如何利用源成像技术通过脑磁图检测杏仁核活动

本实验的总体目标是利用脑磁图（MAGNETOENCEPHALOGRAPHY，MEG）检测学习过程中杏仁核的活动。首先设计一项能够激活杏仁核的内隐恐惧学习任务，以实现该目标；第二步是在执行该任务期间使用MEG记录大脑活动。

接下来，使用高分辨率的解剖学磁共振成像扫描来确定大脑皮层和杏仁核的表面。最后一步是利用皮层和杏仁核的表面来建模MEG信号的神经源。最终，源成像模型可用于显示在无意识学习过程中杏仁核的神经激活。

因此，与现有方法（如功能性磁共振成像，fMRI）相比，该技术的主要优势在于MEG信号是实时记录的，可用于研究快速或短暂的神经过程。尽管该方法可用于研究杏仁核功能，但也可用于研究其他皮层下区域的功能。首先，使用标准的DB 25多芯带状电缆将刺激呈现计算机连接到MEG采集系统。

接下来，将刺激呈现计算机连接到slab独立显示器或sam。使用八位转两位隔离适配器和同步电缆时，用于标记刺激呈现的晶体管-晶体管逻辑脉冲如果被发送至sam，可能会在MEG数据中产生伪迹。为避免这些伪迹，应仅使用被隔离适配器阻断的位来标记刺激的起始，如此处所示。

然后将刺激器连接到 SAM。接下来，将屏蔽延长电缆穿过波导管，并连接到刺激器。随后，应将 SAM 连接到运行 slab 数据采集软件的计算机。

使用游戏端口转游戏端口BNC分配器和游戏端口转USB适配器，将旋转拨盘连接到刺激呈现计算机和MEG采集系统。根据此处所示示意图，将电极和传感器连接至受试者。正确设置后，利用解剖标记点对受试者头部相对于HPI线圈的位置进行数字化。

接下来，沿受试者的头皮数字化采集50至100个点。引导受试者进入MEG系统，并将电极和传感器连接至相应的接口。升高座椅，使受试者的头部接触MEG头盔顶部，并调整屏幕位置，使投射的图像清晰对焦。

接下来，将电击强度设定为受试者报告为疼痛但可忍受的水平。最后，通过一个示例演示场景，指导受试者正确使用调节旋钮。首先启动 slab 数据采集软件，以开始记录事件编码和电击传递。

训练会话已预先设置，包含四个差异性痕迹恐惧条件反射区块，每个区块每种条件或刺激（CS）包含15次试验，如图所示，当所有准备就绪后即可开始。进行四次训练试验，并以每秒2千赫兹的频率记录原始数据。每次试验期间，需实时目视检查数据中是否存在系统性噪声源。

每次实验结束后，要求受试者对电击强度进行评分，以评估习惯化程度。完成所有试验后，使用 FreeSurfer 生成皮层下结构的分割体积以及大脑皮层、外层皮肤和外层颅骨的表面模型。接着，将杏仁核和海马体的体积数据创建并转换为表面模型。

使用 Slicer three 和 ParaView，下一步是在 brainstorm 数据库中创建一个新受试者。将 MRI 体积数据导入 brainstorm，并通过识别标记点将该体积数据配准到标准空间，导入表面数据，并手动将头皮表面与 MRI 对齐。完成后。

将此变换应用于所有其他表面。合并皮层、海马和杏仁核表面。最后，为杏仁核和海马创建感兴趣区域。

创建后，导入每次训练会话的MEG记录文件。MEG采集软件使用信号空间分离技术，以消除由磁屏蔽室外源引起的伪迹。务必使用通常位于标记为SSS文件夹中的干净文件来分析诱发电位响应。

首先，使用事件通道识别每个实验试次对应的事件片段。利用心电图和眼电图通道中识别出的事件，通过信号空间投影去除由心跳和眼动引起的伪迹。接下来，利用头部标记点优化磁共振成像的配准。

使用皮层输入的重叠球体法，根据记录数据计算噪声协方差，计算头部模型，并采用最小范数估计方法计算源信号，随后在源空间进行进一步分析。接着，对单个试验的源信号进行带通滤波。取带通滤波后源信号的绝对值，并根据基线变异性将这些值转换为Z分数，对源信号进行空间平滑，然后对试验间的源信号进行平均。

将这些平均值投射到该实验的默认解剖结构上。接着，在不同条件下对源空间数据进行 T 检验。使用空间和时间阈值对显著的 T 检验结果进行筛选，以校正簇内误差（family-wise error）。

确定显著激活的脑区，并导出每位受试者在每个时间点的激活时间进程。最后，计算所有受试者在每个时间点上的均值及均值的标准误。首先，将来自个体试验的原始数据投影到该实验的默认解剖模板上。随后，对来自解剖学和功能兴趣区的数据进行时频分解分析。

将得到的时间-频率分解图转换为Z分数，并对每个受试者在不同试验中的结果图进行平均。最后，对不同条件下的图进行T检验。此处显示的是典型条件化研究的行为学结果。左侧的图表表明，受试者在60次试验中的预期水平相似，提示掩蔽程序阻碍了他们对条件刺激的辨别能力。

右侧的图表显示了测试阶段的差异性反应。请注意，与经过滤波处理的组相比，未滤波组对旧刺激的反应更大，表明训练有助于更好地重新获取记忆。此示例展示了典型条件反射实验中的脑磁图（MEG）结果。

左侧的3D模型显示了杏仁核（橙色）和海马体（绿色）。右侧的图表表示来自杏仁核簇的活动情况。浅色线条代表未过滤面孔诱发的活动，而深色线条代表过滤面孔诱发的活动。

该图展示了从杏仁核记录的脑磁图（MEG）信号，按时间和频率进行分解。暖色表示在频谱图中，未滤波面孔相比滤波面孔具有显著更高功率的区域。冷色表示相反的区域，而带有条纹叠加的区域表示组间存在显著差异。

该图显示了枕部面孔区域的激活情况。在典型的条件化实验中，暖色调表示对未滤波面孔的反应强于对滤波面孔的反应。按照此操作步骤。

其他方法（如相干性分析）也可用于回答与神经通信相关的其他问题。观看本视频后，您应能够充分理解如何利用源成像技术来检测神经反应及皮层下脑结构。