Functional near-infrared imaging using the phase of hemodynamic oscillations
使用血流动力学振荡相位的功能性近红外成像
基本信息
- 批准号:8094914
- 负责人:
- 金额:$ 7.45万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:
- 财政年份:2011
- 资助国家:美国
- 起止时间:2011-03-01 至 2013-01-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:AffectAreaBase of the BrainBlood VesselsBlood VolumeBrainBrain imagingCerebrovascular CirculationCerebrumCharacteristicsCognitiveCouplingData AnalysesData SetDependenceDevelopmentFrequenciesFunctional ImagingFunctional Magnetic Resonance ImagingGoalsHemodynamic ProcessesHemoglobinHomeostasisImageImaging DeviceLeadMeasurementMeasuresMetabolicMetabolismMethodsNear-Infrared SpectroscopyOpticsOxygenPhasePhysiological ProcessesPlayPolysomnographyProcessProtocols documentationRelative (related person)ResearchRestRoleScalp structureSensorySignal TransductionSleepSleep StagesSourceTestingTimeTissuesbasebrain tissuecraniumdetectorfrontal lobehemodynamicshuman subjectnovelnovel strategiesresponsesomatosensoryvisual motor
项目摘要
DESCRIPTION (provided by applicant): This project explores the potential of a novel approach to functional studies of the brain with near-infrared spectroscopy. We hypothesize that the phase relationship between oscillations of cerebral oxy-hemoglobin and deoxy-hemoglobin concentrations provide information about (1) the interplay of hemodynamic and oxygenation-related processes that are associated with brain activation, and (2) functional connectivity networks involving distinct cortical areas. Specifically, in this project we will perform a new analysis of data collected previously in a full-night sleep study using a novel phasor-based analysis and representation of hemodynamic oscillations. This new analysis will allow us to test the hypothesis that hemodynamic conditions associated with different sleep stages induce different phase relationship between spontaneous oscillations of oxy-hemoglobin and deoxy-hemoglobin concentrations at frequencies around 0.1 Hz (Mayer waves). We will also test the hypothesis that oxy-hemoglobin and deoxy-hemoglobin concentration changes have different relative phases depending on the cortical area activated and/or the stimulation protocol. Finally, we will perform pilot measurements to test the potential of this new phase-based method in studying functional connectivity networks in the brain. This project can lead to a novel approach to functional brain studies, and explores signals that are not accessible with functional magnetic resonance imaging, involving both paramagnetic and diamagnetic hemoglobin species.
PUBLIC HEALTH RELEVANCE: We propose a novel approach to near-infrared functional imaging based on the phase of oscillations of oxy- and deoxy-hemoglobin tissue concentrations. This approach will provide information on the spatial and temporal interplay of hemodynamic and metabolic processes occurring in resting and activated states of the brain. Such information can play a critical role in advancing the understanding of neurovascular coupling, functional connectivity, and cerebral autoregulation, all critical aspects for the development of a significant functional imaging tool.
描述(由申请人提供):该项目探讨了通过近红外光谱进行新的大脑功能研究方法的潜力。我们假设,脑氧 - 血红蛋白和脱氧血红蛋白浓度的振荡之间的相位关系提供了有关(1)与脑激活相关的血液动力学和氧合相关过程的相互作用的信息,以及(2)涉及不同皮质区域的功能连接网络。具体而言,在该项目中,我们将使用基于拟光者的新分析和血液动力学振荡的表示,对先前在整夜睡眠研究中收集的数据进行了新的分析。这种新的分析将使我们能够检验以下假设:与不同睡眠阶段相关的血液动力学条件会引起氧气血红蛋白和脱氧 - 血红蛋白浓度的自发振荡在0.1 Hz左右(Mayer Waves)之间的不同相关关系。我们还将检验以下假设:氧血红蛋白和脱氧 - 血红蛋白浓度变化的相对阶段取决于激活的皮质面积和/或刺激方案不同。最后,我们将执行试点测量,以测试这种基于阶段的方法在研究大脑功能连接网络方面的潜力。该项目可以导致一种新型的功能性脑研究方法,并探索通过功能性磁共振成像无法访问的信号,涉及顺磁性和磁磁性血红蛋白物种。
公共卫生相关性:我们根据氧和脱氧 - 血红蛋白组织浓度的振荡阶段提出了一种新的方法来实现近红外功能成像。这种方法将提供有关在大脑的静止和激活状态中发生的血流动力和代谢过程的空间和时间相互作用的信息。此类信息可以在推进对神经血管耦合,功能连接性和脑自动调节的理解方面发挥关键作用,这是开发重要功能成像工具的所有关键方面。
项目成果
期刊论文数量(0)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
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