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璺兰曼坠璺曼!型旦呈墨—■■■0叠瑶—-瞄●
一种基于脑电图的大脑可塑性研究
AStudyofCerebralPlasticityBased
on
EEG
李莹。杨则强,郝冬梅,曾毅【摘要l本文设计了一套手指按键运动测试系统,对19位健康被试者分别采集了安静状态下和
北京下业大学生命科学与生物工程学测试一训练一测试一训练一测试5个模块下的实验数据。手指按键运动实验中,运动测试模块含有院,北京100022
可对学习训练效果进行评价的参数,本文使用统计学的方差分析法对实验获取数据进行了研究分析.结果表明训练对运动测试结果有显著影响/使用相关性分析对大脑运动皮层的连通性进行研究,发现通过训练,在大脑运动Ⅸ中超过80%的连结都得到r增强,尤其是c4电极所在位置的脑区,c4信号与其他所有电极信号的相关性都得到了增强。信号之间相关的增强与脑区之间联系的增强以及运动能力的提高有很明显的相关性。通过脑电图实验的研究分析结果.本文认为在运动训练的作用下,大脑的相天脑区之间的连通性提高了运动成绩,即大脑发生了可塑性变化。【关键词】脑电图仪;脑运动皮层网络;脑功能连通性;脑电图
Abstract:Cerebralplasticityis
an
importantbranchofbrainscience.Motor
cortex
infractionlikestrokemay
Callse
subsequentmovementdisordersoreven
disability.ToinvestigatetheplasticityofcorehralMCN(motor
cortex
network)can
not
onlyrevealthe
essence
oflearning,give
objectiveopinionof
lemmingprocess,but
幽helpdoctors
withscientificrehabilitationschedule.Nineteenhealthyadults.whoseldomplayedmusical
itrstnnnents
or
keyboards,wereincludedintheEEGlt≥sLSpecificfingermovementtraining
was
performed.The
task
comprised螂8ion¥ofrest-test—train—test—train—test.Thirty—si】【&annelEEGsisIlahwere
recorded
indifferent
test
sessionsprior
to
andafteru*i11ing.Datawerestatisticallyanalyzed
usingone-wayanalysisof
varianes.Motorfunctionofallsubjects
war
significantly
improvedinthethird
test
comp啪dwith
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Morethan
80%ofconnegtionB
were
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motor-relat硝areasfollowing
two劬咄seF*ioils,in
particulartheprimarymotorregionsundertheCAelectrode.Theseresultsprovideda乎Hlterunderstandingof
themechanisms
involved
inmotorcortex
network.The
resultsofEEG
testsuggestthattrainingimprovedmotor
function.Motorrelaledcortexconnectivityw∞incveⅫseclwhichreflecttheplasticityofmotor
cortex.
LIYing,YANGZe-qiang,Keywords:electroencephalograph;MCN;functionalconnectivity;EEG
HAODong-mei,ZENGYi
SchoolofLifeScienceandBioengineering,
【中图分类号l
R318;R741.004
【文献标志码】A
BeijingUniversityofTechnology。Beijing,doi:10.39690.issn.1674—1633.2011.09.007100022,China
【文章编号11674-1633(2011)09-0029-04
