注意定向可塑性的时空脑网络分析研究

Using new technology and new method, multimodal information fusion is adopted in this project to research the attentional orienting plasticity. Cognitive experiment task training is designed for the loneliness. The dynamic brain networks (functional and structural circuites with EEG) of loneliness were deeply investigated to reveal the neural mechanisms of loneliness in the cognitive and neural levels and improve the association between neural imageing technologies and specific cognitive science. Research results of this project would promote the clinical therapy for cognitive deficiency of attentional orienting. Additionally, unlike the current lonely studies focus on the adolescents and the old, the project aims at the youth to extend the range of reaserch objects.Therefore, it is important to study the functional and structural circuits of loneliness in the youth by using multimodal technologies on the science researches and clinical applications.

本项目将采用多模态信息融合的新技术和新方法研究注意定向可塑性，针对孤独感人群设计认知实验任务进行注意定向可塑性训练，对孤独感的动态脑网络（功能环路和结构环路，并结合EEG）进行深入细致的研究,在认知水平和神经水平上揭示孤独感的神经机制，推动神经成像技术和具体的认知科学问题结合的研究。本项目的研究成果将为临床注意定向所引起的认知障碍治疗提供神经影像学依据。同时，由于目前对于孤独感的研究多集中在青少年和老年，本项目针对青年可进一步扩充孤独感研究的人群范围。因此，采用多模态技术研究注意定向可塑性的功能和结构环路进而揭示其产生机制，对科学研究和临床应用具有重大意义。

人脑认知外部世界，可将外部信息从感知觉皮层传递到高级信息处理的联合皮层，但信息也可能反向流动， 如何识别不同的注意定向状态以及由其所导致的认知障碍仍然是复杂的问题。 . 本项目基于研究计划，开展了被试筛选，进行了大量注意定向相关的实验研究，探索了工作记忆对注意定向的引导，研究了情绪和注意的交互，设计了注意偏好实验，探索了注意定向可塑性机制。利用DTI技术追踪全脑白质纤维，并基于图论定量计算结构网络的拓扑属性，获得了注意、情绪相关网络的区域节点效率与孤独感有关，表明孤独感个体差异不仅与注意相关而且还与情绪相关的微观基础结构连接有关。 通过对静息态孤独感人群的注意网络分析，发现背侧注意网络到腹侧注意网络的减弱因果流与孤独感有关，同时从情感网络到视觉网络减少的因果流也与孤独感有关，揭示了神经网络特征可用于预测个体孤独感受。 在改进的视觉搜索任务中，获取了工作记忆相关脑区与注意定向相关脑区间的因果信息流，提出了串行搜索中存在记忆，揭示了记忆对注意的引导，可以采用工作记忆训练的模式改善注意定向效果。提出了利用谱熵度量训练前后个体脑电功率谱密度的均匀性，建立谱熵与个体行为表现分数间的相关性，从而探索认知训练的可塑性。发展了一种节律熵的脑电信号特征提取方法，有效区分了注意定向状态。 探索了音乐辅助治疗对具有留守经历大学生的孤独感影响, 发现音乐辅助治疗对theta频段下脑电功率谱有显著性影响， 获得谱能量从额区向枕区的变化趋势， 发现了由音乐辅助治疗引起的网络核心节点和效应连接差异，揭示了音乐辅助治疗前后具有留守经历大学生的脑网络可塑性变化。. 综上，本项目以磁共振和脑电数据为载体，以时空脑网络和分类算法分析为主线，从网络层面上系统研究了与注意定向相关的脑网络变化，为客观、准确地评估注意障碍相关疾病的预防以及康复提供了神经电生理及神经影像学依据。