的时间和空间分辨率、可多次重复操作等，因此，功能磁共振成像(functional magnetic resonance imaging，fMRI )作为脑功能成像的首选方法已被较广泛应用。

功能磁共振成像主要是基于血流的敏感性和血氧水平依赖性(blood oxygenation level dependent，BOLD )对比度增强原理进行成像。

所谓血氧水平依赖性是指大脑皮层的微血管中的血氧浓度发生变化时，会引起局部磁场发生变化，从而引起核磁共振信号强度的变化。

采用基于 BOLD的功能磁共振成像技术进行脑活动研究在近十年中得到了迅速的发展，BOLD f MRI以空间和时间分辨率均较高的优势,逐渐成为对活体脑功能生理、病理活动研究的重要手段之一。

其无创性和可重复性使之在临床得以迅速而广泛的应用和认同功能磁共振检查方法对人体无福射损伤，并且其时间及空间分辨率较高，一次成像可同时获得解剖影像及功能影像。

功能磁共振成像原理是通过磁共振信号检测顿脑内血氧饱和度及血流量，从而间接反映神经元的活动情况，达到功能成像的目的。

BOLD 技术是功能磁共振成像的基础；神经元活动增强时，脑功能区皮层的血流量和氧交换増加，但与代谢耗氧量增加不成比例，超过细胞代谢所需的氧供应量，其结果可导致功能活动区血管活动氧合血红蛋白増高，脱氧血红蛋白相对减少。

脱氧血红蛋白是顺磁性物质，其铁离子有４个不成对电子，磁矩较大，有明显的Ｔ２缩短效应。

因此，脱氧血红蛋白减少，导致Ｔ２＊和Ｔ２弛豫时间延长，信号増高，使脑功能成像时功能活动去抑制的皮层表现为高信号。

功能磁共振成像应用于人脑功能的研究，最常用的方法是利用各种刺激诱导局部脑组织血氧水平依赖信号发生变化，间接反映神经元的活动,这种方法被称为“事件相关功能性磁共振( event-related f MRI)”。

（二）、静息态功能核磁共振技术相比于任务态功能核磁共振技术，静息态 f MRI( resting -state f MRI)研究是大脑在静息状态时的自发活动,即在没有明确的输入或输出因素状态下,大脑内部发生的BOLD 信号的自发调节。

最新的研究表明,大脑中的神经细胞在非任务状态也存在协同活动,并保持着传统认为只有在执行任务时才出现的复杂网络系统，这种非任务状态目前被广泛地称为——静息状态( resting state)。

更具体地说，静息状态是指被试者保持清醒、不接收任何外部刺激或执行任何高级功能的状态。

1995年，Biswal等发表了第一篇有关静息态 f MRI的论文，发现不仅在双手运动时两侧运动区同时被激活，而且在静息时两侧运动区的活动也是高度同步的，同时发现了静息状态下，运动区之间的信号存在低频振荡( low frequency fluctuations，LFFs，0.01 -0.08H z)的特性，不同脑区之间这种低频振荡存在一定的相关性[1]；一些研究者发现静息态下大脑中 BOLD 信号低频涨落与呼吸、心跳以及动脉血中二氧化碳分压(PaCO 2)的节律性变化有关[2，3，4]，从而认为这些信号变化可能由生理噪声引起 .但更深入的研究发现，虽然原始的静息态 BOLD 信号时间序列中包含有生理噪声，但生理噪声并非 BOLD 信号低频涨落及其在不同脑区中具有同步性的生理学基础。

首先，静息态脑功能研究关心的 BOLD 信号涨落的频率一般在0.1 Hz 或 0.08 Hz 以下,而人类呼吸和心跳的频率分别约为 0.1 ～ 0.5 Hz 和 0.6 ～ 1.2 Hz[5]。

Cordes 等人[5]定量分析了生理噪声对 BOLD 信号低频涨落的贡献，发现其大小不足10 %.此外，大量的实验证据表明 :在减少或消除生理噪声的影响后，静息态下不同脑区中 BOLD 信号低频涨落的相关性(即功能连接)依然显著存在。

这些都说明，静息态下大脑中 BOLD信号的低频涨落主要反应了神经细胞的自发活动，而其在不同脑区中的同步性则显示了静息态下脑功能的连接模式。

在前人研究的基础上,Raichle 等[6]提出在静息状态下人脑存在默认功能网络,即扣带回后部皮层、楔前叶、前额叶内侧皮层。

近年来对这一静息态默认功能网络的研究取得了很大进展。

值得注意的是，在清醒的静息态下，脑接受心输出量的11%,虽然脑仅占体质量的2%,但却占全身总耗氧量的20%[7]。

脑在休息状态下全部能量的80%被用于参与谷氨酸盐循环和神经元的信号处理，提示在基线或休息状态下存在明显的功能活动。

这种自发BOLD信号与心脏或呼吸活动引起的生理噪声信号不同,它是人脑静息状态时发生的神经元活动。

近年来，人们越来越重视静息态下的脑功能研究,主要研究手段包括:功能磁共振成像( f MRI)、正电子发射断层扫描( PET)、脑电图( EEG)、脑磁图( MEG)、扩散光学成像(DOT) 等。

其中 fMRI 作为一种非损伤性的脑成像技术在静息状态脑功能研究中发挥了不可替代的作用。

（三）、静息态功能核磁共振技术相比经典功能核磁共振技术的优点经典的功能 f MRI( functional MRI，f MRI)所研究的是任务相关的脑激活，研究中所显示的功能脑区就是由任务状态与无任务的对照状态相减后得出的。