大脑可塑性的研究是脑科学的—个重要组成部分。研究显运动功能障碍,康复训练的时机把握对治愈神经中枢损伤、示,脑卒中等疾病或脑外伤使大脑皮层受损后,会出现不同程减轻运动后遗症有重要作用。大多数脑血管病患者发病后度的运动障碍。将大脑运动皮层视为—个动态连通的网络,对一段时间都会出现一定程度的自发改善和功能康复,这与其特性进行研究不仅可以揭示大脑学习的本质,进而对学习的大脑皮层网络的结构与生理学改变有关f2l。运动训练和多效果进行客观的评价;还可以服务于临床,对涉及运动障碍的因素干预对中枢神经系统有明显的影响作用【3】。
疾病预后进行评估,并对康复训练提供科学的指导意见。
有研究指出大脑的可塑性和运动策略会影响神经元连大脑(包括皮质和白质)可塑性是指大脑可以为环境接模式变化14】。如今,研究手指序列运动训练前后功能磁和经验所修饰,具有在外界环境和经验的作用下塑造大脑共振成像(functional
magnetic
reSOllanee
imagins。fMRI)和
结构和功能的能力,分为结构可塑性和功能可塑性…。
脑电信息的变化已成为研究运动功能学习的一个重要的范脑外伤以及心脑血管疾病的患者多合并有不同程度的
式[51。脑电信号的时间分辨率很高,能很好地满足脑功能收稿日期:2011—04—12
修回日期:2011-07—18
基金项目:国家自然科学基金(30670543)资助项目。时序信号的测量和分析№}。国内、外均有手指运动相关研本文作者:李莹,生物医学工程专业博士。作者邮箱:ying_a2008@126.corn
究的文献,Krings【71使用fMRI技术对钢琴演奏家所做的研
2011年第26卷09期
MOL.26NoD9
29
万方数据
究发现,在复杂的手指运动任务巾,钢琴演奏家在Ml、SMA等脑区显著激活的范嗣与普通人相比少。UngerleiderI练左右手各5个手指来观察运动区的fMRI激活变化。
本研究开发了r一套以健康人作为被试的手指运动训练脑电实时记录系统。设计r一组训练模块,采集被试通过听语音按键的学习熟练过程中,运动皮层对应的头皮脑电图.并可以自动计算m被试手指运动测试效果的4个评价指标。数据处理包括统计学的方差分析.相炎性分析方法和非线性动力学以及信息流动的因果性分析方法.对采集的脑电数据进行综合研究,探索和尝试反映大脑运动皮层网络特性变化的特征参数使其能够反映大脑运动皮层功能可塑性的变化。
8|
cz,c4与运动【)(相对应.P3、Pz,P4则与感觉运动Ⅸ相时应。
任务操作平台界面.见罔3该平台能在实验时发m提示音,提示音所发出的声音是・串数字从l靠,代表被试左右手除大拇指外的8个手指对应接键,被试者在听到一组声音提示后立即接提示顺序按下相应的按键。实验完毕,系统将自功计算出本次实验被试者的有效完成次数、正确率、平均反应时间和平均运动时间4个对学习训练效果进行洋f占的参数。
和ttaaland”1分别使用数字1-5设计不同的运动序列任务训
1。英验b浩
手指按键运动实验系统结构。见图l。
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图3手指按键运动任务操作界面
实验组包括测试一训练一测试一训练一测试5个部分,即3次测试、2次训练。测试包括左手一右手一双手3个模块各做1次。对照组在实验组训练时休息。
图1手指接键运动实验结构图
实验采用北京中科新拓仪器有限责任公司产生的NT9200系列41导脑电图仪。N19200系统脑电图仪主要由计算机主机、放大器、显示器、脑电电极线、支架、键盘、鼠标、打印机等组成。适用于医疗单位对人体脑生物电进行临床检测、分析、诊断,也可用于床边及手术室检测。
2实验结聚
由于执行运动任务时.左右手的任务是分开执行的.考虑到左右手是否会对被试者任务成绩产生不同的影响。为了解决这个问题.将所有的被试者分为2组:左利手组和右利手组。并分别对2组进行0.05显著性水平下f检验.结果显示左利手和右利手组运动成绩无显著性差异,因此可以认为利手不会影响手指任务的执行,在数据分析时可将利手作为一个无关变量。2.1单因素方差分析
被试者的训练成绩是通过有效完成次数、正确率、平均反应时问、平均运动时间等指标来反映的。通过这些指标能比较全面地评估被试者对任务的完成情况。为了与大脑运动皮层联通性分析相对应,首先分析被试者的训练成绩是否有显著性差异,对此.我们通过单因素方差分析的方法进行,看被试者的测试成绩在训练后是否发生了变化。
图2电极安放住置示意图
实验组的方差分析结果.见表l。
表I的结果显示.除了平均运动时间是在005水平上显著外,剩下的都是在O.01水平上显著,即通过训练前后被试者的成绩变化非常显著。从统计学角度上来说。这说明训练对被试者产生了较大的影响,eP剞ll练对于被试者任务的执行还是有很显著的效果的。
对照组的方差分析结果.见表2。
通过表2分析发现指标在0.05水平下,对照组的有效完成次数和正确率两个指标在第1次测试与第2、3次有显著差异,平均反应时间和平均运动时间没有显著差异。而在0.01
实验被试者的人选标准:健康成年人,无神经系统和运动系统方面的疾病史;不会或很少用电脑打字.不玩游戏,不会弹奏乐器。实验共采集有效数据19例.其中实验组12例,对照组7例。平均年龄42岁;8名男性.11名女性;被试者受教育程度均为高中以下。
电极安放位置以国际标准1(0/20电极系统》为标准,在其基础上进行了调整.以提取更多相关脑区头皮脑电的信息。按照图2标示的位置贴放电扳。其中,Auxl、Aux2、Aux3、Aux4、Fc3,Fez、Fe4与辅助运动区相对应.c3、
