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卷积神经网络可以识别与解码空间听觉注意力有关的大脑相互作用
人类听众有能力在多人说话的环境中将注意力集中到单个说话者身上。选择性注意的神经关联可以从一次脑电图 (EEG) 数据试验中解码出来。在本研究中，利用源重建和解剖解析的 EEG 数据作为输入，我们试图将 CNN 用作可解释的模型来揭示大脑区域之间特定于任务的交互，而不是简单地将其用作黑匣子解码器。为此，我们的 CNN 模型专门设计用于从五秒输入中学习 10 个皮质区域的成对交互表示。通过专门利用这些特征进行解码，我们的模型能够达到参与者内分类的 77.56% 和参与者间分类的 65.14% 的中位准确率。通过消融分析以及剖析模型特征和应用聚类分析，我们能够辨别出以 alpha 波段为主导的半球间相互作用，以及以 alpha 和 beta 波段为主导的相互作用，这些相互作用要么是半球特有的，要么以左右半球之间的对比模式为特征。对于参与者内部解码，这些相互作用在顶叶和中央区域更为明显，但对于跨参与者解码，这些相互作用在顶叶、中央和部分额叶区域更为明显。这些发现表明，我们的 CNN 模型可以有效利用已知在听觉注意力任务中很重要的特征，并表明将领域知识启发的 CNN 应用于源重建的 EEG 数据可以为研究与任务相关的大脑相互作用提供一个新颖的计算框架。
噪声识别中的音乐：人工耳蜗植入者和正常听力对照者的听力努力的脑电图研究
尽管有大量研究调查聆听努力程度以及有关人工耳蜗 (CI) 用户音乐感知的研究，但是从未有人研究过背景噪音对音乐处理的影响。鉴于聆听努力程度评估的典型噪声中语音识别任务，本研究的目的是调查在不同背景噪音水平的音乐作品上进行情绪分类任务时的聆听努力程度。除了参与者的评分和表现之外，还使用已知与这种现象有关的 EEG 特征来调查聆听努力程度，即顶叶区域和左侧下额叶 (IFG)（包括布罗卡区）的 alpha 活动。结果表明，CI 用户在识别刺激的情绪内容方面的表现差于听力正常 (NH) 对照组。此外，当考虑对应于听信噪比 (SNR) 5 和 SNR10 条件的 alpha 活动时，减去听安静条件下的活动（理想情况下，去除音乐的情感内容并隔离由于 SNR 而导致的难度级别），CI 用户报告的顶叶 alpha 和右半球左 IFG 同源体（F8 EEG 通道）的活动水平高于 NH。最后，提出了 F8 对与 SNR 相关的音乐聆听努力具有特殊敏感性的新建议。
论与工具相关动作理解有关的大脑功能网络
工具使用技能代表了人类进化过程中重大的认知飞跃，在复杂技术的出现中发挥着至关重要的作用。然而，这些能力背后的神经机制仍存在争议。在这里，我们用 fMRI 探索涉及工具相关动作理解的功能性大脑网络。参与者在三种条件下观看了描绘动作一致（例如，钉子-锤子）和动作不一致（例如，围巾-锤子）物体-工具对的图像：语义（识别之前在对中见过的工具）、机械（评估对的可用性）和控制（查看没有明确任务的对）。在观察这些对的过程中，基于任务的左脑功能连接在不同条件下有所不同。与对照相比，语义和机械条件均表现出背侧（楔前叶）和腹背（下额叶）区域的共同激活。然而，语义条件调动了内侧和后颞叶区域，而机械条件调动了下顶叶和后颞叶区域。此外，在区分动作一致和动作不一致对时，激活了广泛的额颞神经回路。这些发现支持了最近将工具相关动作理解视为语义和机械知识的综合产物的说法。此外，它们强调了左下顶叶和前颞叶如何分别被视为物理和概念知识跨模态整合的枢纽。
EEG-FNIRS休息状态研究-NSF-PAR
