脑影像与脑图谱研究前沿(精)/类脑计算与类脑智能研究前沿系列

脑是人体结构和功能最 为复杂的器官，脑结构和 功能之间的关系一直是脑 科学研究热点。脑功能是 由神经环路内的神经元群 、功能柱或者脑区及其相 互作用所组成的脑网络来 实现的。脑影像技术的发 展与完善为理解脑结构和 功能及其脑网络机制奠定 了方法学基础。本分册主 要介绍了脑磁图、神经磁 共振影像和正电子发射断 层成像的生理基础、技术 原理、数据分析与方法及 应用场景，脑网络组与脑 图谱的历史沿革、理论基 础与构建方法。同时，重 点介绍了脑影像与脑图谱 在语言机制与临床医学研 究中的应用以及脑网络与 类脑计算之间的相互关系 。

1 脑磁图 1.1 脑磁图信号的生理学基础 1.1.1 神经细胞的结构与功能 1.1.2 神经细胞电活动与脑磁图信号 1.1.3 神经细胞形态和脑组织结构对脑磁图信号形成的影响 1.1.4 神经电流的方向对脑磁图信号的影响 1.2 脑磁图系统 1.2.1 超导磁量子干涉仪 1.2.2 噪声及消除噪声的方法 1.2.3 数据配准 1.3 脑磁图数据的处理 1.3.1 正向间题 1.3.2 逆向间题 1.4 脑磁图中噪声造成的伪影 1.4.1 环境噪声 1.4.2 人体的生理噪声 1.5 脑磁图的应用领域及发展前景 1.5.1 临床应用 1.5.2 神经科学与心理学研究领域的应用 1.5.3 脑磁图的发展前景 参考文献 2 神经磁共振影像 2.1 磁共振的理论基础 2.1.1 磁共振的基本原理 2.1.2 Bloch量化方程 2.2 磁共振成像的条件基础 2.2.1 主磁场B0和射频场B 2.2.2 射频信号接收 2.2.3 梯度场G及空间位置编码 2.3 脑功能成像原理 2.3.1 磁共振脑成像的意义 2.3.2 磁共振脑功能成像 2.3.3 脑功能成像 2.4 脑功能成像的加速采集和重建 2.5 磁共振扩散成像的基本原理 参考文献 3 正电子发射断层成像 3。1正电子发射断层成像概述 3.2 PET成像的基础及设备构成 3.2.1 PET成像的物理基础 3.2.2 PET常用的核素与显像剂 3.2.3 PET的组成与探测原理 3.3 PET系统的数据采集、数据校正和图像重建 3.3.1 PET系统的数据采集与数据组织形式 3.3.2 PET的数据校正 3.3.3 PET的图像重建 3.4 PET在脑成像中的应用 3.4.1 血脑屏障检测 3.4.2 脑血流成像 3.4.3 氧代谢成像 3.4.4 葡萄糖代谢成像 3.4.5 神经递质及受体PET成像 3.5 PET脑成像的数据处理 3.5.1 静态PET脑成像的数据处理 3.5.2 动态PET脑成像的数据处理 参考文献 4 脑网络组与脑图谱 4.1 脑科学与脑网络组 4.2 脑图谱的发展历史与研究现状 4.2.1 近代人类对脑结构和功能的认识 4.2.2 脑图谱的发展及绘制分区 4.3 脑网络组图谱构建的计算理论与方法 4.3.1 基于连接信息的脑区分区流程 4.3.2 被试信息与数据处理 4.3.3 实验结果与讨论 4.4 人类脑网络组图谱的构建软件：ATPP 4.4.1 软件特点描述 4。4.2 软件主要算法实现描述 4.4.3 软件实现 4.4.4 结果与讨论 4.5 人类脑网络组图谱的绘制 4.5.1 数据与绘制过程 4.5.2 讨论 4.5.3 小结 4.6 脑网络组与脑图谱展望 参考文献 5 脑影像与脑网络在语言脑机制中的应用 5.1 结构连接 5.2 动态连接 5.2.1 功能连接 5.2.2 有效连接 5.3 脑网络与图论 5.4 结语 参考文献 6 脑网络和脑图谱在临床医学中的应用 6.1 脑疾病的脑网络异常假说 6.2 精神疾病的脑网络异常表征 6.2.1 精神分裂症的动态功能连接异常表征 6.2.2 精神分裂症患者及正常同胞的脑网络表征 6.2.3 重度抑郁症的脑网络异常表征 6.3 神经疾病的脑网络异常表征 6.3.1 癫痫的网络间功能连接异常表征 6.3.2 癫痫的网络间有效连接异常表征 6.3.3 阿尔茨海默病的脑网络研究 6.4 脑网络组图谱在脑疾病早期诊断、预后和疗效评价中的作用 6.5挑战和展望 参考文献 7 从脑网络到类脑计算 7.1 实现类脑计算的可能路径与不同层面 7.2 “存算一体”降低计算功耗 7.3 利用随机失效增强泛化能力 7.4 临界状态与高效信息处理 7.5 连续情境学习与高适应性人工智能 7.6 小结 参考文献 索引