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融合同步EEG-MRI信息的脑网络构建及其在P300脑机制中的应用研究

批准号:
62103085
项目类别:
青年科学基金项目(C类)
资助金额:
30.0 万元
负责人:
李发礼
依托单位:
学科分类:
生物、医学信息系统与技术
结题年份:
2024
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
李发礼

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
P300的个体差异很大程度上限制了其在诸多领域的应用。虽然脑区间的动态网络层级结构、多模协变量连接模式等对脑信息加工的重要性已被揭示,但传统相关、相干等方法难以有效刻画相应网络的连接模式,也无法深入挖掘P300个体差异的脑机制。为此,本项目将拓展传统P300网络刻画手段,整合高时间分辨率的EEG、功能相关的MRI与大脑结构形态学特征等成像模态-脑状态的时-空信息,发展融合结构-功能-电生理信息的P300信息加工网络构建新方法,探究P300信息传输速度网络、大尺度协变量网络耦合模式,实现脑信息分化与整合网络模式的有效刻画与挖掘;在此基础上,提取两类网络的相关指标,利用监督学习方法构建P300的多变量预测及分类模型,实现个体行为的精准预测和差异化群体的精确识别,促进其在脑-机接口系统性能提升、用户筛选以及临床疾病诊断等领域的应用,并为之提供更全面的理论支撑与技术支持。
英文摘要
The individual variability of the P300 largely restricts its applications in multiple fields. Although the importance of the dynamic network hierarchical structure and the multi-modal covariate connectivity pattern among brain regions has been identified for brain information processing, the traditional correlation and coherence methods are difficult to effectively measure the connectivity patterns of related networks, which results in the difficulty in deeply uncovering the mechanism underlying the individual differences of the P300. To this end, this project will expand traditional P300 network constructions, by integrating the multi-modal and brain state spatiotemporal information of the high temporal-resolution EEG, functional MRI, and morphological features, to develop P300 information processing network construction methods that fuse the structure-function-electrophysiological information. Then, we will explore the information transmission velocity network and large-scale covariate network of the P300 and further uncover the corresponding network architectures that underlie P300 information segregation and integration. Thereafter, related parameters of both two types of P300 networks will be then extracted, and by applying the supervised learning method, we also build the multi-variable prediction and classification model of the P300, to achieve the accurate prediction of individual behavior and precise identification of distinctive groups. This work aims to improve the efficiency of the P300 in promoting the brain-computer interface controlling, efficient user selection, and clinical disease diagnosis, etc, which will further provide a better neural theoretical basis and technical support for its future applications.
P300的个体差异很大程度上限制了其在诸多领域的应用。虽然脑区间的动态网络层级结构、多模协变量连接模式等对脑信息加工的重要性已被揭示,但传统相关、相干等方法难以有效刻画相应网络的连接模式,也无法深入挖掘P300个体差异的脑机制。本研究整合高时间分辨率的EEG、功能相关的MRI与大脑结构形态学特征等成像模态-脑状态的时-空信息,发展了相应的信息传输速度网络刻画新技术,挖掘了P300信息加工过程的动态层级结构,探究了高低幅值组间的速度网络差异及其与个体P300幅值的关系;发展了组水平、个体水平上的大尺度协变刻画方法,评估了与P300信息加工紧密关联的子网络在从静息态到任务态切换时的重构模式,并进一步应用于精神疾病患者群体上,挖掘了相应的结构-功能-分子机制;发展了大尺度空间-节律网络刻画新技术,证实节律间的大尺度功能耦合对于P300的产生同样具有重要作用,利用相应的空间-节律网络指标显著提升了对双相情感障碍患者及其亲属的识别精确度;同时,提取P300任务下时变网络的试次间变异性,证实其有助于评估不同群体在P300任务时的响应差异,并提升个体精神状态的识别效果。本研究提出的新方法为多模态数据的融合分析提供了新的工具,相应的发现为探索认知加工模式、疾病潜在治病机制提供了新的思路和证据。
基于fMRI大尺度时变网络变异性的个体ERP波形预测研究
  • 批准号:
    82372084
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    48万元
  • 批准年份:
    2023
  • 负责人:
    李发礼
  • 依托单位:
国内基金
海外基金