摘要 - 目的：肌萎缩性侧索硬化症（ALS）是一种复杂的神经退行性疾病，会导致自愿肌肉控制的逐渐丧失。最近的研究报道了通过测量电生理或血管性神经动力学神经功能的单峰技术，对ALS中静止状态功能性脑网络的变化的变化有冲突。然而，迄今为止，尚无研究探索ALS静息状态大脑中同时的电和血管 - 血流动力学的变化。使用互补的多模式脑电图（EEG）和功能性近红外光谱（FNIRS）记录和分析技术，我们探索了ALS患者的基本多维神经贡献，可改变的振荡和功能连接性。方法：10名ALS患者和9个年龄匹配的对照在静止状态下进行了多模式的EEG-FNIRS记录。在两组中，两组中两种方式的静止状态功能连接性（RSFC）和功率谱进行了分析并在统计学上进行了比较。结果：在ALS中观察到alpha和beta带中的额叶额EEG连通性提高，并增加了额叶和右孔内FNIRS连接性的增加。额叶，中央和颞theta和αEEGEEG的功率在ALS中降低，顶叶和枕αEEGEEG功率也是如此，而ALS的额叶和顶叶血液动力学频谱功率则增加。的意义：这些结果表明，神经元网络中的电 - 血管破坏扩展到ALS患者的运动外区域，这些区域最终可以引入ALS的新型神经标记物，这些神经标志物可以进一步利用为诊断和预后工具。
大脑的代谢模式
目前缺乏可揭示儿童肌张力障碍不同大脑区域功能特征的影像学标记。在这项观察性研究中，我们通过揭示不同儿童肌张力障碍亚组的特定静息清醒大脑葡萄糖代谢模式，评估了 [ 18 F]2-氟-2-脱氧-D-葡萄糖 (FDG)-PET 在了解肌张力障碍病理生理学方面的效用。我们检查了 2007 年 9 月至 2018 年 2 月期间在英国埃夫利娜伦敦儿童医院 (ELCH) 接受深部脑刺激手术评估的 267 名肌张力障碍儿童的 PET 扫描。使用统计参数映射 (SPM12) 分析了没有大体解剖异常（例如大囊肿、严重的脑室扩大；n = 240）的扫描结果。在 144/240 (60%) 例患有 10 种最常见的儿童期肌张力障碍的病例中检查了葡萄糖代谢模式，重点检查了 9 个解剖区域。使用 39 名成人对照者作为比较组。遗传性肌张力障碍与以下基因有关：TOR1A、THAP1、SGCE、KMT2B、HPRT1（莱施·尼汉病）、PANK2 和 GCDH（戊二酸尿症 1 型）。后天性脑瘫 (CP) 病例分为与早产 (CP-Preterm)、新生儿黄疸/核黄疸 (CP-Kernicterus) 和缺氧缺血性脑病 (CP-Term) 相关。每个肌张力障碍亚组都有不同的 FDG-PET 摄取改变模式。最常见的表现是苍白球、壳核或两者的局部葡萄糖代谢减慢，但 PANK2 除外，该病例的基底神经节代谢似乎正常。HPRT1 独特地表现出所有九个大脑区域的葡萄糖代谢减慢。颞叶葡萄糖代谢减慢见于 KMT2B 、HPRT1 和 CP-核黄疸。额叶代谢减慢见于 SGCE 、HPRT1 和 PANK2 。丘脑和脑干代谢减慢仅见于 HPRT1 、CP-早产和 CP-足月肌张力障碍病例。额叶和顶叶代谢亢进的组合仅见于 CP-足月病例。PANK2 病例表现出顶叶代谢亢进和小脑代谢减慢的明显组合，但壳核-苍白球葡萄糖代谢完整。 HPRT1 、PANK2 、CP-核黄疸和 CP-早产病例的小脑和岛叶葡萄糖代谢减慢，以及顶叶葡萄糖代谢亢进。研究结果为肌张力障碍的病理生理学提供了见解，并支持肌张力障碍发病机制的网络理论。每个肌张力障碍亚组的“特征”模式可以作为有用的生物标记，用于指导鉴别诊断和指导个性化管理策略。
参考：Rosenblum Jessica，Van der Veeken Lennart，Aertsen Michael，Meuwissen Marije，Jansen Anna.-异常胎儿超声，导致诊断
图2：胎儿MRI的胎龄为33周零5天。t2加权在轴向（a，b）和冠状（c）平面以及轴向平面（d）中的扩散加权图像（DWI）。在轴向平面上看到额骨前骨的尖头配置的异常颅骨配置（a和b中的箭头）。在所有平面和两个序列中，周围白质的高强度外观都显而易见，并且在轴向和冠状平面中看到了尖锐的描述（A - D中的白箭头）。白质在顶部区域的显而易见系数（DAC）值为1950 x 10^-3 m^2/s。
大学生奖励相关的大脑激活
