第3期 雷旭等：睡眠的同步EEG-fMRI研究述评 449 例如P300成分会变为具有相似认知功能的P450 现提供了睡眠研究的新选择。数据处理及融合技 成分(Colrain&Campbell,2o07)。由于受限于EEG (Lei,Qiu,Xu,Yao,2010;Lei,Ostwald,et 技术的空间分辨率，该方面的研究通常无法对睡 al.,2011:Lei.Xu,et al.,2011:Valdes-Sosa et al.. 眠相关的精细解剖结构进行深入探讨。 2009)的发展使同步EEG-fMRI可对睡眠时相进行 睡眠神经成像借助于功能磁共振(functional 分级。如图1所示，目前已有成熟的同步EEG-MRI magnetic resonance imaging,fMRI)等技术，可对 记录系统(Duyn,2012,Laufs,Daunizeau,Carmichael,, 全脑血氧代谢进行无创记录。近年来fMRI以其 &Kleinschmidt,.2008,雷旭，2011)。EEG电极帽通 毫米量级的空间分辨率帮助人们找到了睡眠的关 过带式电缆连接到磁谐放大器，该放大器采用电 键性解剖结构Nofzinger,,200S)。对于NREM睡眠， 池供电将放大的数据通过光纤传输到扫描室外的 其关键结构包括缝际核、孤束核、视前区和前脑 光电转换器，光电转换器通常需接收来自同步盒的 基底部，而REM睡眠的关键结构则是桥脑、蓝斑、 MRI时钟信息以实现对伪迹的更好去除。经数字化 外膝体和延脑。基于大样本的fMRI研究有利于我 后EEG、肌电(Electromyography,.EMG)、眼电 们深入探讨睡眠障碍相关的脑机制(Dang-Vu et al., (electrooculogram,EOG)等信号传到电脑中输出。 2007)。但受限于时间分辨率，目前基于MRI的睡 2睡眠的同步研究 眠研究通常探讨几分钟内的平均脑活动(Maquet,. 2000),无法区分特定睡眠状态下脑的活动特征。 同步EEG-fMRI兼有EEG的高时间和fMRI 能够在高强磁场中工作的磁谐EEG系统的出 的高空间分辨率。在实际操作中结合数据融合技 MRI总控 扫 室 带式电缆 放大器 直流电池 MRI扫描仪 光纤 光电 fMRI EEG显示 转换器 显示与储存 去噪，储存 图1同步EEG-fMRI系统的结构简图。被试头表的EEG电极通常采用双绞线方式连接：电极帽和放大器间采用带 式电缆连接：磁谐放大器置于扫描仪的末端采用电直流电池供电：一个连接到MRI总控的同步盒可以让EEG数据采 集时钟与MRI扫描时钟同步。第 3 期 雷 旭等: 睡眠的同步 EEG-fMRI 研究述评 449 例如 P300 成分会变为具有相似认知功能的 P450 成分(Colrain & Campbell, 2007)。由于受限于 EEG 技术的空间分辨率, 该方面的研究通常无法对睡 眠相关的精细解剖结构进行深入探讨。 睡眠神经成像借助于功能磁共振(functional magnetic resonance imaging, fMRI)等技术, 可对 全脑血氧代谢进行无创记录。近年来 fMRI 以其 毫米量级的空间分辨率帮助人们找到了睡眠的关 键性解剖结构(Nofzinger, 2005)。对于 NREM 睡眠, 其关键结构包括缝际核、孤束核、视前区和前脑 基底部, 而 REM 睡眠的关键结构则是桥脑、蓝斑、 外膝体和延脑。基于大样本的 fMRI 研究有利于我 们深入探讨睡眠障碍相关的脑机制(Dang-Vu et al., 2007)。但受限于时间分辨率, 目前基于 fMRI 的睡 眠研究通常探讨几分钟内的平均脑活动(Maquet, 2000), 无法区分特定睡眠状态下脑的活动特征。 能够在高强磁场中工作的磁谐 EEG系统的出 现提供了睡眠研究的新选择。数据处理及融合技 术(Lei, Qiu, Xu, & Yao, 2010; Lei, & Ostwald, et al., 2011; Lei, & Xu, et al., 2011; Valdes-Sosa et al., 2009)的发展使同步 EEG-fMRI 可对睡眠时相进行 分级。如图 1 所示, 目前已有成熟的同步 EEG-fMRI 记录系统(Duyn, 2012; Laufs, Daunizeau, Carmichael, & Kleinschmidt, 2008; 雷旭, 2011)。EEG 电极帽通 过带式电缆连接到磁谐放大器, 该放大器采用电 池供电将放大的数据通过光纤传输到扫描室外的 光电转换器, 光电转换器通常需接收来自同步盒的 MRI 时钟信息以实现对伪迹的更好去除。经数字化 后 EEG 、肌电 (Electromyography, EMG) 、眼电 (electrooculogram, EOG)等信号传到电脑中输出。 2 睡眠的同步研究 同步 EEG-fMRI 兼有 EEG 的高时间和 fMRI 的高空间分辨率。在实际操作中结合数据融合技 图 1 同步 EEG-fMRI 系统的结构简图。被试头表的 EEG 电极通常采用双绞线方式连接; 电极帽和放大器间采用带 式电缆连接; 磁谐放大器置于扫描仪的末端采用电直流电池供电; 一个连接到 MRI总控的同步盒可以让 EEG数据采 集时钟与 fMRI 扫描时钟同步