脑结构、脑功能与脑网络的可视化 PPT
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科学家表示，人类大脑的内部远 非是一堆纷乱如麻的电线，它们更 像是带状电缆，就如同地球经纬一 样，具有一定的规律性结构。这种 网状结构是延续的，并且在所有范 围都是一致的，这种脑部结构不仅 仅适用于人类，其他灵长类动物也 同样是如此。
目前脑功能成像技术主要有正电子发射型计 算机断层显像PET和功能磁共振成像fMRI， 此外，事件相关电位ERP、脑波谱MRS、脑 电图EEG、脑磁图MEG等功能成像技术逐 渐得到广泛应用。其中fMRI具有较高的空间 分辨率、EEG具有较高的时间分辨率。
脑网络主要由节点和边构成， 通过图论方法可以研究其网络 拓扑属性。
动物大脑神经网络
人类脑部内部连接
哈佛大学的教授杰夫·利希曼曾利用多种颜色的荧 光蛋白基因转移技术，绘制出了动物大脑的神经网 络图，这将有利于科学家对大脑工作方式进行更深 入研究。
脑电图是通过精密的电子仪器，从 头皮上将脑部的自发性生物电位加以放 大记录而获得的图形，是通过电极记录 下来的脑细胞群的自发性、节律性电活 动。
目前国内外许多学者都开始了大脑与复杂网络 相结合的实证研究，他们分别利用神经解剖学数据 、弥散张量成像技术、脑电图技术、脑磁图技术、 功能性磁共振成像技术来采集数据建立大脑网络， 运用复杂网络观点，结合图论知识来进行分析，得 出了许多令人振奋的结果。如以解剖学为依据构建 的大脑结构性网络，发现具有小世界特征；而以 fMRI得到的数据构建的大脑网络具有无标度和小世 界双重特征。
① 血氧水平依赖功能磁共振成像-BOLD
Low-frequency fluctuations
Motor task fMRI and resting-state fMRI data
② 正电子发射型计算机断层显像PET
一些短寿命的物质，在衰变过程中释放出正电子 ，一个正电子遇到另一个电子后发生湮灭，从而产生方 向相反（180度）的一对能量为511KeV的光子。这对 光子，通过高度灵敏的照相机捕捉，并经计算机进行散 射和随机信息校正。经过对不同的正电子进行相同的分 析处理，可以得到在生物体内聚集情况的三维图像。
密度、瘤内出血、钙化以及扩散程度。检查速度快。
④ 脑DTI
弥散张量成像依据水分子移动方向制图。弥散张量成像 图可以揭示脑瘤如何影响神经细胞连接，引导医疗人员 进行大脑手术。它还可以揭示同中风、多发性硬化症、 精神分裂症、阅读障碍有关的细微反常变化。
大家应该也有点累了，稍作休息
大家有疑问的，可以询问和交流
脑结构、脑功能与脑网络的可视化
Contents
➢一、脑结构可视化(Structural-wise) ➢二、脑功能可视化(Functional-
wise) ➢三、脑网络可视化(Network-wise)
随着影像技术的发展，大脑结构可通过磁共 振MRI、弥散张量成像DTI、电脑断层CT、等形式 显示出来，为临床医生诊断疾病及科学研究提供了 有效的途径，脑结构的可视化技术大大提高了疾病 的确诊率。
① T1结构像
T1观察解剖结构较好。 T1像特点：组织的T1越短，恢复越快，信号就越
强；组织的T1越长，恢复越慢 ，信号越弱。
② T2结构像
T2观察组织病变较好。 T2像特点：组织的T2越长，恢复越慢，信号就越强；
组织的T2越短，恢复越快，信号就越弱。
③ 脑CT
在头部外伤时，脑CT是最重要的影像学诊断方法。 脑CT可明确显示颅内肿瘤的数目、部位、大小、轮廓、
网瘾患者白质损伤区域以及与焦虑行为、网瘾程 度的相关性
网瘾者的大脑白质纤维 束出现轻微损伤。
利用磁共振扫描技术绘制人脑内部3D图
大脑内部神经元
大脑皮层
猴子大脑部分结构的3D图像
人脑神经纤维
科学家介绍称，在大脑发育的早期，神经纤维串接 后能够形成直线路径，并且表现出水平、垂直与交 叉的形式。
大脑神经纤维
去除头皮、 颅骨
原始脑T1像 脑灰质
脑白质
Βιβλιοθήκη Baidu
脑脊液
a) 脑灰质差异显示
BrainNet View上显示脑灰质差异映射图