30
2011年第26卷09期
VOL26No.09
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竺竺!!!旦里!▲■‘Z墨函i■
水平下,这几个指标在3个测试阶段之间都没有显著差异。
对于没有训练阶段的对照组来说,其实测试本身也能构成一种训练,所以在0.05水平下有效完成次数和正确率在第l与第2、3次测试之间有显著性差异也是合理的。而0.01水平下他们都没有显著性差异,这与实验组在0.01水平下它们有显著性差异形成了对比,这充分证明了训练对于被试者提高完成任务的成绩有明显效果。2.2相关性分析
对脑电信号进行0.5—50Hz带通滤波后,使用Matlab7.0计算各导联脑电信号之间的相关性,Auxl~Aux4、Fc3、Fez、Fc4、C3、Cz、C4、P3、Pz、P4等13导与运动相关的EEG信号是分析的数据对象。通过对比未经训练的脑电信号各导联之间的相关性和经2次训练的脑电信号各导联之间的相天性,可以看出训练对脑电信号相天性所产生的影响。经过2次训练后,如果相关性系数提高幅度大于0.3,本文认为此两导联之间的相关性增强;如果相关性系数减小幅度大于0.3,则认为此两导联之间的相关性减弱。计算方法见公式(1),计算结果见表3。
从表3可以看出,运动状态下C4区域与其他脑区信号的联通数最多,且经过训练后C4所在区域与其他区域信号之间的联通全部得到了增强。
表3运动训练对各导联脑电信号相互之间相关系数的影响
,2毋鹾南2
3讨论
在有效的19例实验中,通过统计学分析发现,经过2
袁1实验组单因素方差分析
201
1年第26卷∞期
'VEK,26No.09
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万方数据
IIi_iiiiiij:j【:iiiiiiIIi-▲旦至璺坠堕曼型型Q璺竖
次训练后被试者的有效完成次数高于没有经过训练的第1次测试的有效完成次数,且有显著性差异。第3次测试的平均反应时间和平均运动时间显著小于第1次测试的结果。这说明通过两个阶段的训练被试者的手指按键运动能力得到了显著提高。
通过训练,在大脑运动区中超过80%的连结都得到了增强,尤其是c4电极所在位置的脑区,c4信号与其他所有电极信号的相关性都得到了增强。信号之间相关的增强与脑区之间联系的增强以及运动能力地提高有很明显的相关性。在所有区域的联通中,c4导联区域与其他导联信号之间的联通占最大的比例,这说明C4所在区域是此运动任务下最活跃的脑区。
实验结果表明,脑电相关性分析可以客观地反映大脑皮层区域间连通性随运动训练过程而发生改变,证实了手指运动训练使大脑发生了可塑性变化。实验可以作为研究健康人大脑运动皮层可塑性的一种参考方法,如进一步与临床实际相结合,可作为评估脑血管意外致手运动功能障碍患者康复评估的参考指标。【参考文献】
…1余立.教育衔接若干问题研究[MI.上海:同济大学出版社,2003.
【2】van
in
der
【3】勾俊龙,毛群.脑出血后运动功能损伤的研究进展U】.国外医学
神经病学神经外科学分册,2004,31(4):360-362.
【4】DalyJJ,FangY,PerepezkoEM,eta1.Prolonged
cognitiveplanning
to
time,elevatedcognitiveeffortandrehtiomhip
and
coordination
motorcontrolfollowingstroke.IEEETransNeuralSyst
RehabilEng[J].2006,14(2):168—171.
【5l
Fingelkurts
AA,&lllios,eta1.Cortex
functionalconnectivity越a
case
neurophysiologicalcorrelateofhypnosis:anEEG
study.Ne
uropsychologia[J].2007,45(7):1452—1462.【6】6
CuiJ,XuL,StevenL,etanalysiS
a1.BSMART:AMATLAB/Ctoolboxfor
neural
ofmultichannel
104.
timeseries.NeuralNetw[J].2008,
21(8):1094—1【7】Krings
T,eta1.Corticalactivationpatternsduringcomplexmotor
tasksinpiano
resonance
playersandcontrolsubjects:afunctionalmagnetic
imagingstudyⅡ】.NeuroscienceLetters,2000,(278):
189-193.
【8]Leslie
G
Ungerleider,JulienDoyon,AviKami.Imaging
Brain
PlasticityduringMotorSkillLearningU].Neurobiologyof
Learningand
Memory,2002,78(3)。553—564.
