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新闻 自闭症研究的最新进展。
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呼吸可能会扰乱用于孤独症研究的脑部扫描

通过/ 2020年2月13日
一个由四张黑白图像组成的网格显示了运动是如何干扰大脑扫描的。
晕动病:在新技术(右图)中,干扰脑部扫描的动作比旧技术(左图)更明显。

根据一项新的研究,使用脑部扫描的自闭症研究人员并没有解释研究参与者呼吸引起的头部运动1,2

因此,关于自闭症患者大脑活动的研究可能会得出不正确的结论。

“呼吸和运动可能不是[成像]研究的兴趣变量,但它们对于解释和从数据中得出意义是必不可少的,”首席研究员说丽贝卡·琼斯他是纽约市威尔康奈尔医学院精神病学神经科学助理教授。“在研究数据时,我们需要更多地认识到这些因素。”

研究人员说,在研究自闭症时,呼吸的影响尤其成问题:不仅自闭症儿童在扫描仪前比正常的同龄人更容易坐立不安,而且他们的比率也可能不同的呼吸模式

研究人员通常使用功能性磁共振成像(fMRI)来捕捉和排列连续的大脑扫描,并创造出随着时间推移的大脑活动的图像。近十年来,科学家们一直注意到扫描仪内的头部运动能让图像模糊吗他们已经开发出了纠正这些文物的方法,简单地丢弃坏的图像

但是今天更快的大脑扫描技术每700到1000毫秒捕捉一次连续图像,而十年前每2到4秒捕捉一次。这种更频繁的采样可以捕捉到以前看不见的呼吸引起的有节奏的运动。相反,更大、更分散的运动,比如深呼吸,现在更难检测到,因为它们以较小剂量的噪音分布在多个图像中。

在这两项新研究中的一项中,琼斯和她的同事定义了由呼吸引起的五种不同类型的运动伪影,每一种都以特定的方式影响扫描。在第二项研究中,他们发现,一些广泛使用的检测和解释大脑扫描中运动的方法并不能始终识别它们。这些论文是在过去两个月里发表的科学杂志

“他们的仔细研究[表明]实际情况比大多数研究人员意识到的要复杂得多,”他说迈克Tyszka他是加州帕萨迪纳市加州理工学院脑成像中心的副主任,并没有参与这项研究。

Ps欧盟domotion:

去年,琼斯和她的同事用定制的塑料泡沫口罩减少头部运动在接受功能性磁共振成像扫描的人群中即便如此,运动伪影仍然普遍存在,这表明还有其他的运动来源。

研究人员随后分析了来自人类连接体工程这是一个旨在描述典型大脑活动特征的公共数据集。他们评估了900次扫描,选择了440次有可靠的呼吸和心率数据的扫描。

他们发现,有规律的持续呼吸和偶尔的深呼吸都会导致扫描结果中显示的头部运动。这两种因素一起会在扫描中引起另一种干扰,研究人员说他们还没有完全弄明白。

这两种类型的呼吸还会导致被研究人员称为“假动作”的伪动作,甚至在头部不动的情况下也会发生。这是因为每一次呼吸都在移动身体,将胃往下推,扩大胸部。

“你实际上移动了很多组织,”他说乔纳森权力他是威尔康奈尔医学院的精神科住院医师,参与了这项研究。这就造成了扫描仪磁场的不稳定性。“呼吸可以与磁场相互作用,使其看起来好像头部在左右或前后移动,这取决于扫描仪的设置。

鲍尔说:“当人们大叹一口气时,实际上发生了很多非常大的动作,这是很常见的事情。”

研究小组发现双胞胎往往有相似的人工制品模式,这表明由呼吸引起的运动是遗传的。他们还发现,身体质量高的人运动和假动作都更强。

纠正措施:

科学家们通常会让被扫描的人在腹部系上腰带,并测量腰带的张力,从而在扫描仪中追踪呼吸情况。然后,他们将每个人的呼吸模式与扫描相匹配,并使用几种算法中的一种来纠正数据,或者丢弃数据。

但是皮带会打滑,它们记录的不仅仅是与呼吸有关的运动,而是任何运动。对于试图解释呼吸的研究人员来说,“这造成了大量的头痛”,鲍尔说。

在第二项研究中,研究小组再次分析了来自440个大脑扫描的呼吸数据,并应用了三种不同的算法,这些算法被广泛用于计算呼吸运动。

他们发现,人与人之间的呼吸变化很大。他们测试的三种测量方法在扫描时都错过了深呼吸,其中一种方法做得特别差。

这些研究有助于在脑部扫描中建立一幅更清晰的画面,了解呼吸是如何产生噪音的汤娅白他是荷兰鹿特丹伊拉斯姆斯大学(Erasmus University)儿童和青少年精神病学副教授,没有参与这项研究。

“我们越能理解这些人工制品是如何干扰我们的图像的,”她说,“我们就能越好地纠正它们。”

鲍尔说,研究人员应该考虑他们的发现,并收集可靠的呼吸数据来调整他们的扫描结果。他和他的同事们正在用扫描仪记录呼吸模式,并建立能更好地解释这些模式的算法。


引用:
  1. 权力J.D.科学杂志201116041 (2019)PubMed
  2. 权力J.D.科学杂志204116234 (2020)PubMed