在7T的皮层EEG-fMRI:实验设置和分析管道,以阐明alpha振荡的产生机制
Daniel C Marsh1, Rodika Sokoliuk2,3,4, Kevin M Aquino1,5
1Sir Peter Mansfield Imaging Centre, School of Physics and Astronomy, University of Nottingham, Nottingham, United Kingdom.
bioRxiv : the preprint server for biology
|September 18, 2025
概括
研究人员开发了一种非侵入性方法,使用同时使用脑电图 (EEG) 和层功能磁共振成像 (fMRI) 来研究α脑波. 这种技术表明阿尔法振荡是在表面和深层皮质层中产生的,这表明了自上而下的认知过程.
科学领域:
- 神经科学是一个神经科学.
- 认知科学 认知科学
- 生物物理学的生物物理.
背景情况:
- 阿尔法频段 (8-13Hz) 电脑电图 (EEG) 振荡对于认知至关重要,但它们的精确生成机制仍然不清楚.
- 关于阿尔法振荡起源的先前研究依赖于侵入性动物记录,限制了直接转化到人类大脑活动.
- 需要使用非侵入性方法来研究人类在皮层层的α生成.
研究的目的:
- 建立一个非侵入性框架来研究人类电生理信号的产生机制.
- 通过同时使用EEG和超高场 (7T) 层功能磁共振成像 (fMRI) 来研究人类α振荡的层状起源.
- 探索自发的阿尔法功率和大脑活动在皮层深度之间的关系.
主要方法:
- 在闭眼/开眼模式下,从10名参与者同时采集EEG和7T层fMRI数据.
- 在视觉皮层内对EEGα功率和血液氧化水平依赖 (BOLD) fMRI信号之间的负相关性的分析.
- 应用一个"deveining"程序,以减轻排水静脉对穿过皮层深度的BOLD信号的影响.
主要成果:
- 在9/10名参与者的视觉皮层中观察到EEGα功率和BOLD信号之间的显著负相关性.
- "预测"过程,特别是排斥静脉附近的口腔,显著影响了alpha-BOLD相关的皮质深度概况.
- 在发掘后,负的alpha-BOLD相关性在中层皮层深度相比表面和深层较弱,这表明层特定的生成.
结论:
- 已经建立了一种结合EEG和层fMRI的新型非侵入性方法,以调查电生理信号的起源.
- 观察到的深度依赖的alpha-BOLD相关性表明,与眼睛打开/关闭任务相关的alpha振荡是在表面和深层皮质层中产生的.
- 这些发现支持了上下流程对人类大脑中自发阿尔法活性产生显著贡献的假设.