【9】9
KathleenY.Haaland,CatherineL.Ehinger,AndrewR.Mayer,
Sally
ZijdenJP,WuO,van
connectivity
derToornA,et
rats
a1.Changes
as
Durgerian,and
StephenM.P.ao.MotorSequence
neuronalafterstrokeinstudied
ComplexityandPerformingHandProduceDifferentialPatternsofHemisphericLateralization[JlJournalofCognitiveNeuroscie
byserialmanganese—enhancedMKILI】.Neurolmage,
2007,34(4):1650-1657.llce,2004,16(4):621—636.
上接第21页
型研究显示肝动脉与门静脉在肿瘤周围相交通,<10mm的转移灶门静脉供血比例较大【4】。近年来的研究表明口】,早期肿瘤肝转移新生血管几乎均来自于肝动脉系统,且肿瘤血管在直径200¨m的肝转移癌中即可形成。原发性肝癌与肝转移肿瘤具有相似的血供特点,即肿瘤新生血管增多,且以肝动脉供血为主。因此,肿瘤血流灌注量增加,灌注加快,故恶性病灶开始增强时间及达峰时间均较早,增强时间较短,TIC上升陡直,斜率较大。同时几乎所有的肝癌结节都存在着不同程度和不同情形的门静脉供血或引流。故TIC下降支较陡直,斜率较大,病灶声强很快低于周围肝实质,病灶TIC与肝实质的1rIC有交点。
了解了血管形成的过程和肿瘤血管的结构、功能差异对于理解肝癌超声造影上的增强机理至关重要。肿瘤血管形成导致的超声造影增强的改变可以为肝癌的定性、定量诊断提供依据。
EnglJMed,1971,285:1182—1186.
【2】AndersonH,PriceP,BlomleyM,eta1.Measuringchanges
in
humantumourvasculatureinresponse
to
therapyusing
functionalimagingtechniques[J].BrJCancer,2001,85(8):
1085-1093.
【3】HayashiM,MatsuiO,Ueda
K,et
a1.Progression
to
hypervascular
hepatoceUularcarcinoma:correlationwithintranodularbloodsupplyevaluatedwithCTduringintraarterialinjectionof
contrast
material[J].Radiology,2002,225(1):143—149.
【4]KanZ,IvancevK,LunderquistA,eta1.Invivomicroscopyof
hepatictumorsinanimalmodeh:adynamicinvestigationofbloodsupply
to
hepaticmetastasesⅡ】.Radiology。1993,187(3):621—626.
【5】TerayamaN,TeradaT,NakanumaN.Amorphometricand
immunohistochemicalstudymetastatic
816-819.
on
angiogenesis
ofhuman
惨考文献】
【1】1
FolkmanJ.Tumorangiogenesis:therapeuticimplication[J].N
carcinomas
oftheliver[J].Hepatology,1996,24(4):
322011年第26卷09期
VOL26No.09
万方数据
一种基于脑电图的大脑可塑性研究
作者:作者单位:刊名:英文刊名:年,卷(期):
李莹, 杨则强, 郝冬梅, 曾毅, LI Ying, YANG Ze-qiang, HAO Dong-mei, ZENG Yi北京工业大学生命科学与生物工程学院,北京,100022中国医疗设备
China Medical Devices2011,26(9)
1. 余立 教育衔接若干问题研究 2003
2. van der Zijden JP;Wu O;van der Toorn A Changes in neuronal connectivity after stroke in rats as studied by serialmanganese-enhanced MRI[外文期刊] 2007(04)
3. 勾俊龙;毛群 脑出血后运动功能损伤的研究进展[期刊论文]-国外医学(神经病学神经外科学分册) 2004(04)
4. Daly JJ;Fang Y;Perepezko EM Prolonged cognitive planning time,elevated cognitive effort and relationship tocoordination and motor control following stroke[外文期刊] 2006(02)
5. Fingelkurts AA;Kallio S Cortex functional connectivity as a neurophysiological correlate of hypnosis:an EEG casestudy [外文期刊] 2007(07)
