实时fMRI神经反馈训练的实施方案

本实验的总体目标是实现对人脑中神经可塑性机制的局部控制，利用实时功能磁共振成像的神经反馈技术。神经反馈训练有望通过改变特定脑区的突触电位来对抗神经系统疾病，且无需使用药物或侵入性外科手术干预。

该技术的主要优势在于，受试者能够以系统化的方式内源性地调节局部脑活动。用于改变局部脑活动的策略可被转化应用于智能手机、平板电脑等普及化的平台，从而实现简便的家庭化解决方案。脑连接中的异常突触电位与多种神经系统疾病相关，包括自闭症、创伤性脑损伤、帕金森病以及前庭系统疾病。

反馈基于与神经元活动相关的化学动力学变化，因此时间分辨率较差，使得某些受试者的训练更加困难。由于脑区的过度活跃通常是耳鸣患者的表现，该方法旨在教会受试者下调目标脑区的活动。首先，将磁共振成像（MRI）设备的TR触发输出连接至刺激用电脑，然后调整磁共振兼容显示器的位置，使其可通过固定在头部线圈上的镜子被受试者清晰看到。

接下来，让受试者仰卧在扫描仪的检查床上。将耳机戴在受试者头部，并确保耳朵被完全覆盖。然后，要求他们将头部保持在头部线圈内。

将头部线圈的上部固定到位，并将镜子安装到头部线圈上。将反应装置放置于受试者手中。接下来，标记受试者鼻根相对于扫描仪的位置，并将该标记点移至磁共振成像（MRI）孔径中心位置。

最后，确认受试者能够通过镜子看到整个显示内容。首先，在MRI检查室内向受试者说明任务指令。随后，按下MRI扫描仪的扫描按钮，开始同步呈现听觉刺激并采集数据。

使用梯度回波MRI脉冲序列采集全脑平面回波图像。接下来，采用多变量统计方法计算激活图，并将激活图叠加到平均fMRI图像上，以确定后续神经反馈所用信号的脑区来源。然后，通过切片滑动条浏览各切片，寻找在fMRI数据中可见的解剖标志，例如侧脑室前角下表面。

使用阈值滑动条对激活图进行阈值化处理，以显示在目标区域内功能定位过程中激活最显著的体素。最后，使用鼠标左键选择位于目标区域内且激活强度高于所选阈值的单个体素，将其添加至感兴趣区域（ROI）。首先，指导受试者执行正念任务，以引导其大脑活动趋向预期状态。

在耳鸣示例中，指导受试者将注意力从听觉系统转移到其他感觉系统，以降低听觉活动。在呈现反馈之前为实现数据标准化，指导受试者在扫描开始时跟随屏幕上显示的倒计时进行放松。随后，按下磁共振成像仪上的扫描按钮，同步启动刺激呈现与数据采集，并以与功能定位扫描相同的方式采集回波平面图像。

随后，视觉呈现一个倒计时计时器和空白的反馈显示界面。接下来，通过温度计样式的柱状图显示当前反馈信号，其中柱体的高度与从选定盒状细胞中测得的信号成正比。然后，在反馈显示界面上叠加指示，要求参与者放松，或升高、降低温度计柱状图的高度。

最后，神经反馈会话结束后，引导患者离开扫描仪。这些结果表明，在14天内进行的五次独立会话中，每次会话包含五轮、每轮6分24秒的神经反馈训练，左侧背外侧前额叶皮层（DLPFC）的调控能力显著增强。此外，功能性磁共振成像神经反馈训练（fMRI NFT）结合正念呼吸注意训练（MBAT），可在脑活动中产生局部变化，这些变化局限于目标脑区，不会影响工作记忆网络的上游或下游脑区组件。

一旦掌握，使用该技术的单次训练会话最短可在20分钟内完成。在实施该操作时，需仔细选择神经反馈的目标脑区。在该操作前后，还可进行其他方法，如弥散张量成像、磁共振波谱分析、动脉自旋标记和行为学测试，以进一步深入了解神经可塑性变化。

观看本视频后，您应能充分了解如何利用实时功能磁共振成像进行神经反馈训练。请务必注意，与磁共振成像相关的磁场可能带来严重的安全问题，因此必须始终进行适当的安全筛查。