Never

虽然之前读了第一篇BOLD fMRI文章，但搜索文献觉得还是应该多读几篇早期的PET文献。所以这周读了Petersen 1988年发表在Nature的使用PET研究语言加工的文章。这篇文章的实验设计相比于同时期的其它文章要复杂很多。据我所知是唯一一篇以Article发表在Nature上的fMRI/PET文章。 文章使用了视觉和听觉两种刺激呈现方式进行实验.。每个刺激模态各有4个实验条件。这样，一共有8个实验条件。每个模态的4个条件分别是1) 被动看注视点、2) 被动看词、3) 说出所看到的词以及4) 说出与所看到名词相应的动词。这4个条件前后两两比较，就可以得到3个心理过程： 1) 被动看/听词 - 被动看注视点：对单词的视觉/听觉加工； 2) 说出所看/听到的词 - 被动看/听词：语言生成； 3) 说出所看/听到名词相应的动词 - 说出所看/听到的词：语义加工。 主要实验结果都总结在下图里。对视觉和听觉单词的加工，分别激活了视觉皮层和听觉皮层。而语言生成则不受刺激呈现模态影响，激活了相似的左右两侧感觉运动皮层。语义联系加工也不受刺激呈现模态影响，激活的区域是类似的左侧额叶下回，即布洛卡区。 这些结果很清晰，而且很干净。视觉和听觉单词的简单感觉加工分别激活了视觉和听觉皮层，但并没有激活一个共有的区域。这一区域就是传说中的威尔尼克区。通常的语言加工模型认为不论是视觉和听觉的语言信息都会编码成语音信息再进行加工。而负责这一功能的脑区正是威尔尼克区。所以，这篇文章里说这些结果挑战了传统的根据神经心理学证据提出的序列加工模型；而相反支持了平行加工理论，即视觉和听觉的语言信息先平行独立被加工，再送到布洛卡区进行语义加工。作者用一张图描述了这个理论模型。 这篇文章从当时的背景看设计得足够复杂，结果也很明确且干净。所以也难怪可以以Article形式发表在Nature。可是从研究逻辑上讲用脑成像数据去反驳神经心理学证据是十分困难的。文章最挑战理论的结果是没有发现威尔尼克区的激活。现在人们都知道从脑成像研究中得到支持虚无假设的证据的困难性。无法得到正性激活结果的可能性非常多，比如设计不合理、统计检验力不够等。但这是要经历很长时间才被研究者们慢慢意识到的。 Petersen SE, Fox PT, Posner MI, Mintun M, Raich...

自 第一篇PET脑功能定位研究 起，PET技术在脑功能成像研究中取得了巨大的成功。但PET本身的局限也使得人们在探索新的脑影像技术。PET的局限主要是两点：放射性和时间分辨率低。放射性自不必提。就时间分辨率讲，扫描一幅PET图像需要几分钟的时间。这就使得PET只能用来研究稳态的神经活动。 1990年，Ogawa提出可以使用MRI测量内生的血氧水平依赖信号 (BOLD)来间接测量脑活动 (Ogawa et al., 1990)。两年后，第一篇使用BOLD效应的人类fMRI文章发表 (Kwong et al., 1992)。fMRI最大的卖点自然是动态性，因此文章的标题特别强调了"dynamic"。文章最主要的实验是一个简单的视觉实验。值得一提的是，这篇文章也是第一个采用block design实验设计的fMRI研究。使用被试看视觉刺激时的fMRI图像减去基线时的图像，可以很清楚的显示出视皮层的激活 (下图左)。而更重要的是，如果提取视皮层的信号，还可以清楚的显示出视皮层活动随任务变化的动态过程 (下图右)。 此外，这篇文章还做了另外两个实验。实验二是使用兔子做的验证实验。实验操纵兔子呼吸的空气的O2和CO2的比率，并观测到BOLD发生随CO2含量变化。这表明了观测到的信号确实是对血氧水平敏感的信号。而实验三做了一个人类的手动任务，得到了运动皮层的激活。这表明所观测到的BOLD效应并不只局限于视皮层。 这篇文章背后有很多故事，可以在 这里 看到一些。更有意思的是，实际上在两个月里有三篇人类BOLD fMRI的研究相继发表。Ogawa先提出了BOLD信号的想法，随后包括Ogawa在内的三个组同时做人的BOLD成像。这时时间很重要。Kwong的文章发表在1992年6月的PNAS上，Ogawa的文章发表在7月号。但投稿日期Kwong只早了5天。但最早出版确是Milwaukee的 wisconsin  medical school的Bandettini等人的文章，在6月的Magnetic Resonance in Medicine。但仔细看投稿日期，Bandettini投稿最晚，但选择了MRM以求快速发表。不过所有人都承认idea是Ogawa的。 Bandettini PA, Wong EC, Hinks RS, Tikofsky RS...

