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尽管患者头部结构存在不确定性,日本黄动漫但新方法仍可绘制大脑活动图

医学研究 2022-03-28 21:52:11

Credit: Unsplash/CC0公共领域 Skoltech的研究人员提出了一种解释大脑活动数据的方法,在MRI数据包含伪影或只有低分辨率头部模型可用的情况下,该方法被证明比传统的ly技术精确五倍

该发现发表在《IEEE医学影像学报》上,用于治疗耐药性癫痫和了解健康大脑的认知过程,包括它如何对视觉刺激做出反应和记录新单词

绘制大脑活动图是确定大脑哪些部分参与特定认知任务(例如,通过用手指戳猫来接收感觉输入)或参与病理过程(如癫痫发作或睡眠障碍)的标准方法

大脑活动通常用脑电图或脑磁图记录,分别简称为脑电图和脑磁图

第一种技术包括在头皮表面放置电极阵列,用于测量局部电势

第二种方法使用传感器来记录磁场而不是电势,但是这两种方法都是检测和定位大脑电流的代理

该研究的第一作者、斯科尔蒂奇的高级研究科学家尼古拉·亚维奇解释说:“脑电图已经存在了大约100年,一些种类的神经活动已经得到了很好的研究。”

“例如,对于有经验的医生来说,通过阅读原始脑电图数据来研究睡眠障碍是相当容易的

其他情况更难

为了精确定位患者大脑中导致癫痫发作的热点,脑电图或脑磁图数据与高分辨率核磁共振成像扫描相结合,该扫描模拟患者的头部,并用先进的计算机算法进行处理

如果麻烦的区域被精确定位,那么当药物不起作用时,它可以在不损伤周围组织的情况下被操作以帮助癫痫患者

" 然而,结合大脑活动图使用的核磁共振扫描并不总是完美的

它们经常被噪声和其他图像伪影所破坏

这导致图像分割不准确

根据参与这项研究的斯科尔特奇研究人员的说法,他们的技术对这种数据缺陷的敏感度要低得多

“我们发现,当在低分辨率头部模型上建模神经活动时,我们的方法比传统方法的精度高5倍

虽然它也需要更高的计算负荷,但其好处似乎证明了它的应用是合理的,”亚维奇评论道

这意味着该方法可以帮助认知科学家、神经学家和脑外科医生利用不太完美的数据来理解癫痫、注意力缺陷障碍和自闭症等疾病的神经基础,以及与记忆、感官感知、运动等相关的健康认知过程

研究人员使用的技术被称为混合有限元法,或MHFEM

将其精度与传统的节点有限元法(简称P1有限元法)进行了比较

在解释脑电图和脑磁图数据时,这两种方法的目的都是为了解决构成所谓正向问题的方程

这两种方法的不同之处在于,用MHFEM计算的神经电流总是物理的,因为它们满足电荷守恒定律,而P1 FEM不具备这一特性

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