6. CuiJ;Xu L;Steven L BSMART:A MATLAB/C toolbox for analysis of multichannel neural time series[外文期刊] 2008(08)7. Krings T Cortical activation patterns during complex motor tasks in piano players and control subjects:afunctional magnetic resonance imaging study[外文期刊] 2000(278)
8. Leslie G Ungerleider;Julien Doyon;Avi Karni Imaging Brain Plasticity during Motor Skill Learning 2002(03)9. Kathleen Y.Haaland;Catherine L.Elsinger;Andrew R.Mayer;Sally Durgerian,and Stephen M.Rao Motor SequenceComplexity and Performing Hand Produce Differential Patterns of Hemispheric Lateralization[外文期刊] 2004(04)
本文链接:http://d.wanfangdata.com.cn/Periodical_ylsbxx201109007.aspx
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璺兰曼坠璺曼!型旦呈墨—■■■0叠瑶—-瞄●
一种基于脑电图的大脑可塑性研究
AStudyofCerebralPlasticityBased
on
EEG
李莹。杨则强,郝冬梅,曾毅【摘要l本文设计了一套手指按键运动测试系统,对19位健康被试者分别采集了安静状态下和
北京下业大学生命科学与生物工程学测试一训练一测试一训练一测试5个模块下的实验数据。手指按键运动实验中,运动测试模块含有院,北京100022
可对学习训练效果进行评价的参数,本文使用统计学的方差分析法对实验获取数据进行了研究分析.结果表明训练对运动测试结果有显著影响/使用相关性分析对大脑运动皮层的连通性进行研究,发现通过训练,在大脑运动Ⅸ中超过80%的连结都得到r增强,尤其是c4电极所在位置的脑区,c4信号与其他所有电极信号的相关性都得到了增强。信号之间相关的增强与脑区之间联系的增强以及运动能力的提高有很明显的相关性。通过脑电图实验的研究分析结果.本文认为在运动训练的作用下,大脑的相天脑区之间的连通性提高了运动成绩,即大脑发生了可塑性变化。【关键词】脑电图仪;脑运动皮层网络;脑功能连通性;脑电图
Abstract:Cerebralplasticityis
an
importantbranchofbrainscience.Motor
cortex
infractionlikestrokemay
Callse
subsequentmovementdisordersoreven
disability.ToinvestigatetheplasticityofcorehralMCN(motor
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lemmingprocess,but
幽helpdoctors
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comprised螂8ion¥ofrest-test—train—test—train—test.Thirty—si】【&annelEEGsisIlahwere
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sessionsprior
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usingone-wayanalysisof
varianes.Motorfunctionofallsubjects
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comp啪dwith
thefirst
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Morethan
80%ofconnegtionB
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strengthenedinthe
motor-relat硝areasfollowing
two劬咄seF*ioils,in
particulartheprimarymotorregionsundertheCAelectrode.Theseresultsprovideda乎Hlterunderstandingof
themechanisms
involved
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resultsofEEG
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LIYing,YANGZe-qiang,Keywords:electroencephalograph;MCN;functionalconnectivity;EEG
HAODong-mei,ZENGYi
SchoolofLifeScienceandBioengineering,