之前一直以为这篇文章 (Fox et al., 1986)是第一篇使用功能成像技术定位脑功能的研究报告。但搜索文献后发现其实并不是。在20世纪80年代初已经有很多使用PET研究精神疾病的研究，比如 (Baxter et al., 1985)。Fox和Raichle在1984年也曾发表过文章研究视觉刺激呈现频率对视皮层局部脑血流量的影响 (Fox & Raichle, 1984)。但仔细读过这篇文章后，觉得这篇文章才更接近于目前意义上的脑成像研究。 首先是PET技术空间分辨率问题。更早的研究大都使用感兴趣区域分析，可能与PET技术固有的空间分辨率有关。虽然PET图像采集本身的分辨率可以达到几毫米，但由于放射性扩散和图像采集技术等的限制，PET图像的空间分辨率要低于1厘米。但Fox et al.认为，如果把PET图像扑捉到的神经活动看成一个点的空间概率分布函数，1厘米以上的概率分布宽度并不影响定位相距几毫米的神经区域。也就是说，如果两个神经区域的距离小于1厘米，通过合理的实验设计也是可以分别定位这两个区域的。理论上似乎好理解，但更主要的是要给出漂亮的结果。 于是这个研究给被试观看3种大小的视觉刺激。对每个被试分别记录了这三个条件以及相对应对照条件的的PET脑血流量图像。之前的动物研究和病人研究已经知道视野不同位置的刺激会激活视皮层的不同区域。与这些结果对应，这篇文章发现呈现在视野黄斑区的刺激激活最靠后的部分，而最外周刺激激活的区域最靠前 (下图b到d)。三个激活点在AC-PC轴方向的距离小于1厘米。但是位置差异还是可以很清楚的显示出来。 这篇文章的另一个重要贡献是提出设置对照条件，使用相减处理PET图像结果，以达到定位的目的。这基本打下了脑成像研究的逻辑基础：设计对照条件，相减和定位。这种研究思路一直是脑成像研究的主流。 如何设置对照条件是另一个问题。这篇文章的对照条件是“静息状态" (resting-state)。从心理学上讲静息状态并不是一个好的对照条件，因为和任务态的差别太大。但正是静息态作为对照条件的频繁使用，才使得Marcus Raichle后来可以定义一个在静息态时激活高、而在做各种任务时激活下降的默认网络 (Raichle et al., 2001)。 Baxter LR Jr, Phelps ME, Mazzi...

