sLORETA概述

目前，脑源定位的技术方法很多，如：fMRI技术、PET技术，但是这些技术都各有利弊，PET技术需要在体内注入少量的放射性物质然后再成像。fMRI的空间分辨率较高，但是时间分辨率较低，其时间分辨率较低主要受神经活动所产生的生理变化过程需要一定反应时间限制。当大脑执行一定的认知功能活动时，需要消耗一定的能量，动脉血管和毛细血管中的氧合血红蛋白要脱氧进行氧化作用供大脑能量消耗来维持认知任务，脱氧血红蛋白会暴露出带电荷的铁离子，在磁场的作用下可以被检测到，这就是fMRI工作的基本原理。但是这个过程取决于局部血管的血流动力学特征以及氧合血红蛋白脱氧化学变化时间的长短。因此，fMRI的时间分辨率主要取决于生理动力学而非获取图像的速率。而且fMRI和PET这两种技术测试的费用都非常昂贵，不便于一般学者们的科学研究。

我们知道，EEG记录具有较高的时间分辨率，那么我们可以利用记录的EEG数据来推断神经活动的发生源。标准化低分辨率脑电磁断层扫描成像技术（standard low resolution brain electromagnetic tomography，sLORETA）可以利用头皮记录得到的EEG数据通过逆运算（inverse solution）来求解推断大脑皮质内神经元活动发生源。尤其在一些运动实验设计中不能够使用fMRI和PET技术时，sLORETA就成为一种探测脑活动源非常好的技术手段。而且sLORETA在探讨各种神经中枢机制中已经得到了广泛的应用。

sLORETA是一种脑功能性成像技术，这种方法主要依靠生物电发生器和容积导体的数学模型来计算神经元发生器的位置。除了sLORETA之外，目前还有一些相似的研究方法。例如，BESA、ST-MAP、MUSIC等。有些学者将这些方法进行了比较，发现各有优点，但是相比较而言sLORETA在推断大脑神经活动发生源方面以零误差的特点备受青睐。我们通过脑电仪记录到的头皮电位实际上是同步化突触后电位的总和，这种突触后电位通常发生在一群锥体细胞处。sLORETA技术能够确定这些高度同步化突触后电位的三维空间位置，正如在Pascual-Marqui最初的论文数学公式中提到的，sLORETA通过逆运算方法逆推EEG数据的三维线性解。sLORETA解是规定在一个3层球形头模型内计算的，这3层头模型结构包括头皮、颅骨以及脑室，而这些结构全部被数字化在一个152人平均的MRI脑图谱上，这个脑图谱是在加拿大蒙特利尔神经生物学研究所（Montreal Neurological Institute）扫描完成，简称MNI152。其中脑室被严格限制在一个与Talairach概率脑图谱匹配的头模型的皮层灰质区域内。这个脑室数字化成6239个立体像素，这些立体像素的分辨率为5mm（这也是低空间分辨率的由来），每一个立体像素点代表三维空间网格中的一个值，这个值就是标准化电流密度。实际上，每一个立体像素包含一个等效电流偶极子，这个等效电流偶极子还可以分解成空间三个方向XYZ的电流偶极子。这个头模型的反解是利用电位导程电场使用边界元法（Boundary element method）应用在MNI152模板上计算得出的。头模型的电极坐标位置是以10-20，10-10以及10-5系统为基准。由于EEG数据具有较高的时间分辨率，所以能够探测到刺激发生后脑活动瞬间发生变化的位置。

在http：//www.uzh.ch/keyinst/loretaOldy.htm 中有对sLORETA方法的详细介绍：sLORETA软件可以在互联网上免费获取（http：//www.uzh.ch/keyinst/loreta.htm）。这个sLORETA方法是一种标准化独立的、三维分布的、线性的最小模逆运算法。标准化这种特殊形式使得sLORETA的应用赋予了断层扫描技术对测试脑源精确定位的属性，尽管空间分辨率比较低，但是它产生了具有精确位置的标准化电流密度图像。它的精确性以及零误差特性已经得到了证明，即使出现测量噪音和生物噪音时sLORETA也能精准地定位。在抗噪声方面sLORETA要比以前的版本LORETA更胜一筹。在与一些EEG/fMRI联合研究以及癫痫病例的EEG定位研究已经证明了sLORETA方法的合理性和准确性，都发现了其定位精准的特性。