1 光学科学中心和先进材料表面工程 (SEAM) ARC 培训中心,斯威本科技大学理学院,霍索恩,维多利亚州 3122,澳大利亚 2 墨尔本纳米制造中心,151 Wellington Road,Clayton,维多利亚州 3168,澳大利亚 3 斯威本科技大学健康科学学院、心理科学系,霍索恩,维多利亚州 3122,澳大利亚 4 光子学与纳米技术研究所,维尔纽斯大学物理学院,Saul˙etekio al. 3,LT-10257 维尔纽斯,立陶宛 5 拉筹伯大学心理科学学院,墨尔本,VIC 3086,澳大利亚 6 WRH 计划国际研究前沿倡议 (IRFI),东京工业大学,长津田町,绿区,横滨 226-8503,神奈川,日本 * 通讯地址:weerasuriya@gmail.com (CW);soonhockng@swin.edu.au (SHN);sjuodkazis@swin.edu.au (SJ)
本文提出了一种功能连接网络 (FCN) 分析框架,用于对静息态功能磁共振成像 (rs-fMRI) 数据进行脑部疾病诊断,旨在减少噪声、受试者间差异和受试者间异质性的影响。为此,我们提出的框架研究了一种多图融合方法来探索两个 FCN,即全连接 FCN 和 1 最近邻 (1NN) FCN 之间的共同信息和互补信息,而之前的方法仅侧重于从单个 FCN 进行 FCN 分析。具体而言,我们的框架首先进行图融合以生成具有高判别能力的 rs-fMRI 数据表示,然后使用 L1SVM 联合进行脑部区域选择和疾病诊断。我们进一步评估了所提框架在各种神经疾病数据集上的有效性,例如额颞叶痴呆症 (FTD)、强迫症 (OCD) 和阿尔茨海默病 (AD)。实验结果表明,与最先进的 FCN 分析方法相比,所提框架通过为分类任务选择合理的大脑区域实现了最佳诊断性能。
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患者数据记录室。 用于患者数据存储的 HP 服务器。 用于 MEG 采集室的 UPS 备份。 男女病房(每个病房 3 张床)均配备基本医疗设备。 专用计算机工作站,配备用于患者数据分析的软件。
脑磁图 (MEG) 是一种尖端的神经成像技术,它以无与伦比的高时间和空间精度组合测量认知过程背后的复杂大脑动态。MEG 数据分析始终依赖于先进的信号处理以及数学和统计工具来完成各种任务,从数据清理到探测信号的丰富动态,再到估计表面级记录背后的神经源。与大多数领域一样,人工智能 (AI) 的激增导致机器学习 (ML) 方法在 MEG 数据分类中的使用增加。最近,该领域的一个新兴趋势是使用人工神经网络 (ANN) 来解决许多与 MEG 相关的任务。本综述从三个角度全面概述了 ANN 如何用于 MEG 数据:首先,我们回顾了使用 ANN 进行 MEG 信号分类(即大脑解码)的工作。其次,我们报告了使用 ANN 作为人脑信息处理的假定模型的工作。最后,我们研究了使用 ANN 作为解决 MEG 方法问题(包括伪影校正和源估计)的技术的研究。此外,我们评估了目前在 MEG 中使用 ANN 的优势和局限性,并讨论了该领域未来的挑战和机遇。最后,通过详细描绘该领域并为未来提供实用建议,本综述旨在为经验丰富的 MEG 研究人员和对该领域有兴趣使用 ANN 来增强对 MEG 人脑复杂动态的探索的新手提供有益的参考。
神经科学的长期目标是获得神经系统的因果模型。这将使神经科学家可以用神经元之间的动态相互作用来解释动物行为。最近报道的全脑苍蝇连接组[1-7]指定神经元可以彼此影响的突触路径,而不是在体内影响彼此的突触路径。为了克服这一局限性,我们引入了一种新型的实验和统计策略,以有效地学习蝇脑的因果模型,我们称之为“效应”。具体来说,我们为飞脑动力学系统模型提出了一个估计器,该模型使用随机光遗传学扰动数据来确保估计因果效应,并在大幅提高估计效率之前作为因果效应。然后,我们分析了连接组,以提出对蝇神经系统动力学最大影响的电路。我们不涵盖的是,主要的电路显着涉及相对较小的神经元种群 - 因此,成像,刺激和神经元识别是可行的。有趣的是,我们发现这种方法还重新发现了已知电路并产生有关其动态的可检验假设。总的来说,我们对Connectome的分析提供了证据,表明苍蝇大脑的全球动态是由大量小型且通常是解剖学上局部的电路所产生的,主要是彼此独立的。这反过来意味着大脑的因果模型,即系统神经科学的主要目标,可以在苍蝇中可行地获得。
致谢 ............................................................................................................................. 67
号质量,提高信噪比。特征提取根据特定的BCI范式所设计的心理活动任务相关的神经信号规律,采用时域、频域、空域方法或相 结合的方法提取特征。模式识别通过采用先进的模式识别技术或机器学习算法训练分类模型,针对特定的用户定制特征提取和解 码模型。 3. 控制接口:根据具体的通信或控制应用要求,控制接口把上述解码的用户意图所表征的逻辑控制信号转换为语义控制信号,并由
5 上海交通大学生物医学工程学院,上海,200030 【摘要】脑机接口(BCI)设备是进行神经刺激和记录的重要工具,在神经系统疾病的诊断和治疗中有着广阔的应用前景。此外,磁共振成像(MRI)是一种有效且非侵入性的全脑信号捕获技术,可以提供大脑结构和激活模式的详细信息。将BCI设备的神经刺激/记录功能与MRI的非侵入性检测功能相结合对脑功能分析具有重要意义。然而,这种结合对神经接口设备的磁和电性能提出了特定的要求。首先探讨了BCI设备与MRI之间的相互作用,随后对二者结合可能产生的安全风险进行总结和整理,从BCI设备的金属电极、导线等危害的来源入手,分析了存在的问题,并总结了目前的研究对策。最后,简要讨论了BCI磁共振安全性的监管问题,并提出了增强相关BCI设备磁共振兼容性的建议。