Xjview上显示的脑灰质差异渲染图
b) 对脑皮层和皮层下脑区进行分割
Freeview显示分割效果
(cortical) parcellation (subcortical) segmentation
目前脑功能成像技术主要有正电子发射型计 算机断层显像PET和功能磁共振成像fMRI， 此外，事件相关电位ERP、脑波谱MRS、脑 电图EEG、脑磁图MEG等功能成像技术逐 渐得到广泛应用。其中fMRI具有较高的空间 分辨率、EEG具有较高的时间分辨率。
脑网络主要由节点和边构成， 通过图论方法可以研究其网络 拓扑属性。
动物大脑神经网络
人类脑部内部连接
哈佛大学的教授杰夫·利希曼曾利用多种颜色的荧 光蛋白基因转移技术，绘制出了动物大脑的神经网 络图，这将有利于科学家对大脑工作方式进行更深 入研究。
脑电图是通过精密的电子仪器，从 头皮上将脑部的自发性生物电位加以放 大记录而获得的图形，是通过电极记录 下来的脑细胞群的自发性、节律性电活 动。
目前国内外许多学者都开始了大脑与复杂网络 相结合的实证研究，他们分别利用神经解剖学数据 、弥散张量成像技术、脑电图技术、脑磁图技术、 功能性磁共振成像技术来采集数据建立大脑网络， 运用复杂网络观点，结合图论知识来进行分析，得 出了许多令人振奋的结果。如以解剖学为依据构建 的大脑结构性网络，发现具有小世界特征；而以 fMRI得到的数据构建的大脑网络具有无标度和小世 界双重特征。
① 血氧水平依赖功能磁共振成像-BOLD
Low-frequency fluctuations
Motor task fMRI and resting-state fMRI data
② 正电子发射型计算机断层显像PET
一些短寿命的物质，在衰变过程中释放出正电子 ，一个正电子遇到另一个电子后发生湮灭，从而产生方 向相反（180度）的一对能量为511KeV的光子。这对 光子，通过高度灵敏的照相机捕捉，并经计算机进行散 射和随机信息校正。经过对不同的正电子进行相同的分 析处理，可以得到在生物体内聚集情况的三维图像。
密度、瘤内出血、钙化以及扩散程度。检查速度快。
④ 脑DTI
弥散张量成像依据水分子移动方向制图。弥散张量成像 图可以揭示脑瘤如何影响神经细胞连接，引导医疗人员 进行大脑手术。它还可以揭示同中风、多发性硬化症、 精神分裂症、阅读障碍有关的细微反常变化。
大家应该也有点累了，稍作休息
大家有疑问的，可以询问和交流
脑结构、脑功能与脑网络的可视化
Contents
➢一、脑结构可视化(Structural-wise) ➢二、脑功能可视化(Functional-
wise) ➢三、脑网络可视化(Network-wise)
随着影像技术的发展，大脑结构可通过磁共 振MRI、弥散张量成像DTI、电脑断层CT、等形式 显示出来，为临床医生诊断疾病及科学研究提供了 有效的途径，脑结构的可视化技术大大提高了疾病 的确诊率。
① T1结构像
T1观察解剖结构较好。 T1像特点：组织的T1越短，恢复越快，信号就越
强；组织的T1越长，恢复越慢 ，信号越弱。
② T2结构像
T2观察组织病变较好。 T2像特点：组织的T2越长，恢复越慢，信号就越强；
组织的T2越短，恢复越快，信号就越弱。
③ 脑CT
在头部外伤时，脑CT是最重要的影像学诊断方法。 脑CT可明确显示颅内肿瘤的数目、部位、大小、轮廓、
网瘾患者白质损伤区域以及与焦虑行为、网瘾程 度的相关性
网瘾者的大脑白质纤维 束出现轻微损伤。
利用磁共振扫描技术绘制人脑内部3D图
大脑内部神经元
大脑皮层
猴子大脑部分结构的3D图像
人脑神经纤维
科学家介绍称，在大脑发育的早期，神经纤维串接 后能够形成直线路径，并且表现出水平、垂直与交 叉的形式。
大脑神经纤维
去除头皮、 颅骨
原始脑T1像 脑灰质
脑白质
Βιβλιοθήκη Baidu
脑脊液
a) 脑灰质差异显示
BrainNet View上显示脑灰质差异映射图
Xjview上显示的脑灰质差异渲染图
b) 对脑皮层和皮层下脑区进行分割
Freeview显示分割效果
(cortical) parcellation (subcortical) segmentation