fMRI显示视皮层第4层的特异激活

ResearchBlogging.org fMRI虽说是目前研究人类脑功能的空间分辨率最高的技术,但通常分辨率只是3mm×3mm×5mm,即几毫米的尺度。因此通常只能定位某一个脑区,而很难定位皮层上的某一层、或某一功能柱。最近发现一些小组试图用fMRI观察视皮层的特定一层的激活,感觉还是蛮有趣的。

LayerIV1

上图是MRI图像得到的人类视皮层结构像。其中灰色的是灰质 (GM),即皮层,白色为白质 (WM),黑色为脑脊液 (CSF)。皮层分为六层,每层有不同种类的细胞,分别负责传入、传出或者水平联系。研究者让被试观察闪烁的棋盘格,同时计算沿皮层表面切线方向上的信号激活情况。结果如下图:

LayerIV2

从左到右,分别是白质、灰质和脑脊液。可以看到,看到闪烁的棋盘格后,白质没有激活,灰质显示出了激活,而脑脊液中的激活最大。但脑脊液的激活是由于血管效应的影响,如果去除血管的影响,则脑脊液的激活就会降低。最有意思的结果是,在皮层的激活中,第4层产生了最高的激活。

从图中可以看到,整个皮层的厚度为2.25mm,而本研究中fMRI扫描的分辨率为0.75mm×0.75mm×0.75mm。看起来结果还不错。但想想整个第4层就是1个像素的宽度,这种分辨率在实际中应用可能还是很困难的。

文章中一个让我惊讶的结果是,由于血管效应的影响,使得脑脊液中的激活最大,甚至远远大于皮层第4层的激活。在通常fMRI的分辨率下,这些区域可能都混合在一个像素中,那得到的效应究竟是什么,鬼才知道...

Koopmans, P., Barth, M., & Norris, D. (2010). Layer-specific BOLD activation in human V1 Human Brain Mapping DOI: 10.1002/hbm.20936

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