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作者簡介
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目次
書摘/試閱
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《同步腦電-功能磁共振原理與技術》以作者雷旭、堯德中相關研究工作為基礎，結合同步EEG-fMRI領域的最新發展寫出。內容深入淺出，兼顧理論的系統性和內容的實用性，力圖系統地展示同步EEG-fMRI這一新技術的概貌，挖掘該技術在腦功能研究中的巨大潛力。
《同步腦電-功能磁共振原理與技術》包括三篇共13章內容。第一篇為概論，介紹同步技術的電生理基礎與發展歷史，同步記錄的軟硬件基礎，實驗設計與基本分析方法；第二篇為融合策略與方法，從時間預測、空間約束和對稱融合三個方面進行介紹，并探討了腦區間的功能連接和因果連接；第三篇為應用，主要從癲癇、靜息態、睡眠和認知等方面進行介紹。
書中內容可供認知神經科學、神經生理學、生物醫學工程、腦功能成像等方面的科研人員、教師、研究生及本科生學習和參考。
《同步腦電-功能磁共振原理與技術》包括三篇共13章內容。第一篇為概論，介紹同步技術的電生理基礎與發展歷史，同步記錄的軟硬件基礎，實驗設計與基本分析方法；第二篇為融合策略與方法，從時間預測、空間約束和對稱融合三個方面進行介紹，并探討了腦區間的功能連接和因果連接；第三篇為應用，主要從癲癇、靜息態、睡眠和認知等方面進行介紹。
書中內容可供認知神經科學、神經生理學、生物醫學工程、腦功能成像等方面的科研人員、教師、研究生及本科生學習和參考。
作者簡介
雷旭，博士，1982年4月生于重慶大足，西南大學心理學部副教授，碩士生導師。25年9月由電子科技大學數學科學學院保送進入生命科學與技術學院學習生物醫學工程。碩博連讀，于211年獲得工學博士學位。博士論文為《基于貝葉斯理論的EEGfMRI融合技術研究》。主要研究興趣包括：腦靜息態網絡、睡眠的多模態神經成像研究、腦電與磁共振同步采集技術與信息融合技術等。目前已在NeuroImage、Human Brain Mapping、Journal of Cognitive Neuroscience等刊物發表論文近4篇，3余篇被SCI檢索，研究成果多次登上Human Brain Mapping、NeuroImage等國際神經成像雜志的封面。主持和參加了多項國家自然科學基金、社科基金項目。
堯德中，博士，1965年8月生于重慶南川，長江學者特聘教授，國家杰出青年基金獲得者，全國優秀教師。現任電子科技大學生命科學與技術學院院長，神經信息教育部重點實驗室主任。主要從事腦機接口、多模態神經成像、腦網絡、音樂認知、癲癇機制等方面的研究。先后承擔了國家自然基金重點項目、973計劃課題、863計劃項目、教育部創新團隊、神經信息創新引智基地(111計劃)項目等；已培養博士生25人。已在國外重要刊物發表SCI檢索論文1余篇，參編國外英文專著4部，中文教材1部、專著1部；獲得教育部自然科學一等獎1次；申請國家發明專利1余項。
堯德中，博士，1965年8月生于重慶南川，長江學者特聘教授，國家杰出青年基金獲得者，全國優秀教師。現任電子科技大學生命科學與技術學院院長，神經信息教育部重點實驗室主任。主要從事腦機接口、多模態神經成像、腦網絡、音樂認知、癲癇機制等方面的研究。先后承擔了國家自然基金重點項目、973計劃課題、863計劃項目、教育部創新團隊、神經信息創新引智基地(111計劃)項目等；已培養博士生25人。已在國外重要刊物發表SCI檢索論文1余篇，參編國外英文專著4部，中文教材1部、專著1部；獲得教育部自然科學一等獎1次；申請國家發明專利1余項。
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了解目前腦科學前沿技術的必讀書
目次
前言
第一篇 概 論
第1章EEG和fMRI的生理基礎
1.1大腦解剖結構
1.2 EEG的產生機制
1.2.1錐體細胞與腦電
1.2.2腦電節律
1.3 fMRI成像原理
1.4 同步采集的神經生理基礎
1.4.1 突觸輸入、神經元輸出與BOLD信號
1.4.2 BOLD負向響應相關的神經活動
1.4.3 fMRI自發振蕩相關的神經活動
參考文獻
第2章同步EEG—fMRI的發展歷史
2.1 同步EEG—fMRI產生的背景
2.1.1腦電
2.1.2事件相關電位
2.1.3功能磁共振
2.1.4同步采集的發展
2.2 同步EEG—fMRI的應用
2.2.1癲癇
2.2.2腦靜息態
2.2.3睡眠
2.2.4認知功能
2.3同步EEG—fMRl的前景
參考文獻
第3章 同步記錄及其技術原理
3.1設備和裝置
3.1.1整體結構
3.1.2安全性
3.1.3材料
3.1.4磁諧放大器
3.1.5同步盒
3.2磁諧電極帽
3.2.1 電極導線連接方法
3.2.2國際10—20系統
3.2.3導聯與參考電極
3.2.4安全注意事項
3.3數據質量
