[发明专利]一种fMRI脑环路的音乐调制脑可塑性效果的预测方法

说明书

本发明公开了一种fMRI脑环路的音乐调制脑可塑性效果的预测方法，包括以下步骤：S1、进行认知筛查，采集认知功能正常的被试者的静息态磁共振以及结构磁共振数据和认知测验评分；S2、对被试者进行为期8周的音乐干预训练；S3、对训练后的被试者进行认知功能评测；S4、根据改变量的第三四分位数将所有被试分为有效干预组和无效干预组，将分类结果作为被试者的标签；S5、训练预测模型。本发明通过结合脑功能连接、音乐干预和认知评估发现音乐干预对认知功能的改善效果的好坏与以脑岛为核心的脑连接环路有关，第一次提出针对脑疾病开展音乐干预治疗时，干预前评估脑岛环路的功能连接特征有助于预测干预的有效性，为音乐干预的应用提供了新的视角。

技术领域

本发明属于图像处理技术领域，特别涉及一种fMRI脑环路的音乐调制脑可塑性效果的预测方法。

背景技术

脑可塑性是人类大脑具有根据外界环境和训练的作用下塑造脑结构和功能的能力。近年来全球老龄化现象加剧，其中脑老化是认知功能下降和行为障碍的最大的已知危险因素。因此，延缓老年人认知功能的下降是老化研究中非常重要的一部分。而从脑可塑性出发来延缓认知功能下降是一个可行性较高的方法。对大脑进行长期的专项干预或训练有利于改善专项的认知功能。

近些年来非药物无创干预治疗受到广泛的关注(例如有氧训练，认知训练，音乐干预治疗等)。其中音乐干预治疗已经在急慢性神经、躯体疾病患者的非药物治疗和康复中发挥着重要作用。有研究表明它在认知、情绪和行为障碍方面具有有效性。音乐可以在情感上把个体联系在一起并可以改变我们的生理行为、情绪和主观时间感知。此外，音乐干预具有无创性，无副作用且不要求昂贵的训练，因此可以轻松且成功的实施。研究发现听莫扎特可以暂时增强人类的时空推理能力，而其他形式的音乐在短期内同样有效。同样，有研究已经广泛而持续地检验了听音乐和音乐疗法对痴呆、焦虑和精神分裂症患者的认知效果。一项荟萃分析指出，对老年人进行音乐干预训练可以起到对认知功能有利的效果。这些音乐效应的发现为研究音乐对人类的影响打开了新的视角。而音乐干预对于认知功能的影响可能涉及到共享的音乐认知结构和语言处理功能，但是其对大脑的潜在作用机制仍不清楚。因此，部分研究开始结合功能磁共振和音乐干预来共同探讨音乐干预的作用机制。一些对于精分患者的研究指出，音乐干预后，精分患者中与情绪和感知觉运动相关的脑功能回路得到改善，且岛叶内功能连接增加。同样，在关于纤维肌痛症患者中发现音乐治疗后脑岛和默认模式网络的功能连接增加。而在阿尔兹海默症患者的研究中显示音乐干预后，右侧角回和左侧舌回的激活增加。综上，音乐干预对大脑功能环路是存在一定的改善作用。但研究同样发现音乐干预治疗也具有一定的个体差异，对某些被试音乐干预并不能起到积极的影响，我们猜测这可能是由于某些个体中与音乐处理相关的脑环路已经受到不可逆的损伤。而脑岛很可能是这个脑环路中的关键节点，因为脑岛不仅参与整合认知任务和情绪，也参与躯体感知觉的整合，同时还参与情绪和内部感受的交互影响的处理。因此，我们推测脑岛与高级皮层之间的脑环路连接越好，音乐干预效果越好。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种结合脑功能连接、音乐干预和认知评估来研究干预前以脑岛为核心脑连接环路的强弱对音乐干预效果的影响，为延缓认知老化提供了新的视角的fMRI脑环路的音乐调制脑可塑性效果的预测方法。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种fMRI脑环路的音乐调制脑可塑性效果的预测方法，包括以下步骤：

S1、进行认知筛查，采集认知功能正常的被试者的静息态磁共振以及结构磁共振数据和认知测验评分；

S2、对被试者进行为期8周的音乐干预训练；

S3、对训练后的被试者进行认知功能评测；

S4、计算所有被试者干预前后的行为评分的改变量，根据改变量的第三四分位数将所有被试分为有效干预组和无效干预组：改变量大于及等于第三四分位数视为有效干预组，其他的视为无效干预组，将分类结果作为被试者的标签；

S5、训练预测模型，包括以下子步骤：