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Multimodal methods to help interpret resting-state fMRI

静息状态功能磁共振成像 功能磁共振成像 血管运动 神经科学 同步脑电与功能磁共振 功能连接 大脑活动与冥想 血液氧合 脑血流 功能成像 计算机科学 脑电图 心理学 医学 血流 心脏病学
作者
Xiaoqing Zhou,Yuanyuan Jiang,Weitao Man,Xin Yu
出处
期刊:Elsevier eBooks [Elsevier]
卷期号:: 207-235
标识
DOI:10.1016/b978-0-323-91688-2.00007-2
摘要

Resting-state fMRI (rs-fMRI), mainly based on the blood‑oxygenation-level-dependent (BOLD) mechanism, has been widely used as a noninvasive, global functional connectivity mapping tool. This global mapping scheme presents a unique advantage in cross-scale brain functional studies. However, the low-frequency fluctuation of the rs-fMRI signal is indirectly coupled with neuronal oscillation; the underlying neuro-glio-vascular (NGV) signaling of which leads to varied sources contributing to the designated functional connectivity based on rs-fMRI. Based on the emerging neurotechniques for animal studies, there is an increasing trend to apply multimodal methodologies, e.g., electrophysiological recording (ephys), two-photon microscopy (2-PM), fiber photometry, with simultaneous fMRI to decipher the cellular and vascular origin of rs-fMRI. In this chapter, we introduce how advanced multimodal fMRI methods are developed and used to elucidate NGV signaling events, e.g., gamma frequency oscillation of EEG signal, vasomotion, astrocytic activity, contributing to rs-fMRI signal fluctuation. Also, we highlight non-BOLD rs-fMRI measurements, e.g., cerebral blood volume (CBV) and cerebral blood flow (CBF), and alternative methods, e.g., functional ultrasound (fUS) and functional optoacoustic (fOA), to better interpret the functional connectivity measured using rs-fMRI.

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