实验名称:磁共振成像实验大脑扫描原理


所属课程 

普通心理学、认知神经科学导论

实验原理 

(1) 当脑神经活化时,其附近的血流会增加来补充消耗掉的氧气;

(2) 当去氧血红蛋白含量增加时,T2加权像信号减低。

实验目的 

通过虚拟脑成像扫描切片操作,让学生反复体验,观察不同切片下的大脑成像图,提高学生的直观经验,通过对不同切片的大脑成像原理的可视化展示,加深学生对脑功能成像实验的理解,同时理解大脑结构与功能的对应关系。

实验方法 

本系统通过交互动画的形式,以1mm厚的切片精度对大脑结构与功能进行逐层展示,让学生直观形象地理解大脑的结构与功能。学生在实际的操作中,可以直观地看到大脑不同切片的成像图形,并建立大脑结构分区和认知功能的对应关系。

左侧为大脑立体结构图,学生在认识和掌握解剖脑区及其对应的认知功能,以及理解不同切片厚度下对大脑功能进行扫描的原理,通过大脑模型演示等传统教学都很难实施。右侧显示了虚拟大脑功能核磁共振成像的扫描原理。

虚拟界面的功能与操作说明:

1)切换大脑切片位置的方法:通过左下角的大脑侧面示意图,黄线表示扫描时的大脑切片位置;在左侧边栏切面图点选;通过改变上方的数字选择切片位置。

2)显示选项:通过选择上方的颜色图示、脑区名称等,可以改变显示方式。

3)放大和缩小显示:点击右上方的“+”图标,可以对显示的图形放大,点击“-”图标缩小。放大和缩小的显示范围是切片厚度为1-3mm。

4)查看大脑的结构与功能对应关系,鼠标移动至中间的大脑图,相应位置就会显示出该脑区的名称和功能。

5)打印输出功能,点击“print”,选择颜色和名称标识的显示与否,可以对当前查看的切面图输出打印。


实验结果与分析

该虚拟仿真系统,能深入大脑内部的扫描切片细节,提高学生对脑功能成像实验的真实感,对实验原理的深刻理解,作为现实实验的形象展示。通过交互式的方式,让学生自主探索,增加了学生的学习兴趣,有效提高了实验教学效果。

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