【中图分类号l
R318;R741.004
【文献标志码】A
BeijingUniversityofTechnology。Beijing,doi:10.39690.issn.1674—1633.2011.09.007100022,China
【文章编号11674-1633(2011)09-0029-04
大脑可塑性的研究是脑科学的—个重要组成部分。研究显运动功能障碍,康复训练的时机把握对治愈神经中枢损伤、示,脑卒中等疾病或脑外伤使大脑皮层受损后,会出现不同程减轻运动后遗症有重要作用。大多数脑血管病患者发病后度的运动障碍。将大脑运动皮层视为—个动态连通的网络,对一段时间都会出现一定程度的自发改善和功能康复,这与其特性进行研究不仅可以揭示大脑学习的本质,进而对学习的大脑皮层网络的结构与生理学改变有关f2l。运动训练和多效果进行客观的评价;还可以服务于临床,对涉及运动障碍的因素干预对中枢神经系统有明显的影响作用【3】。
疾病预后进行评估,并对康复训练提供科学的指导意见。
有研究指出大脑的可塑性和运动策略会影响神经元连大脑(包括皮质和白质)可塑性是指大脑可以为环境接模式变化14】。如今,研究手指序列运动训练前后功能磁和经验所修饰,具有在外界环境和经验的作用下塑造大脑共振成像(functional
magnetic
reSOllanee
imagins。fMRI)和
结构和功能的能力,分为结构可塑性和功能可塑性…。
脑电信息的变化已成为研究运动功能学习的一个重要的范脑外伤以及心脑血管疾病的患者多合并有不同程度的
式[51。脑电信号的时间分辨率很高,能很好地满足脑功能收稿日期:2011—04—12
修回日期:2011-07—18
基金项目:国家自然科学基金(30670543)资助项目。时序信号的测量和分析№}。国内、外均有手指运动相关研本文作者:李莹,生物医学工程专业博士。作者邮箱:ying_a2008@126.corn
究的文献,Krings【71使用fMRI技术对钢琴演奏家所做的研
2011年第26卷09期
MOL.26NoD9
29
万方数据
究发现,在复杂的手指运动任务巾,钢琴演奏家在Ml、SMA等脑区显著激活的范嗣与普通人相比少。UngerleiderI练左右手各5个手指来观察运动区的fMRI激活变化。
本研究开发了r一套以健康人作为被试的手指运动训练脑电实时记录系统。设计r一组训练模块,采集被试通过听语音按键的学习熟练过程中,运动皮层对应的头皮脑电图.并可以自动计算m被试手指运动测试效果的4个评价指标。数据处理包括统计学的方差分析.相炎性分析方法和非线性动力学以及信息流动的因果性分析方法.对采集的脑电数据进行综合研究,探索和尝试反映大脑运动皮层网络特性变化的特征参数使其能够反映大脑运动皮层功能可塑性的变化。
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cz,c4与运动【)(相对应.P3、Pz,P4则与感觉运动Ⅸ相时应。
任务操作平台界面.见罔3该平台能在实验时发m提示音,提示音所发出的声音是・串数字从l靠,代表被试左右手除大拇指外的8个手指对应接键,被试者在听到一组声音提示后立即接提示顺序按下相应的按键。实验完毕,系统将自功计算出本次实验被试者的有效完成次数、正确率、平均反应时间和平均运动时间4个对学习训练效果进行洋f占的参数。
和ttaaland”1分别使用数字1-5设计不同的运动序列任务训
1。英验b浩
手指按键运动实验系统结构。见图l。
B,o■t“啦■■■m
图3手指按键运动任务操作界面
实验组包括测试一训练一测试一训练一测试5个部分,即3次测试、2次训练。测试包括左手一右手一双手3个模块各做1次。对照组在实验组训练时休息。
图1手指接键运动实验结构图
实验采用北京中科新拓仪器有限责任公司产生的NT9200系列41导脑电图仪。N19200系统脑电图仪主要由计算机主机、放大器、显示器、脑电电极线、支架、键盘、鼠标、打印机等组成。适用于医疗单位对人体脑生物电进行临床检测、分析、诊断,也可用于床边及手术室检测。
2实验结聚
由于执行运动任务时.左右手的任务是分开执行的.考虑到左右手是否会对被试者任务成绩产生不同的影响。为了解决这个问题.将所有的被试者分为2组:左利手组和右利手组。并分别对2组进行0.05显著性水平下f检验.结果显示左利手和右利手组运动成绩无显著性差异,因此可以认为利手不会影响手指任务的执行,在数据分析时可将利手作为一个无关变量。2.1单因素方差分析
被试者的训练成绩是通过有效完成次数、正确率、平均反应时问、平均运动时间等指标来反映的。通过这些指标能比较全面地评估被试者对任务的完成情况。为了与大脑运动皮层联通性分析相对应,首先分析被试者的训练成绩是否有显著性差异,对此.我们通过单因素方差分析的方法进行,看被试者的测试成绩在训练后是否发生了变化。
图2电极安放住置示意图
实验组的方差分析结果.见表l。
表I的结果显示.除了平均运动时间是在005水平上显著外,剩下的都是在O.01水平上显著,即通过训练前后被试者的成绩变化非常显著。从统计学角度上来说。这说明训练对被试者产生了较大的影响,eP剞ll练对于被试者任务的执行还是有很显著的效果的。
对照组的方差分析结果.见表2。
通过表2分析发现指标在0.05水平下,对照组的有效完成次数和正确率两个指标在第1次测试与第2、3次有显著差异,平均反应时间和平均运动时间没有显著差异。而在0.01
实验被试者的人选标准:健康成年人,无神经系统和运动系统方面的疾病史;不会或很少用电脑打字.不玩游戏,不会弹奏乐器。实验共采集有效数据19例.其中实验组12例,对照组7例。平均年龄42岁;8名男性.11名女性;被试者受教育程度均为高中以下。
