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1、1,基于功能磁共振技术的脑记忆问题的研究,生命科学与技术学院,2,依据功能磁共振技术，以独立成份分析的信号处理为基础，研究脑的高分辨率功能成像，进一步开展人脑记忆的应用研究。,研究的主要目标：,3,研究的主要方向,独立成份分析技术的研究 fMRI脑高分辩成像的技术研究 基于fMRI的脑功能定位技术研究 基于fMRI技术的人脑记忆的研究,4,研究背景,1. 功能磁共振成像（fMRI） 是研究脑认知的新手段，是目前人们掌握的唯一无侵入、无创伤、可精确定位的研究手段，已受到神经、认知和临床等领域的极大关注，目前已成为这些领域研究的一大热点，仅国际著名杂志science和Nature上就已发表了100
2、多篇论文和评论。已经从90年代初单纯研究单刺激或任务的大脑皮层功能定位,发展到目前的多刺激和(或)任务在脑内的功能区或不同功能区之间的相互影响;从对感觉和运动等低级脑功能的研究,发展到对高级思维和心理活动等高级脑功能的研究。 目前大量的研究还停留在用fMRI技术来显示神经活动水平上，进一步的工作包括大脑高级功能的fMRI研究,如语言、学习、记忆、分析、思考等问题,仍需要新的理论与大量的实验深入研究 。,5,学习和记忆是大脑高级功能之一,一般认为:学习是指经验(行为习惯、感知、思维)的获得或发展;记忆是指经验的保存和再现。它们是两个不同又密切联系的神经生物过程。学习和记忆的脑机制主要包括神经生理
3、机制和神经生化机制。前者着重探讨记忆在脑中的定位及其伴随的生物电活动规律;后者主要阐述神经递质、神经肽及生物大分子对学习和记忆的作用及其机制。,2.学习和记忆,6,3.大脑的记忆,1)构成新记忆的细胞机理是什么（What are the cellular mechanisms used to form new memories? ） 2)记忆衰退变化过程中细胞的机理是怎样的（How does the aging process alter these cellular mechanisms? ） 3) 在个人的衰老中，如果是逆向的,我们的记忆能恢复（If we reverse age-asso
4、ciated cellular changes, can we restore memory in aging individuals）?,7,动物实验和心理学的研究表明： 前额叶与记忆功能有密切关系，参与顺序组织，源记忆，工作记忆，抑制无关信息的干扰。组织计划有意识的活动，问题的解决。 但动物实验和心理学毕竟有其局部性，例如损伤的定位并不精确，而损毁模型有时无法确定损伤病人可由于受损部位造成的，还是损伤后具有不同于正常的代偿机制，另外，观测脑损伤病人可以确定某一认知功能，但所不能区分的是加工过程中的那一段受损。 脑功能成像在这方面有独特的优势，采用这一技术可以观测正常人在完成认知任务时脑功能
5、的动态变化，并且很好地区分编码和提取这两种加工过程。,8,4.记忆研究的分类,工作记忆,情节记忆,语义记忆,程序记忆,知觉表征记忆,脑功能成像的研究: 主要集中在阐各 记忆系统所依赖的神经基础，以及参 与信息获取，存储和提取的主要脑取,9,1) 工作记忆系统： (Baddeley, 1992) ） 由中央执行系统和语音环，视觉空间存储两个用于存储信息的子系统组成,2) 空间记忆假设： （Jonides,1993) 空间信息转入后在枕叶形成内源性影像，然后在顶叶对空间信息进行加工，最后有前额叶暂时存储信息,(1) 工作记忆 (短时记忆）,10,(2） 情节记忆,情节记忆是对个体本人所经历的事件和
6、情景的记忆，记忆内容常常较为深动。,11,（3）语义记忆,是对周围世界一般知识（英文单词，数学公式）的记忆。,12,（4） 知觉表征记忆,是指先前刺激对随后出现的相同或类似的刺激的识别,13,（5）程序记忆,不依赖意识的参与，如运动学习是一种典型的程序记忆。,14,今后脑功能研究的一个重要方向：,探讨不同记忆系统之间的相互关系和在记忆过程中不同脑区之间的相互作用。,15,独立成份分析(ICA) 是一项把混合信号分解成具有统计独立性成份的新技术。ICA近年已在生物医学和雷达等领域的信号分离中展示了很好的应用前景。 特别是，ICA在对脑电(EEG)和fMRI的功能信号的提取中取得了令人兴奋的成就，
7、但仍然是很初步的,还有必要进一步进行相应的理论研究。,脑功能信号提取技术,16,独立成份分析技术的研究,ICA,本实验室结果,17,ICA voice separate,Terrty,Scott,Te- Won,Tzyy-Ping,18,fMRI脑高分辩成像的技术研究,19,脑功能定位技术研究,fMRI实验设备,20,视觉刺激脑功能定位结果,本实验室结果,阈值0.45,(阈值0.55),21,基于fMRI技术的人脑记忆的研究,22,maintenance of items in spatial working memory (green),selection of an item from working memory (red),James B. Rowe et al. Science paper 2001,工作记忆研究,（主要在46区）,23,24,25,视觉刺激脑功能定位,本实验室：fMRI-TIM模型分析结果,素材和资料部分来自网络，如有帮助请下载!,