3.3.1影像偽跡
3.3.2 EEG偽跡去除
3.4同步掃描的基本要求
3.4.1 EEG系統技術指標
3.4.2 fMRI系統技術指標
參考文獻
第4章實驗設計與基本分析方法
4.1 自發活動范式
4.2刺激驅動范式
4.2.1實驗設計流程
4.2.2案例一：行為監控任務
4.2.3案例二：視覺注意任務
4.3融合模型及算法
4.3.1基于fMRI約束的EEG成像
4.3.2基于EEG信息的fMRI分析
……
第二篇 融合策略與方法
第三篇 應用
第一篇 概 論
第1章EEG和fMRI的生理基礎
1.1大腦解剖結構
1.2 EEG的產生機制
1.2.1錐體細胞與腦電
1.2.2腦電節律
1.3 fMRI成像原理
1.4 同步采集的神經生理基礎
1.4.1 突觸輸入、神經元輸出與BOLD信號
1.4.2 BOLD負向響應相關的神經活動
1.4.3 fMRI自發振蕩相關的神經活動
參考文獻
第2章同步EEG—fMRI的發展歷史
2.1 同步EEG—fMRI產生的背景
2.1.1腦電
2.1.2事件相關電位
2.1.3功能磁共振
2.1.4同步采集的發展
2.2 同步EEG—fMRI的應用
2.2.1癲癇
2.2.2腦靜息態
2.2.3睡眠
2.2.4認知功能
2.3同步EEG—fMRl的前景
參考文獻
第3章 同步記錄及其技術原理
3.1設備和裝置
3.1.1整體結構
3.1.2安全性
3.1.3材料
3.1.4磁諧放大器
3.1.5同步盒
3.2磁諧電極帽
3.2.1 電極導線連接方法
3.2.2國際10—20系統
3.2.3導聯與參考電極
3.2.4安全注意事項
3.3數據質量
3.3.1影像偽跡
3.3.2 EEG偽跡去除
3.4同步掃描的基本要求
3.4.1 EEG系統技術指標
3.4.2 fMRI系統技術指標
參考文獻
第4章實驗設計與基本分析方法
4.1 自發活動范式
4.2刺激驅動范式
4.2.1實驗設計流程
4.2.2案例一：行為監控任務
4.2.3案例二：視覺注意任務
4.3融合模型及算法
4.3.1基于fMRI約束的EEG成像
4.3.2基于EEG信息的fMRI分析
……
第二篇 融合策略與方法
第三篇 應用
書摘/試閱
第1章EEG和fMRI的生理基礎
作為萬物之靈的人類進化出的最偉大結晶——人腦堪稱世界上最為精妙復雜的系統。由它演奏出來的樂章時而慷慨激昂、時而消沉沮喪、時而快樂喜悅、時而又感懷憂傷。可以說所有的行為都因它而起，而所有的感悟又由它而生。全世界研究腦科學的人們都仿佛在面對一堂精彩絕倫的音樂會，我們驚訝得似乎只有睜大眼睛豎起耳朵：美妙的音符隨著嫻熟的演奏動作潺潺流出，飛向天際。神經成像領域也有這樣的眼睛和耳朵：功能磁共振（functional magnetic resonance imaging，fMRI）和腦電（electroencephalogram，EEG）。一個讓我們在毫米量級看到大腦的活動，另一個則讓我們在毫秒量級聽到大腦的旋律。
頭表EEG反映的是同步神經電活動，具有和神經認知過程相同的時間尺度。但信號在傳出頭皮的過程中經過了多次混疊，其空間信息較為模糊。fMRI與神經元群的能量代謝消耗有關，空間分辨率能達到毫米量級。但其信號的時間分辨率很低，大約在秒的量級。需要強調的是fMRI 的這一低時間分辨率是由血氧水平依賴信號（BOLD）本身的產生機理決定的，不能通過提高成像的采樣率進行緩解。EEG和fMRI以其無創地對全腦活動進行觀察和記錄的能力，成為目前最主要的兩種神經成像工具，已在學術研究和臨床診斷中得到極大關注和廣泛應用。本章將簡單介紹EEG和fMRI的神經生理基礎，以幫助我們對同步EEG—fMRI信號的理解和分析結果的解釋。
1.1大腦解剖結構
腦可以分為大腦、小腦、間腦和腦干。其中大腦體積最大，平均質量為1.4 kg。大腦分為皮質和髓質。皮質又稱為灰質，主要由神經細胞組成，它的面積大約為2500 cm2，厚度為1～4 mm，由于顱腔容量的限制而出現溝、回，并逐漸增加其數目。最新的研究顯示人腦的神經元數量有850億～1000億個，而一個典型的神經元會通過突觸和約1000個其他神經元進行通信。也就是說，大腦中約有100萬億個突觸。細胞與細胞間的信息傳遞以化學傳遞為主，多達50種神經遞質參與了這項任務。左右半腦通過胼胝體相連，按腦表面的溝、回分布，可進一步將大腦分為額葉、顳葉、頂葉和枕葉。腦的解剖分區如圖1—1所示，額葉（frontal lobe）是大腦中最高級的部分，位于中央溝以前，包括初級運動區、前運動區和前額葉。額葉主要負責思維、計劃，與個體的需求和情感相關。顳葉（temporal lobe）位于外側裂下方，由顳上、中、下三條溝分別為顳上回、顳中回、顳下回，隱在外側裂內的是顳橫回。在顳葉的側面和底面，在顳下溝和側副裂間為梭狀回，側副裂與海馬裂之間為海馬回，圍繞海馬裂前端的鉤狀部分稱為海馬溝回。顳葉為聽覺言語中樞、嗅覺中樞、味覺中樞所在地。主要負責處理聽覺信息，也與記憶和情感有關。
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