功能磁共振成像嗅觉刺激器的设计与验证

发布时间：2017-04-13 09:38

  本文关键词：功能磁共振成像嗅觉刺激器的设计与验证，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：凭借较高的时间、空间分辨率和非侵入的成像方式等优点，功能磁共振成像（fMRI）技术在人类脑科学研究中得到了越来越广泛的应用。但是在对被试进行任务刺激的方式上，目前主要还局限于视觉、听觉刺激，通过嗅觉刺激任务进行相关脑科学研究的还比较少。究其原因，主要是缺乏专用的嗅觉刺激装置，在MRI环境下对被试精确地进行自动化嗅觉刺激比较困难。此外，由于人体的嗅觉感受具有与视觉、听觉不同的特点，嗅觉fMRI实验的设计模式也与传统的fMRI实验设计模式不同，需要进一步进行研究。为了满足以上两点要求，本文主要进行了fMRI嗅觉刺激装置的设计和原型装置搭建，并通过嗅觉fMRI实验对其进行了功能验证，具体成果如下。 一、对传统的fMRI实验设计方法和人体嗅觉感受的特点进行了综合分析，总结了嗅觉fMRI的实验设计方法，详细阐述了不同刺激物、人体呼吸、嗅觉适应、干扰刺激、成像同步等方面对嗅觉fMRI实验设计的影响，得出了嗅觉fMRI实验设计的基本原则。 二、在对嗅觉fMRI实验从方法学角度深入研究的基础上，分析了fMRI嗅觉刺激器的功能和性能需求，设计并搭建了fMRI嗅觉刺激原型装置。此装置分为气路系统和控制系统，具有良好的人机界面，可以自动地对被试在fMRI实验中进行三种气味的嗅觉刺激，具有较好的时间精度和良好的电磁兼容性，并且可以很方便地达到刺激和成像的时间同步，初步满足了嗅觉fMRI实验的需求。 三、使用搭建的fMRI嗅觉刺激装置进行了单被试嗅觉fMRI实验，得到了乙醇、乙酸、乙酸异戊酯、吡啶四种刺激物的脑激活图和部分ROI的脑激活信号时间曲线图，验证了刺激器的可用性和在嗅觉fMRI实验设计中采用短刺激（刺激20s，，间隔25s）的可行性，并初步证实了不同气味刺激对人体的脑激活结果存在较大差异。
【关键词】：功能磁共振成像 嗅觉 刺激 刺激装置
【学位授予单位】：中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：R445.2;R318
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 第1章 绪论12-23
• 1.1 课题研究背景及意义12-16
• 1.1.1 fMRI 技术介绍12-15
• 1.1.2 嗅觉 fMRI 的研究意义15-16
• 1.2 相关领域的研究现状16-21
• 1.2.1 fMRI 刺激装置16-18
• 1.2.2 fMRI 嗅觉刺激装置18-21
• 1.3 论文主要内容21-22
• 1.4 本章小结22-23
• 第2章 嗅觉 fMRI 实验设计模式研究23-33
• 2.1 BOLD 信号23-26
• 2.2 fMRI 实验设计范式26-29
• 2.2.1 组块设计27-28
• 2.2.2 事件相关设计28-29
• 2.2.3 混合设计29
• 2.3 嗅觉 fMRI 实验设计模式29-32
• 2.4 本章小结32-33
• 第3章 fMRI 嗅觉刺激器方案设计33-39
• 3.1 需求分析33
• 3.2 方案设计33-38
• 3.2.1 总体结构设计33-35
• 3.2.2 气路系统设计35
• 3.2.3 控制系统设计35-38
• 3.3 本章小结38-39
• 第4章 fMRI 嗅觉刺激器实现39-55
• 4.1 气路系统搭建39-41
• 4.2 控制系统搭建41-54
• 4.2.1 硬件搭建41-45
• 4.2.2 软件设计45-54
• 4.3 本章小结54-55
• 第5章 嗅觉 fMRI 实验研究55-64
• 5.1 材料与方法55-57
• 5.1.1 实验材料55
• 5.1.2 实验设计55-56
• 5.1.3 实验步骤56-57
• 5.2 结果与讨论57-63
• 5.2.1 实验数据处理57-60
• 5.2.2 脑激活图60-62
• 5.2.3 特定 ROI 激活时间曲线62-63
• 5.2.4 结果讨论63
• 5.3 本章小结63-64
• 第6章 结论与展望64-66
• 6.1 结论64
• 6.2 研究展望64-66
• 参考文献66-70
• 指导教师及作者简介70-71
• 致谢71

【参考文献】

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本文编号：303327