[ 十五言 是个不错的地方。也许以后类似的文章都会现在那里发表，欢迎 关注 。] 大脑不休息 与人体其的他器官不同，大脑在人的一生中一直处在活动状态。从能量代谢的角度讲，肌肉在休息时的耗能几乎可以忽略不计，但在收缩运动时会消耗1000倍以上的能量。相反，大脑无论在工作还是休息时都要消耗大概身体总代谢量的20%。而在工作时的耗能水平只比休息时高5%。正是因为如此，休息时的大脑更应该被看成是一种独特的状态，而并不是简单的休息。圣路易斯华盛顿大学的Marcus Raichle等人在2001年时将这种状态 (resting-state)命名为默认模式 (default mode)，并将一些在休息状态时神经活动更高的区域组成的网络称为为默认网络 (default mode network)。这一网络中的区域的神经活动在人执行特定的任务的时候反而会下降，通常认为是负责产生自发的想法以及无目的的思考。 对于大脑的休息状态，另一个重要的发现要追溯到1995年。当时在威斯康辛医学院的Bharat Biswal等人发现在完全没有运动的休息状态，大脑左右两侧运动皮层的fMRI信号仍然会显示出很强的相关性。fMRI技术是一种无创的记录脑活动的方法，它通过测量脑血流中含氧血红蛋白和脱氧血红蛋白的比例间接地反映神经活动。这是一个非常重要的发现。因为之前虽然知道左右两侧的运动皮层在完成双手协调任务时会同时激活，但并没有人会想到人在没有动双手的时候负责控制两侧手的区域仍然会同步活动。这提示了一个大脑重要的属性。大脑中存在着自发的脑活动，而且这些自发脑活动不是杂乱无章的，而是有组织的。在接下来的一系列研究都发现，凡是已知的功能相关的脑区之间，在静息态时也都会显示出很强的相关。这一组组相互关联的区域就组成了不同的脑功能网络，比如视觉网络、运动网络和注意网络等等。这种使用静息态fMRI数据分析大脑功能网络的技术目前正日趋流行，而且是当前美国的人脑连接组项目(human connectome project)的基础技术之一。 既然休息时的脑活动已经能反映大脑的网络结构，那么，大脑活动时的状态又会有什么差别呢？大脑可以大致的分为两个系统：一个是之前提到的默认网络系统；另一个是负责各种具体任务的区域的集合，通常被称为任务正网络。这两个网络的神经活动是负相关的：一个网络的活动升高，另一个网络的活动...

虽然短期内没有发Nature或Science的可能，但还是不妨仔细研究一下发表在上面的fMRI/PET论文。这样既有利于回顾历史上的重要研究，也能看出一些脑成像研究的发展趋势。 文章主要是我手动从Pubmed搜集的所有发表在Nature和Science上发表的文章。借助云端文献管理软件Mendeley，我分别建立了两个小组来分享发表在 Nature 和 Science 上的脑成像文章。文章主要以fMRI和PET为主，也有少量的TMS研究。 这么多文章，一篇一篇看过去也是很有趣的。不过把这些文章整理一下，也可以找到一些有趣的趋势。比如，下图就是我统计的各年发表在Nature和Science上文章的数量。 从中可以看出，Nature中fMRI/PET文章发表的高峰在2000年左右，Science的高峰在2008年左右。而在近年，两个期刊发表的文章数量都有下降趋势。这应该不是fMRI文章发表数量降低导致。因为在Pubmed搜索"functional magnetic resonance imaging"，可以看出相关fMRI文章的数量是一直上升的。可能是近年来有重大突破的文章越来越少了吧。 最后是根据Google Scholar引用数据统计出Nature和Science分别引用最高的10篇fMRI/PET文章 (序号后的数字表示引用数)： Nature 1. 2233 Petersen SE, Fox PT, Posner MI, Mintun M, Raichle ME, 1988. Positron emission tomographic studies of the cortical anatomy of single-word processing. Nature 331(6157):585-9. 2. 2179 Drevets WC, Price JL, Simpson JR Jr, Todd RD, Reich T, Vannier M, Raichle ME, 1997. Subgenual prefrontal cortex abnormalities in mood disorders. Nature 386(6627):824-7. 3. 1604 Cohen JD, Perlstein WM...

