8s
采用组块设计，标准图片选取100％高兴、100％悲伤及中性表情 各12幅，3幅相同表情为一组，每幅呈现4s，共12s，白屏（中间 “十”号）呈现8s。高兴、悲伤、中性组采用假随机出现，即3 种表情构成一组（3个Block），但每组间3种表情呈现顺序是随 机的，重复5次。包括扫描开始后、图片呈现之前的12s白屏（中 间“十”号），扫描时间共5分12s。
观测值： 反应时；正确率； fMRI/EEG/PET ……
三、任务态脑功能研究方法
• ERP叠加平均的原理 • 呈现大量重复的刺激，叠加脑电信号，噪 音被相互抵消掉，只剩下刺激引起的脑电 信号。
FMRI研究：
• 其原理是利用磁振造影来测量神经元活动 所引发之血液动力的改变。由于fMRI的非 侵入性、没有辐射暴露问题与其较为广泛 的应用，从1990年代开始就在脑部功能定 位领域占有一席之地。目前主要是运用在 研究人及动物的脑或脊髓。
运动任务和试验设计
• 手 对掌运动 • 肘关节 屈伸运动 • 足踝 屈伸运动 • 组块式设计Block design
手（红色）、肘（绿色）和足部（兰色）代表区， 手肘代表区边缘重叠（黄色）
小脑半球外侧皮层肢体运动功能分布图
左手（红色）、 肘（绿色）和 足部（兰色） 代区， 手肘代表区边 缘重叠；黄色 为手肘共有激 活区
• FMRI研究过程： • 呈现刺激，脑部活动增加，刺激消失，活 动减弱，说明该脑区参与了加工对应刺激 的过程。 • 特点 • 1、能对特定的大脑活动的皮层区域进行准 确、可靠的定位，空间分辨率达到1mm， 并且能以各种方式对物体反复进行扫描。
2、能实时跟踪信号的改变。例如在仅几秒钟 内发生的思维活动，或认知实验中信号的变 化。时间分辨率达到1s。
L
R
正 常 对 照 及 MDD 治 疗 前 后 悲 伤 体 验 的 比 较
L R
正 常 对 照 组 MDD 疗 前 组
MDD 疗 后 组
L
R
正 常 对 照 及 MDD 治 疗 前 后 高 兴 体 验 的 比 较
L
L
R
正 常 对 照 组 MDD 疗 前 组
R
MDD 疗 后 组
L
R
四、静息态脑功能研究方法
---华山医院冯晓源、刘含秋、孙军
正常人
倒背数字作业测验
精神分裂症患者----倒背数字作业测验 治 疗 前 治 疗 后
首发抑郁患者治疗前后情感体验的 fMRI研究
抑郁症属于情感性精神障碍，是一 种以心境低落为主要特征的精神疾病 综合征。
+
+
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4s×3=12s
8s
4s×3=12s
8s
4s×3=12s
• 想像一下你躺在户外的休闲椅上，大腿上 放一本杂志看着的时候，你快要打瞌睡的 情景。这时突然一只苍蝇停落在你的手臂 上。你抓起杂志向苍蝇拍去。苍蝇停落在 你的手臂上之后的时间里，你的大脑中发 生了什么呢？同时刚好在这（苍蝇停落）时，又比如熟 睡在床上或者手术时的麻醉状态——散布 的各个大脑脑区彼此间仍然在“喋喋不 休”。这种持续激活的消息传递（也被称 为大脑的默认模式）所消耗的能量，大约 是大脑对一只烦人的苍蝇或者其他外界刺 激作出有意识反应时所消耗能量的20倍。
• 被试在接受大脑记录的过程，不做特定任 务的研究范式。 • 研究对象：非任务状态下的脑活动。 • 研究技术：fMRI; 功能性红外光谱成像
五、脑机接口与神经反馈技术
• 脑机接口（brain-computer interface， BCI），它是在人或动物脑（或者脑细胞的 培养物）与外部设备间建立的直接连接通 路。在单向脑机接口的情况下，计算机或 者接受脑传来的命令，或者发送信号到脑 （例如视频重建），但不能同时发送和接 收信号。而双向脑机接口允许脑和外部设 备间的双向信息交换。
第二章、认知神经科学研究方 法与技术前沿
一、概述
• 认知：思维、知觉、想象等高级心理活动。 • 认知神经科学：利用神经科学的手段在脑 结构和功能研究的基础上解释认知活动的 科学。
• • • •
实证方法： 行为实验： 神经心理学 计算机神经科学：
二、脑功能研究的一般框架
输入： 视觉 听觉 ……
输出： 行为反应 ……
• 研究的主线是大脑不同寻常的皮层可塑性， 它与脑机接口相适应，可以象自然肢体那 样控制植入的假肢。在当前所取得的技术 与知识的进展之下，脑机接口研究的先驱 者们可令人信服地尝试制造出增强人体功 能的脑机接口，而不仅仅止于恢复人体的 功能。这种技术在以前还只存在于科幻小 说之中。
• 人工耳蜗是迄今位置最成功、临床应用最 普及的脑机接口。 • 人工耳蜗是一种电子装置，由体外言语处 理器将声音转换为一定编码形式的电信号， 通过植入体内的电极系统直接兴奋听神经 来恢复或重建聋人的听觉功能。
• 进一步的分析指出执行特定任务使得大脑 的能量消耗增加了，增加的消耗量略小于 最基础的基线活动所需能量的5%。全部活 动的很大一部分——大脑所消耗所有能量 的60%到80%——都发生在与任何外界事 件都无关的大脑回路中。为了向我们的天 文学家同事致敬，我们称这种内在的活动 为大脑的暗能量。
四、静息态脑功能研究方法
正常人简单运动激活图
非利手（左手）
利手（右手）
精神分裂症、抑郁症的fMRI研究
在目前的精神医学领域，对精神疾病的诊断缺乏可靠 的生物学指标，主要靠临床医师的观察和问诊，然后 根据相应的疾病诊断标准进行合理推测。而对精神疾 病的治疗效果的判断也主要依靠观察患者异常行为、 言语、情绪和思维等的改变，这也是为数不多的仍然 凭借人类直觉作为判断指标的医学领域之一。