SPM/雙狀態DCM
雙狀態DCM [1] 是對fMRI中DCM標準神經元模型的擴充套件。而DCM中的標準神經元模型將每個區域的活動表示為單個量，雙狀態DCM在每個區域都有一個抑制性和興奮性神經元群體。這給出了每個區域內固有連線的明確模型，並且被採用以比原始模型更合理且更不受約束。雙狀態DCM施加了正性約束 - 區域之間的所有連線都是興奮性的，這符合真實皮層層次結構的組織，其中長距離連線是穀氨酸能的。憑藉這些更豐富的動力學，雙狀態DCM 可能會更好地擬合 fMRI 資料。此外，抑制性和興奮性群體增加了模型的穩定性，允許放寬連線的先驗，這也可能提高模型解釋資料的能力。
該模型（見圖）涉及每個區域的興奮性 (E) 和抑制性 (I) 群體之間的迴圈連線。從 E 到 I 有一個興奮性連線，表示為 EI，從 I 到 E 有一個抑制性連線，表示為 IE。E 和 I 上有抑制性自連線，分別稱為 SE 和 SI。區域之間的連線 (EE) 連線每個區域的興奮性群體。在它在 SPM12 中的當前實現中，分配給這些連線的值是在將模型擬合到資料時估計的（EE 和 IE），或者具有固定值（EI、SI、SE；見下表）。EE 外部連線基於 A 矩陣的非對角線（如果有調製輸入 B 則加上），而 IE 自抑制連線從 A 矩陣的對角線獲取其值（如果有調製輸入 B 則加上）。
| 連線 | 描述 | 值 |
|---|---|---|
| IE | 固有抑制性到興奮性 | 估計 |
| EE | 外部興奮性到興奮性 | 估計 |
| EI | 固有興奮性到抑制性 | 1 |
| SI | 固有自抑制（抑制性） | 1 |
| SE | 固有自抑制（興奮性） | 0.5 |
為了使某些連線始終具有正效應，而另一些連線始終具有負效應，連線的引數（A 矩陣）和調製輸入（B）是對數縮放參數，它們會增加或減少先驗值。
區域間 EE（興奮性到興奮性）連線強度計算如下
其中 是時間 t 時一對區域 i 和 j 之間的連線強度（在 A 和 B 矩陣中求和）。
抑制性自連線 IE 以相同的方式進行轉換，但它們始終為負，以確保穩定性
因此，A 矩陣和 B 矩陣中的值縮放先驗連線強度，1/8Hz。A 矩陣和 B 矩陣中區域間連線的值為 0，相當於 1/8 * exp(0 + 0) = 1/8Hz 的連線強度。自連線的值為 0，將給出 -1/8 * exp(0+0) = -1/8Hz。
這意味著為了檢查模型估計的結果，首先應該取 A 和 B 矩陣的指數，即 exp(DCM.Ep.A) 或 exp(DCM.Ep.B)。（如果使用 GUI 中的“檢視”工具，則會自動執行此操作。）得到的結果是一個縮放因子，它縮放先驗。值為 1 表示沒有影響，大於 1 的值表示比先驗更大的振幅影響，小於 1 的值表示比先驗更小的振幅影響。C 矩陣中的值以 Hz 為單位。
以下是一些關於如何解釋引數的更多示例。
區域間連線 exp(DCM.Ep.A(i,j)) 大於 1，意味著區域 j 對區域 i 的興奮性影響大於先驗值（1/8Hz）。小於 1 的值意味著興奮性影響小於先驗值。
自連線 exp(DCM.Ep.A(i,i)) 大於 1，意味著區域 i 的自抑制比先驗值（-1/8Hz）更強（更負）。小於 1 的自連線意味著區域 i 的自抑制比先驗值更弱（更不負）。
如果估計的引數 exp(DCM.Ep.B(i,i)) 大於 1，則表示任務導致區域 i 的自抑制增加。相反，如果該連線上的值小於 1，則表示任務導致自抑制減少。
如果區域間連線上的估計引數 exp(DCM.Ep.B(i,j)) 大於 1，則表示任務導致從區域 j 到區域 i 的連線強度增加。如果該值小於 1，則表示任務導致該連線減弱。
SPM12 中的模型實現（此處描述）與 Marreiros 及其同事在原始科學論文中[1]的描述存在一些差異。在論文中，所有可能的興奮和抑制狀態之間的內在連線都被調節和顯式估計。因此矩陣 A 和 B 的大小為 [2xm,2xn]，而不是 [m,n]。這種實現沒有在 SPM 中採用，目的是為了允許與其他單態和非線性 DCM 選項進行更直接的模型比較 (BMS)。如上所述，該軟體使用一種簡化的方案，其中 B 矩陣上的自連線上的估計引數大於 1 會導致 IE 內在抑制到興奮連線，因此任務會導致該區域的自抑制增加。