今天的大新闻，pubmed开放了摘要的评论功能 http://t.cn/zRxTxkE 。看来学术界真要进入发表后评审的阶段了么？目前只有得到过NIH和Wellcome资助的研究者可以评论并看到评论，期待着全面开放的一天。 婴儿六个月时对数量的感觉可以预测学前数学能力 http://t.cn/zRx0x0f Science 睡眠的作用是清理脑细胞之间的垃圾 http://t.cn/zRV8z2d 这个网站专门搜集学术期刊里画得失败的图 orz http://t.cn/zRVUeub Nature出版集团推出了开放数据期刊Scientific Data http://t.cn/zT47geT 真正的吃货，用MRI来研究... 如何做做pork pie... http://t.cn/zRU4mfe 电刺激腹外侧前额叶改变对社会规范的遵从 http://t.cn/zRAonty 。Fehr的文章，也发表在science。 读文学小说可以提高理解他人的能力，Science的文章啊 http://t.cn/zRAopkD 。 学术水平越差的教授会在自己的主页和邮件签名里列出越多的头衔 http://t.cn/z8eo67k 通常打哈欠是会传染的，这和人的移情能力有关，所以孤独症的小朋友就不会被别人的哈欠传染了... http://t.cn/z8gIP7Y 为什么人们喜欢听悲伤的歌曲 http://t.cn/z8d8hjS 游戏年龄与内嗅皮层，海马和是皮层体积成正比 http://t.cn/z8dQYO0 最早的平均脸研究是大神高尔顿做的。他发明了合成肖像技术，用多次曝光的方法把不同人脸模糊平均。他用这种技术研究了很多问题，比如不同人种的基因表现型，罪犯、病人的面部特征等。当时的nature文章 http://t.cn/z8rYmCQ 。100多年后，平均脸研究又火了起来，因为有研究发现越平均的脸越漂亮。 Science采访Tania Singer http://t.cn/z8ufD2I 共情、大脑、冥想、仁慈，世界会更好吗？ 学会了骑自行车就永远不会忘吗？复杂运动协调能力训练的10年追踪研究 http://t.cn/z8ne7KO ...... 物理温暖和社会温暖的共同神经机制 http://t.cn/z8...

年初Google宣布关闭Reader，昨天正式关闭。而且Google迫不及待的要在7月15日后删除所有数据，看来之前说Reader关闭是由于隐私原因是有道理的。虽然还有很多替代产品可以使用，但不得不承认订阅阅读的时代已经过去了。RSS被社交网络拍在了沙滩上。 我之前是Google Reader的重度用户。Google Reader的关闭也正好让我思考和改变网络阅读的习惯。在我之前的阅读列表中大概有四类内容：朋友的博客、学术博客、学术期刊更新和门户网站新闻聚合。朋友的博客大部分已经停止更新。而还维持更新的朋友，现在也都会上微博等社交网络。这就意味着，追踪个人博客已经不需要RSS。类似的还有学术博客，在twitter上follow几个活跃的博客作者，基本上可以追踪到相关领域的主要博客内容。而对于门户网站的新闻聚合，对我来说早已是鸡肋。目前我大部分新闻来源也都来自于微博等社交网络。在将Google Reader内容导入到Digg Reader时，我直接把整个news文件夹全部删除了。总之，社交网络作为一种完全不同的网络阅读方式，已经代替了大部分的RSS阅读功能。 而唯一还需要坚持使用RSS的是学术期刊的更新。因为对于学术期刊至少要逐条阅读标题，因此无法依赖于人肉排序推荐，而只能使用RSS阅读。 也许Google是对的，人们获取信息的更有效的方式是通过人与人之间的关系。 而像RSS一样的百科全书式阅读方式其实应用范围非常有限。除了做学术，已经没有市场了。

Nicolas Guéguen大叔的街头准实验研究，实验设计很有意思。 @Synge 晴天时笑容更容易传染 http://t.cn/zHTyCJQ 深夜档：鸡为什么没有鸡鸡？ http://t.cn/zHOFIC1 母乳喂养的婴儿大脑白质发育更好 http://t.cn/zHOiofu 这个研究很巧妙。是通过神经元DNA中C14的比例来估计是否是新产生的神经元，而C14来自于上世纪五六十年代的核试验... Science的报道讲的很清楚 Atomic Bombs Help Solve Brain Mystery http://t.cn/zHOSpRR @Synge 成年人每天产生700个新神经元 http://t.cn/zHOGno0 Attention, Perception和Psychophysics and Perspectives on Psychological Science开始接受一种新的文章类型Registered Replication Reports http://t.cn/zHpERbg 绝食可以提升认知功能以及大脑结构 http://t.cn/zHCOISB 今天science上的一篇文章使用全基因组相关研究的方法找到了与教育程度相关的基因 http://t.cn/zHXRz2e 。 饶毅小组的实验表明，五羟色胺 (Serotonin )控制改变小鼠的性取向 http://t.cn/zHJKZLm 。他们打算研究人类吗？ 一哥们喝醉酒酒精中毒，从急诊室出来后到洗手间喝了一瓶洗手液，然后死了。这个案例说明，洗手液可能是有毒的... Death Caused by Ingestion of an Ethanol-Based Hand Sanitizer. http://t.cn/zHJo2qt 对澳大利亚1000万人医疗数据的分析发现，CT扫描可能增加患癌症的风险。CT扫描后患癌症的概率增加24%。如果是儿童时期进行扫描，风险更高 http://t.cn/zH4Vx9l 。 招被试时如果说有现金报酬所招到的被试数，是只说希望被试帮助进行研究找到的被试数的三倍。被试参加实验主要是为了钱 http://t.cn/zHLu1Nc 。 最近阴谋论的研究很流行嘛，量表都出来了 http://t.cn/zH...

