解码自闭症-fMRI研究中机器学习方法的综合综述

来源:个人图书馆-脑机接口社区 发布时间:2023-07-30 10:09:17


(资料图)

这篇论文提供了一个全面的回顾,总结了自2011年以来,应用机器学习方法在自闭症谱系障碍研究中的主要发现和进展,特别强调了深度学习方法以及多站点数据集的重要性和应用前景。

fMRI(功能磁共振成像)是一种运用磁共振成像技术来测量和记录大脑中的血流变化,并据此推断大脑的活动状态的技术。这种技术基于一个假设,即大脑的神经活动和血流量有关。换句话说,当大脑中的某个区域变得更加活跃时,血流量会相应地增加。通过测量这种血流变化,我们可以获取到这个区域神经活动的信息。

fMRI主要用于研究人脑的功能定位,即研究大脑的哪一部分对特定的感知、行为或认知任务起作用。比如说,当我们阅读、听音乐或者思考问题时,fMRI可以描绘出大脑中的哪些区域被激活,从而为我们了解大脑如何处理这些任务提供帮助。fMRI也可以用于临床诊断,包括研究脑部疾病如阿兹海默症、帕金森病等的影响,以及用于术前脑部映射以规划手术策略等。

fMRI的一种常见类型是BOLD-fMRI(基于血氧水平依赖的功能磁共振成像)。这种类型的fMRI检测的是血液中脱氧血红蛋白和氧合血红蛋白的相对含量。血红蛋白是一种存在于我们血液中的蛋白质,它的主要功能是携带氧气。当血红蛋白与氧气结合时,我们称其为氧合血红蛋白(oxyhemoglobin),而当血红蛋白与氧气脱离时,我们称其为脱氧血红蛋白(deoxyhemoglobin)。不同的是,脱氧血红蛋白具有磁性,而氧合血红蛋白则几乎不具磁性。

MRI是一种使用强大的磁场和无线电波来生成人体内部图像的技术。在强磁场中,身体的某些原子会被激发并发出信号,这些信号可以被检测并转换成图像。特别地,MRI对磁性物质非常敏感,因此能够检测到脱氧血红蛋白和氧合血红蛋白的差异。

当我们的大脑活动时,活动的区域需要更多的能量,所以血流会增加以提供更多的氧和营养。这导致该区域的血液中氧合血红蛋白的比例增加,而脱氧血红蛋白的比例减少。因为氧合血红蛋白和脱氧血红蛋白在磁性上的差异,所以这种改变可以改变MRI信号,使得活动的大脑区域在MRI图像上“亮”起来。这就是fMRI(功能磁共振成像)能够映射大脑活动的原理。当某个大脑区域被激活时,那里的血液会因为增加的氧合血红蛋白而变得更"亮",这种变化可以被MRI设备检测到。

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