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神經造影

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頭部矢切面嘅核磁共振成像

神經造影粵拼san4 ging1 zou6 jing2),又叫神經成像,涉及用某啲物理方法,產生一幅幅描述個某啲部份嘅圖像。呢類方法喺神經科學心理學等領域上經常用到。

基本原理

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神經造影所量度嘅,查實係入面神經元活動引致嘅物理變化:例如當神經元傳遞訊號嗰陣,其細胞膜內外會產生離子流動,形成微細嘅電勢變化,呢種變化就可以用腦電圖(EEG)等嘅方法偵測;又例如活躍嘅神經區域,需要更多能量氧氣,於是身體就會調節血流量,將帶氧血輸送去相關位置,而功能磁振造影(fMRI)正正就係捕捉緊呢種血氧濃度變化,反映唔同腦區嘅活動情況。

主要類型

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MRI

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功能磁振造影嘅儀器

當中功能磁振造影做嘅,係探測 BOLD 訊號[註 1],呢種訊號反映唔同部份嘅含血量:早喺十九世紀九十年代嗰陣,學界已經知道腦入便嘅血流同血液含氧量變化同神經活動有密切關係[1];當神經元活化嘅時候,該腦區左近嘅血流會增加,含氧血大概喺兩秒後會取代缺氧血,而呢個變化會喺四至六秒之間達到高峰,跟住再跌返落原本水平,通常仲會稍微跌低過原本水平[2]。功能磁振造影靠嘅,就係含氧血同缺氧血有唔同特質,對某啲嘢嘅反應唔同。

功能磁振造影數據,會量度到腦唔同區域嘅 BOLD 訊號。呢度牽涉到空間解像度方面嘅考量,即係講緊功能磁振造影區分相鄰位置嗰時有幾精細:喺實際應用上,研究者會將個腦分做若干粒體素英文voxel ;體素係一粒粒細嘅三維長方體,其尺寸受制於切片厚度、切片面積同埋掃描過程加嘅格線;體素愈細,空間解像度就謂之愈高。以二零二零年代嘅技術睇,體素大至 4 至 5 毫米咁長,而再高解像度嘅功能磁振造影體素可以再細啲,去到以毫米以下嘅單位計算[3]

腦電圖

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内文:腦電圖

腦電圖(簡稱 EEG)係一種記錄腦電活動嘅技術。原理係透過將電極放喺頭皮上,量度大量神經元同步射動作電位嗰時產生嘅微弱電壓變化。由於神經元傳遞訊號牽涉離子穿過細胞膜移動,當成千上萬個神經元同時活化,就會喺頭皮表面形成可以檢測到嘅電場,只係呢啲電場極其微弱噉解。腦電圖對時間變化嘅靈敏度非常高,可以以毫秒為單位反映腦部活動,所以特別適合研究腦對感覺刺激、語言或者注意力等快速過程嘅即時反應。不過,佢嘅空間解像度相對較低,難以精確定位腦內訊號嘅來源位置。[4][5]


攞 EEG 數據嘅影片;片中嘅受試者一路戴住頂有電極嘅帽一路做唔同動作-研究者係想知做唔同動作會點樣影響人嘅腦電活動。


腦磁圖

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内文:腦磁圖

睇埋

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引咗

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  1. Huettel, Song & McCarthy (2009, p. 168)
  2. Huettel, Song & McCarthy (2009, pp. 198–200, 208–211)
  3. Sharoh, Daniel; van Mourik, Tim; Bains, Lauren J.; Segaert, Katrien; Weber, Kirsten; Hagoort, Peter; Norris, David G. (15 October 2019). "Laminar specific fMRI reveals directed interactions in distributed networks during language processing". Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 116 (42): 21185–21190. Bibcode:2019PNAS..11621185S. doi:10.1073/pnas.1907858116. PMC 6800353. PMID 31570628.
  4. Vogler, E. C., Flynn, D. T., Busciglio, F., Bohannan, R. C., Tran, A., Mahavongtrakul, M., & Busciglio, J. A. (2017). Low cost electrode assembly for EEG recordings in mice. Frontiers in neuroscience, 11.
  5. Pirttimäki, T., Salo, R. A., Shatillo, A., Kettunen, M. I., Paasonen, J., Sierra, A., ... & Pitkänen, A. (2016). Implantable RF-coil with multiple electrodes for long-term EEG-fMRI monitoring in rodents. Journal of neuroscience methods, 274, 154-163.

參考文獻:

  • Huettel, S. A.; Song, A. W.; McCarthy, G. (2009), Functional Magnetic Resonance Imaging (第2版), Massachusetts: Sinauer, ISBN 978-0-87893-286-3

註解

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  1. 佢嘅英文全名係英文blood-oxygenation-level-dependent signal

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