        上一篇 博客 讲了1976年发表的第一篇PET脑成像研究。随后使用PET测量脑血流和氧/葡萄糖代谢的技术不断成熟，但直到1988年第一次使用PET研究大脑功能，却等了十多年。但在这十年里，却出现了一篇文章试图用PET的相关性研究大脑区域间的功能联系。这个想法现在不足为奇，但这篇文章发表在1984年，最初看到时确实让我很惊讶。         说到研究大脑区域之间的联系，长久以来只能采用染色的方法。但这样的方法无法在活体上完成，特别是无法研究人。随着PET技术的出现，美国国立老化研究所的Barry Horwitz等人就想到了使用它来研究大脑区域间的“功能”联系。他们用FDG-PET测量了40名被试大脑葡萄糖代谢率的分布图。他们的逻辑很简单，如果两个脑区间存在功能上的联系，那么它们的葡萄糖代谢水平就会存在相关。如果一个人的脑区A的代谢水平高，那么他的脑区B的代谢水平也可能更高；而如果另一个人的脑区A的代谢水平低，那么他的脑区B的代谢水平也可能更低。 Horwitz等使用的大脑分区         虽然想法看起来说得通，但可以想象当时会遇到很多困难。因为要做不同脑区被试间个体差异的相关性，这就需要一个比较大的被试量。考虑到早期用两三名被试的数据就可以发Nature，这篇文章使用了40名被试，在当时已经是一个超大的样本了。另外，现在常用的一个大脑标准空间——Talairach坐标系——要等到1988年才发表，如何将不同被试大脑图像对应到一起也不是一个简单的问题。这篇文章的作者自己手画定义了59个大脑区域 (如上图)。看起来大概是简单的用平行线将大脑等分，因此空间上的分辨率和准确性都不高。 大脑各区域间的相关矩阵         虽然方法简陋，但是研究还是得出了一些看起来有效的结果，即已知有功能联系的脑区之间存在比较高的代谢率的相关性。上图画出了59个脑区之间的相关矩阵。与现在可以简单的用MATLAB画出彩色的相关矩阵相比，这张图看起来十分简陋，甚至可能是在坐标纸上手画出来的。图中+号表示显著的正相关，o表示显著负相关。从图中可以看出，额叶 (FRON)和顶叶 (PAR)区域间有很多...

1976年British Journal of Radiology上发表了世界上第一篇人类脑成像研究。实验者向扫描室空气中注入含有放射性的氧15的氧气，然后使用正电子发射计算机断层扫描（Positron emission tomography, PET)拍摄大脑中氧15的分布 (文章中真的用了camera这个词)。下图就是第一幅正式发表的脑成像图像。 随后的10年里，使用PET测量脑代谢和血流的技术不断成熟。出现了一些研究病人大脑代谢或血流病变的文章。但直到1986年，Peter Fox等人通过PET测量被试观看图片时的脑血流变化来定位人类的视觉皮层，才开始了真正意义上的大脑功能成像研究。 感谢Twitter上的 Matt Wall ‏@m_wall 提供的信息。感谢微博上的陈坚伯伯和ZSH帮忙下载全文。 Jones, T., Chesler, D., & Ter-Pogossian, M. (1976). The continuous inhalation of Oxygen-15 for assessing regional oxygen extraction in the brain of man British Journal of Radiology, 49 (580), 339-343 DOI: 10.1259/0007-1285-49-580-339