简介：了解年轻人如何处理奖励可以为我们的行为、教育追求、职业选择和社会关系提供有价值的见解。然而，不同的大脑区域处理不同类型的奖励。这项研究旨在使用功能性磁共振成像（fMRI）评估大脑对不同奖励线索的激活情况。材料和方法：招募了马来西亚理科大学健康科学学院的 20 名健康右利手参与者（10 名男性），平均年龄为 24±1 岁。参与者在使用 3 特斯拉 fMRI 扫描仪进行扫描的同时执行四个线索类别（现金、孝顺、证书和中性）的 2-back 任务。统计分析基于固定效应分析（FFX），阈值为体素级 p FWE <0.05。结果：在现金提示条件下，双侧纹状体、左侧下、中、上额回（SFG）和左侧下顶小叶（IPL）的激活程度最高；而“子孙”线索只激活了内侧 SFG。对于现金 > 子孙，顶上小叶双侧激活，而“子孙” > 现金激活了右侧中央后回。对于现金 > 证书和现金 > 中性线索，激活主要在右侧壳核中。结论：本研究结果强调了执行和决策大脑区域以及奖励相关区域在处理奖励相关刺激中的作用。马来西亚医学与健康科学杂志 (2024) 20(SUPP8): 18-29。doi:10.47836/mjmhs20.s8.3
神经图像 - David Willinger，PhD
阅读网络区域之间的大脑连通性改变与阅读困难有关。然而，尚不清楚阅读障碍（DYS）和具有典型阅读能力（TR）的儿童之间的连通性差异是否是阅读障碍或阅读经验的特定差异。在这项功能性MRI研究中，132名儿童（M = 10.06 y，SD = 1.46）执行了语音词汇决策任务。我们旨在将（1）疾病特定于（2）与经验相关的连通性差异（2）与（3）表征dys和tr的发展。我们将动态因果建模应用于年龄匹配（n dys = 25，n tr = 35）和读取级别匹配（n dys = 25，n tr = 22）组。在读者和高级读者中评估了发育效果（tr：n beg = 48，n adv = 35，dys：n beg = 24，n adv = 25）。我们表明，在打印处理过程中，下顶叶和视觉单词形式区域（VWFA）之间的反馈连接可以指定地归因于阅读障碍，因为与年龄匹配的和阅读级别匹配的TR相比，在DYS中发现了这些变化。相比之下，从VWFA到顶叶和额叶区域的前进连通性表征了TR的经验，并随着年龄和阅读技能而增加。这些定向的连通性发现精确障碍特定于大脑阅读网络中的经验依赖性变化。
识别具有非线性规律性和基于可预测性的熵指标的EEG信号的情绪状态
摘要最近，脑电图（EEG）信号对情绪的认识受到了越来越多的关注。进一步，大脑的非平稳性增强了非线性方法的应用。尽管如此，诸如二次样本熵（QSE），幅度感知的置换熵（AAPE）和置换最小entropy（PME）之类的指标（PME）从未应用于识别两种以上的情绪。因此，本研究首次计算QSE，AAPE和PME，以识别四组情绪。预处理EEG记录后，计算了三个熵指标。然后，实现了基于顺序远期选择方案和支持向量机classifier的十倍分类方法。此过程是在一个多级方案中应用的，包括同时研究的四组研究，以及二进制方法的方法，以辨别两分二两分之一的唤醒和价水平。对于这两个方案，QSE+AAPE和QSE+PME都合并了。在多级和二进制方案中，最佳结果是在额叶和顶脑区域获得的。此外，在大多数情况下，在分类模型中选择了QSE和AAPE/PME的通道，从而突出了这些不同类型的熵指数与实现全球准确性之间的互补性在多级和二进制级别方案中高于90％的全球准确性。规律性和基于可预测性的熵指数的组合表示这些非线性方法之间的高度互补性。最后，额叶和顶部区域与情绪的识别的相关性揭示了这些大脑区域在情感过程中的重要作用。
与儿童空间培训后的数学改进有关的静止状态脑EEG
空间认知能力，包括精神旋转（MR）和视觉空间工作记忆（VSWM）与数学表现相关，并且一些研究表明，对这些能力的培训可以增强数学性能。在这里，我们研究了MR和VSWM培训的行为和神经相关性以及数字线（NL）培训的结合。6-7岁的57名儿童与VSWM或MR进行了25天的NL培训，并参加了学校的脑电图（EEG）仪式，以衡量培训前后VSW任务期间的静止状态活动和稳态的视觉诱发潜力。6-7岁的五十个孩子接受了通常的教学，并担任对照组。与对照组相比，两个训练组都在数学的综合度量方面进行了改进。认知改善是对培训的特殊性。在两个训练组中共有的静止状态EEG（RS-EEG）的显着变化是为了权力和连贯性，而VSWM和MR组之间的RS-EEG-变化没有显着差异。两种常见的RS-EEG变化与数学改进相关：（1）中央额叶和右顶叶之间相干性的增加，频率为16至25 Hz，以及（2）左侧额叶与右侧面叶距离23至25 Hz之间的相干性增加。这些结果表明，额顶连贯性的变化与数学表现的增加有关，因此，这可能是进一步研究儿童数学干预措施的有用度量。