电极安放位置以国际标准1(0/20电极系统》为标准,在其基础上进行了调整.以提取更多相关脑区头皮脑电的信息。按照图2标示的位置贴放电扳。其中,Auxl、Aux2、Aux3、Aux4、Fc3,Fez、Fe4与辅助运动区相对应.c3、
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2011年第26卷09期
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水平下,这几个指标在3个测试阶段之间都没有显著差异。
对于没有训练阶段的对照组来说,其实测试本身也能构成一种训练,所以在0.05水平下有效完成次数和正确率在第l与第2、3次测试之间有显著性差异也是合理的。而0.01水平下他们都没有显著性差异,这与实验组在0.01水平下它们有显著性差异形成了对比,这充分证明了训练对于被试者提高完成任务的成绩有明显效果。2.2相关性分析
对脑电信号进行0.5—50Hz带通滤波后,使用Matlab7.0计算各导联脑电信号之间的相关性,Auxl~Aux4、Fc3、Fez、Fc4、C3、Cz、C4、P3、Pz、P4等13导与运动相关的EEG信号是分析的数据对象。通过对比未经训练的脑电信号各导联之间的相关性和经2次训练的脑电信号各导联之间的相天性,可以看出训练对脑电信号相天性所产生的影响。经过2次训练后,如果相关性系数提高幅度大于0.3,本文认为此两导联之间的相关性增强;如果相关性系数减小幅度大于0.3,则认为此两导联之间的相关性减弱。计算方法见公式(1),计算结果见表3。
从表3可以看出,运动状态下C4区域与其他脑区信号的联通数最多,且经过训练后C4所在区域与其他区域信号之间的联通全部得到了增强。
表3运动训练对各导联脑电信号相互之间相关系数的影响
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3讨论
在有效的19例实验中,通过统计学分析发现,经过2
袁1实验组单因素方差分析
201
1年第26卷∞期
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31
万方数据
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次训练后被试者的有效完成次数高于没有经过训练的第1次测试的有效完成次数,且有显著性差异。第3次测试的平均反应时间和平均运动时间显著小于第1次测试的结果。这说明通过两个阶段的训练被试者的手指按键运动能力得到了显著提高。
通过训练,在大脑运动区中超过80%的连结都得到了增强,尤其是c4电极所在位置的脑区,c4信号与其他所有电极信号的相关性都得到了增强。信号之间相关的增强与脑区之间联系的增强以及运动能力地提高有很明显的相关性。在所有区域的联通中,c4导联区域与其他导联信号之间的联通占最大的比例,这说明C4所在区域是此运动任务下最活跃的脑区。
实验结果表明,脑电相关性分析可以客观地反映大脑皮层区域间连通性随运动训练过程而发生改变,证实了手指运动训练使大脑发生了可塑性变化。实验可以作为研究健康人大脑运动皮层可塑性的一种参考方法,如进一步与临床实际相结合,可作为评估脑血管意外致手运动功能障碍患者康复评估的参考指标。【参考文献】
…1余立.教育衔接若干问题研究[MI.上海:同济大学出版社,2003.
【2】van
in
der
【3】勾俊龙,毛群.脑出血后运动功能损伤的研究进展U】.国外医学
神经病学神经外科学分册,2004,31(4):360-362.
【4】DalyJJ,FangY,PerepezkoEM,eta1.Prolonged
cognitiveplanning
to
time,elevatedcognitiveeffortandrehtiomhip
and
coordination
motorcontrolfollowingstroke.IEEETransNeuralSyst
RehabilEng[J].2006,14(2):168—171.
【5l
Fingelkurts
AA,&lllios,eta1.Cortex
functionalconnectivity越a
case
neurophysiologicalcorrelateofhypnosis:anEEG
study.Ne
uropsychologia[J].2007,45(7):1452—1462.【6】6
CuiJ,XuL,StevenL,etanalysiS
a1.BSMART:AMATLAB/Ctoolboxfor
neural
ofmultichannel
104.
timeseries.NeuralNetw[J].2008,
21(8):1094—1【7】Krings
T,eta1.Corticalactivationpatternsduringcomplexmotor
tasksinpiano
resonance
playersandcontrolsubjects:afunctionalmagnetic
imagingstudyⅡ】.NeuroscienceLetters,2000,(278):
189-193.
【8]Leslie
G
Ungerleider,JulienDoyon,AviKami.Imaging
Brain
PlasticityduringMotorSkillLearningU].Neurobiologyof
Learningand
Memory,2002,78(3)。553—564.
