fMRI_分析

0. 术语 §

1. BOLD 信号 §

由血流、血容量和血氧在神经元活动变化响应中的相互作用产生的

上图展示了，「蓝色」：激活体素的 BOLD 信号变化；「红色」：刺激时间序列，可以观察到 BOLD 信号的变化是滞后于刺激的

BOLD 信号、刺激时间序列、HRF 间的关系：

$$(h\ast f)(t)=\int h(\tau )f(t-\tau )d\tau$$

即，BOLD 信号可以被看作是 HRF 和刺激时间序列的「卷积」结果

2.1 血氧动力学响应（Hemodynamic Response） §

由短暂的外周刺激产生的局部 BOLD 信号变化称为血流动力学反应函数 (HRF)

• 几个特征：
  • TP（Time to peak）：达到峰值的时间
  • ID （Initial dip）：早期因局部神经元兴奋，导致耗氧量增加，通常可以忽略
  • W（Width）：HRF 1-2 s 上升，12-20 s 恢复至基线
  • PH（Peak height）：峰值，反映了神经元的活动量
  • PSU（）

上图表示了神经元在受到短暂强烈刺激后，需要增加血液和营养物质的流动。当神经元活动的需求得到满足时，血流量恢复到稳态水平。

1.2 线性时不变系统（LTI） §

描述神经元活动和 BOLD 信号之间关系的系统是「 线性时不变系统 」（Linear Time Invariant System）

• 齐次性：$f(s)->y(s)$ ，则：$Af(s)->Ay(s)$
• 叠加性：$f_1(s)->y_1(s),f_2(s)->y_2(s)$，则 $f_1(s)+f_2(s)->y_1(s)+y_2(s)$
• 时不变：刺激变化 Ts，则相应的 BOLD 信号强度也变化 Ts。

更多参考：概念

2. 一般线性模型（General Linear Model） §

参考资料： §

1. https://mriquestions.com/does-boldbrain-activity.html
2. GLM解释
3. https://mriquestions.com/fmri-statistical-analysis.html
4. https://mriquestions.com/general-linear-model.html