静息态ｆMRI与任务状态下MRI比较，简单易行，可重复性离功能磁共振是一种完全无创的条件下对人脑进行功能分析的影像学检查手段。

静息状态脑活动一经提出就引起了研究者极大的兴趣，相比任务状态的ｆMRI研究，静息状态ｆMRI不需给予刺激、受试者无需执行任何任务，因此可有效避免由于实验设计或被试执行情况的差异导致的实验结果的不可靠性，具有较高的临床可行性和实用巧。

美国国家也理健康研究所总结2010度十大科学事件中，静息态ｆMRI的神经网络连接研究位列第二位。

二、静息态功能核磁共振技术的应用（一）、静息态功能连接与解剖连接最新的研究发现,静息状态很多功能连接有相应的结构基础，表明静息态功能连接与解剖连接之间可能存在密切的联系。

对于这种联系的研究可以从几个方面进行。

首先,可以利用脑损伤患者作为研究对象,有人发现胼胝体发育不良者双侧运动和听觉皮层之间的功能连接显著降低,提示解剖连接的破坏可导致功能连接的缺失,暗示了二者之间的相关性[8]。

其次成像方法的发展为活体检测解剖连接提供了重要途径,VandenHeuvel等人使用扩散张量成像( DTI)与 f MRI相结合的方法,同时研究了静息状态作为脑结构通路的白质纤维束的分布和功能连接网络的结构,发现至少有 8 套静息态功能网络内部脑区之间存在结构连接。

如默认网络各脑区间有扣带白质束,上额-枕白质束,胼胝体膝部白质束等构成了功能连接的解剖基础[9] ；Honey 等人用则扩散谱成像( DSI)方法得出了类似的结论,并认为静息态的功能连接特性受到大脑皮层解剖连接的限制[10] 。

另外,实验动物的相关研究也可为此提供一定依据。

虽然目前的研究方法对于解剖和功能连接的检测大多是间接的,结果也不尽完整,但是静息态功能连接与解剖连接之间存在相关的理论正渐渐成为趋势和共识,各种技术的发展和更多的实验结果有望为此提供更有力的证据。

综上所述,目前的研究认为,静息态功能连接很可能反应大脑的解剖连接,同时在一定程度上受限于解剖连接的模式,二者之间相互联系并彼此影响。

在此基础上,二者的分析方法及研究结果便可互为参考,使得一方面可以通过静息态的研究更精确地提供解剖连接的信息,另一方面在静息状态下大脑活动的相关性质,如默认网络随年龄变化的特征等,也可以结合解剖连接的发展给出更全面的解释。

（二）、静息态网络(resting - state networks,RSN s)的评估。

RSN s是人脑在静息状态下各脑区普遍参与的功能网络,其特点是空间连贯且具有自发BOLD 信号波动,与人脑在静息状态下维持感觉、注意等功能相关；目前已经发现10个RSN s,研究较多的是“默认模式网络( default -mode network，DMN)”[11]。

在比较静息和任务两种态下大脑的平均激活时,研究者发现任务执行时有一组脑区总是“负激活”[12]。

而事实上，与执行任务时相比,有一些脑区在静息状态时反而更活跃,这就产生这样一种假说,静息状态时大脑也会以一种有组织的方式活跃着,这种方式被称为大脑的“默认模式”,该网络主要包括:后扣带回皮层、背内侧前额叶皮层(额中回、额上回)、背侧前扣带回及角回等。

尽管目前对脑功能默认式网络的生理意义还不够清楚,但多认为与情景记忆的提取、对周围环境和自我内省状态的监控以及持续进行的认知和情感过程有关,研究发现 DMN 中断会伴有相应的中枢神经功能缺失。

（三）、疾病研究静息状态下脑功能网络的研究摒弃了复杂的实验设计,因此在各种神经和精神疾病患者,尤其是无法执行复杂任务患者的脑功能研究中发挥了重要的价值。

其相关理论成果,包括特定脑区的功能连接,各功能网络尤其是默认网络的性质,全脑效率的分析等,都被广泛用于疾病诊断、病程检测、疗效评价等方面,为疾病的研究和治疗提供了很大帮助。

（1）抑郁症静息态研究随着磁共振技术的发展，静息态的研究引起越来越多人的研究和关注，尤其是在各种精神疾病中的应用。

因为与任务相关的要求被试在磁共振扫描中执行实验特定的任务，然而对于有精神疾病的患者往往在临床实践中不能配合完成实验任务，这样任务相关的在临床的应用受到了一定的限制。

相比之下，静息态无需执行特定的实验任务，对于临床上不能配合实验或者无需被试主动参与的研究更加适合，比如抑郁症、癫痫、老年痴呆、精神分裂记忆注意缺陷多动综合症等患者。

在各种精神疾病中，静息态在抑郁症中的应用研究已经取得了一定的成果，也收到了较好的临床利用价值。

抑郁症患者主要的临床特征是显著而持久的心境低落，且心境低落与其处境不相称，严重者可能出现自杀念头和行为。

抑郁症患者的临床特点决定了患者无论是在静息态下或是任务态下，患者的脑功能较正常人均可能存在差异。

由于在精神疾病中，静息态的研究有以下一些优点，比如结果假说不受线性假设的限制，影响因素少，相对客观；获得到的数据量庞大，能够分析的内容较多；不需要任何的实验任务设计，容易掌握，一致性高；患者不需要执行任务，容易配合，特别是研究重症抑郁症患者；与实验任务设计的研究相比较，能够反映的是基础状态脑功能的病理生理结果，更可能成为临床诊断和治疗评估更具有实际意义的生理指标[13]。