【9】9
KathleenY.Haaland,CatherineL.Ehinger,AndrewR.Mayer,
Sally
ZijdenJP,WuO,van
connectivity
derToornA,et
rats
a1.Changes
as
Durgerian,and
StephenM.P.ao.MotorSequence
neuronalafterstrokeinstudied
ComplexityandPerformingHandProduceDifferentialPatternsofHemisphericLateralization[JlJournalofCognitiveNeuroscie
byserialmanganese—enhancedMKILI】.Neurolmage,
2007,34(4):1650-1657.llce,2004,16(4):621—636.
上接第21页
型研究显示肝动脉与门静脉在肿瘤周围相交通,<10mm的转移灶门静脉供血比例较大【4】。近年来的研究表明口】,早期肿瘤肝转移新生血管几乎均来自于肝动脉系统,且肿瘤血管在直径200¨m的肝转移癌中即可形成。原发性肝癌与肝转移肿瘤具有相似的血供特点,即肿瘤新生血管增多,且以肝动脉供血为主。因此,肿瘤血流灌注量增加,灌注加快,故恶性病灶开始增强时间及达峰时间均较早,增强时间较短,TIC上升陡直,斜率较大。同时几乎所有的肝癌结节都存在着不同程度和不同情形的门静脉供血或引流。故TIC下降支较陡直,斜率较大,病灶声强很快低于周围肝实质,病灶TIC与肝实质的1rIC有交点。
了解了血管形成的过程和肿瘤血管的结构、功能差异对于理解肝癌超声造影上的增强机理至关重要。肿瘤血管形成导致的超声造影增强的改变可以为肝癌的定性、定量诊断提供依据。
EnglJMed,1971,285:1182—1186.
【2】AndersonH,PriceP,BlomleyM,eta1.Measuringchanges
in
humantumourvasculatureinresponse
to
therapyusing
functionalimagingtechniques[J].BrJCancer,2001,85(8):
1085-1093.
【3】HayashiM,MatsuiO,Ueda
K,et
a1.Progression
to
hypervascular
hepatoceUularcarcinoma:correlationwithintranodularbloodsupplyevaluatedwithCTduringintraarterialinjectionof
contrast
material[J].Radiology,2002,225(1):143—149.
【4]KanZ,IvancevK,LunderquistA,eta1.Invivomicroscopyof
hepatictumorsinanimalmodeh:adynamicinvestigationofbloodsupply
to
hepaticmetastasesⅡ】.Radiology。1993,187(3):621—626.
【5】TerayamaN,TeradaT,NakanumaN.Amorphometricand
immunohistochemicalstudymetastatic
816-819.
on
angiogenesis
ofhuman
惨考文献】
【1】1
FolkmanJ.Tumorangiogenesis:therapeuticimplication[J].N
carcinomas
oftheliver[J].Hepatology,1996,24(4):
322011年第26卷09期
VOL26No.09
万方数据
一种基于脑电图的大脑可塑性研究
作者:作者单位:刊名:英文刊名:年,卷(期):
李莹, 杨则强, 郝冬梅, 曾毅, LI Ying, YANG Ze-qiang, HAO Dong-mei, ZENG Yi北京工业大学生命科学与生物工程学院,北京,100022中国医疗设备
China Medical Devices2011,26(9)
1. 余立 教育衔接若干问题研究 2003
2. van der Zijden JP;Wu O;van der Toorn A Changes in neuronal connectivity after stroke in rats as studied by serialmanganese-enhanced MRI[外文期刊] 2007(04)
3. 勾俊龙;毛群 脑出血后运动功能损伤的研究进展[期刊论文]-国外医学(神经病学神经外科学分册) 2004(04)
4. Daly JJ;Fang Y;Perepezko EM Prolonged cognitive planning time,elevated cognitive effort and relationship tocoordination and motor control following stroke[外文期刊] 2006(02)
5. Fingelkurts AA;Kallio S Cortex functional connectivity as a neurophysiological correlate of hypnosis:an EEG casestudy [外文期刊] 2007(07)
6. CuiJ;Xu L;Steven L BSMART:A MATLAB/C toolbox for analysis of multichannel neural time series[外文期刊] 2008(08)7. Krings T Cortical activation patterns during complex motor tasks in piano players and control subjects:afunctional magnetic resonance imaging study[外文期刊] 2000(278)
8. Leslie G Ungerleider;Julien Doyon;Avi Karni Imaging Brain Plasticity during Motor Skill Learning 2002(03)9. Kathleen Y.Haaland;Catherine L.Elsinger;Andrew R.Mayer;Sally Durgerian,and Stephen M.Rao Motor SequenceComplexity and Performing Hand Produce Differential Patterns of Hemispheric Lateralization[外文期刊] 2004(04)
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