NeuroImage ：新技术有助于及时观测年夜脑神经运动状态

2021年2月7日讯/100医药网BIOON/---近日，来自HSE认知神经迷信研讨所的研讨职员提出了一种处置脑磁图（MEG）数据的新办法，该办法有助于找到更高精度的皮质激活区域。该办法可用于根底研讨和临床实践，以诊断普遍的神经体系疾病并为患者进行脑部手术做好筹备。描写该算法的论文颁发在《NeuroImage》杂志上。 磁脑电图（MEG）是一种基于丈量由年夜脑电运动惹起的十分弱的磁场（比地球磁场弱几个数目级）的办法。使用MEG时，研讨职员面对着一项简单的工作，即仅仇家部四周的传感器进行丈量时，就必需相识年夜脑外部哪些区域处于运动状态。这个成绩被称为“反诘题”，从基本上讲没有通用的解决方案：任何一组丈量成果都可以通过皮层上神经运动源的有数种分歧设置装备摆设来解释。

（图片起源：Www.pixabay.com） 为了使MEG的利用实在可行，使用了特别的数学办法将传感器旌旗灯号转换为皮层运动图。这些办法可以分为两类。作为所谓的“全局”办法的一部门，基于对年夜脑运动的狭义先验假如，放大了反诘题的泛滥能够解决方案。在这些约束前提下，研讨职员寻觅皮质中可解释丈量数据的起源散布。 “当地”办法，包含论文中描写的算法（ReciPSIICOS），旨在寻觅独自的起源，然后才创立完全的年夜脑运动图像。

ReciPSIICOS使用自顺应波束造成器（BF）-一种处置传感器丈量值的办法，该办法可以检测目的神经元群体的运动旌旗灯号。为此，它测验考试使其他起源的旌旗灯号静音，而不是像“全局”办法那样使一切其他起源的旌旗灯号静音，而是仅使以后处于运动状态的旌旗灯号静音。当仅克制运动旌旗灯号时，与“全局”办法相比，此办法可能在运动可视化中提供更高的保真度。然则，该办法还可以克制与其他年夜脑区域的神经元群体同时激活的神经元集成体所发生的目的旌旗灯号。在事实生存中，这种相关性反映了神经元种群之间的互相作用，这是年夜脑的固有属性，研讨职员必需寻觅降服这一阻碍的办法。

无关运动神经元种群及其互相作用性子的信息被编码在特别的协方差矩阵中，该矩阵可以依据传感器数据进行盘算。波束成形算法使用此矩阵来确定应克制哪些源。严厉来说，这种办法仅在源不交互时才实用：无关这种交互的信息也包括在相关矩阵中，并对波束赋形算法的性能发生负面影响。研讨职员使用察看到的数据模子和相关矩阵模子，开辟了一种数学算法，该算法可能从相关矩阵中删除无关源交互作用的信息。如许，他们将波束造成办法的实用范畴扩大到了具备同步神经元源的情况，并在可视化交互的神经元群体中提供了需要的精度。

“脑磁图技术联合了记载神经元运动光阴演化的准确方 面的才能和定位运动神经元群体的潜在高保真度的才能。第一个特征来自电运动的记载，其变动速率显明快于功效磁共振成像所应用的血液能源学反馈为了完成空间定位的高精度，必要简单的数学办法，ReciPSIICOS和PSIICOS办法家族是旨在进步MEG形式的空间分辩率以检测运动和互相作用的神经元群体的数学算法的一个示例”，文章作者，HSE生物电接口中间主任Alexey Ossadtchi博士说。

为了评价算法的性能，研讨职员起首天生了一个模拟传感器理论接管到的旌旗灯号的数据集，并在其上测试了四种办法：两品种型的ReciPSIICOS和两种先前开辟的算法（线性约束最小方差（LCMV）波束造成器，和最小范数估量（MNE）办法）。在旌旗灯号之间没有相关性的环境下，LCMV和两种ReciPSIICOS办法都可以正常任务，然则当存在相关性时，ReciPSIICOS处置工作的才能要比其后任更好。在用于正向建模精度的压力测试下，成果类似：ReciPSIICOS被证实对所使用模子的禁绝确性较不敏感，这在实践中是不行防止的。学者们还通过一些理论的MEG数据集证实了该新办法的可操作性和高性能特征，这些数据集的特征在于存在同步神经元源，而传统的波束造成算法无奈对其进行恰当处置。（100医药网 100yiyao.com）

资讯出处： 原始出处：Aleksandra Kuznetsova et al, NeuroImage (2020). DOI: 10.1016/j.neuroimage.2020.117677