抑郁症相关的静息态脑功能网络异常

近年来,静息态脑功能磁共振成像(resting-state functional magnetic resonance imaging, rf MRI)被大量用于揭示抑郁个体脑功能网络的异常,主要体现在默认网络、认知控制网络和情绪网络各自内部及三大网络之间交互作用方面.与正常人相比,抑郁个体默认网络内部的异常主要表现为前部功能连接增强而后部功能连接减弱,前后两部分的异常可能有着分离的模式;认知控制网络内部的异常表现为功能连接减弱;而在情绪网络内部,抑郁个体的异常主要表现为边缘系统功能连接增强以及奖赏回路功能连接减弱.抑郁症对不同网络之间交互作用的影响主要体现在各个网络代表节点之间的功能连接异常.这些功能网络之间的交互异常可能反映了抑郁个体大脑在资源分配以及信息整合两方面存在缺陷.基于当前研究存在的不足,未来研究可关注抑郁症的多维度大数据整合和个体化研究,并将抑郁症与其他精神疾病脑网络异常的共性与特异性进行比较,在更深入揭示抑郁症神经机制的基础上为临床诊断和干预提供有效的生物学标记.     

阻塞性睡眠呼吸暂停的脑影像研究：来自静息态脑电和功能磁共振的证据

阻塞性睡眠呼吸暂停(obstructive sleep apnea, OSA)是一种常见的临床睡眠障碍,表现为上呼吸道在睡眠时反复阻塞,并导致睡眠片段化、间歇性低血氧等症状。本文回顾了针对OSA患者的静息态脑成像研究,包括静息态脑电(electroencephalography, EEG)和静息态功能磁共振成像(functional magnetic resonance imaging, fMRI)。在静息态EEG中,OSA主要表现为前额叶和中央区域δ波和θ波增加;而在静息态fMRI研究中,OSA患者在默认网络(default-mode network, DMN)、中央执行网络(central executive network, CEN)和突显网络(salience network, SN)等大尺度脑网络水平上存在改变。综合来自静息态EEG和静息态fMRI的研究,大量证据都共同指出OSA患者前额叶区域的活动异常,并且其异常活动强度与OSA严重程度相关,表明前额叶是OSA患者大脑功能受损的一个关键脑区。最后,本文从治疗效果、多模态数据采集、以及相关共病等方面对OSA未来研究方向进行了展望。     

综述:阿尔茨海默病的神经影像学研究进展

阿尔茨海默病(Alzheimer's disease,AD)是以记忆和其他高级认知功能下降为特征的神经退行性疾病．早期的神经影像学研究通常是探索AD患者局部脑区的结构和功能变化．随着多模态神经影像技术和人脑连接组学研究方法的发展,研究者已经能够考察AD患者脑结构和功能连接通路．采用这些方法,最近的研究已经发现,AD患者脑网络的连接强度、网络效率、模块化组织和核心脑区连接的下降,并发现这些变化与患者的记忆评分等密切相关．这些新方法和新技术的出现不仅提供了新颖的观点来解释AD病的脑区失连接病理生理机制,而且发现的AD异常脑连接模式可能作为敏感特征应用于AD早期辅助诊断的影像标记物研究．特别重要的是,研究表明,在AD患者脑神经网络出现的异常连接模式,在AD前期即轻度认知障碍期患者中也已出现,表明了将AD影像学研究的重点前移到AD前期这一可治疗阶段的重要性和迫切性．     

精神分裂症的脑网络特征与症状的联系

精神分裂症的起因尚未明确,与之相关的脑机制异常也未得到统一的结论。近年来精神分裂症患者的症状与大脑功能连接脑网络之间的关系逐渐受到研究者的重视,因此也引起该领域学者对其中问题的广泛讨论。本文对精神分裂症相关的静息态和任务态功能连接和脑网络研究进行综述,详细梳理精神分裂症患者症状与大规模脑网络特征之间的关系,以期为精神分裂症诊断与治疗提出新的研究方向。     

静息态功能磁共振在急性酒精中毒患者认知功能障碍评价分析

目的:探讨静息态功能磁共振在急性酒精中毒患者认知功能障碍影响。方法:随机选取我院2018年4月-2019年4月收治治疗急性酒精中毒性脑病患者共60例,将患者作为研究组,另外选择健康实验成员30例作为对照组,对两组患者静息态功能磁共振检查结果及临床表现记录,有效观察和分析患者的认知功能障碍评分。结果:(1)研究组的模仿和回忆评分显著低于对照组(P0.05);(2)研究组的Rey-Osterrieth复杂图形测验(Complex figure test,CFT)测验结果异常比例为43.3%(26/60),对照组为20.0%(6/30),两组认知功能障碍差异对比有统计学意义(P0.05);(3)研究组简易智能量表测验(Mini-menta state examination,MMSE)、数字符号转换测试(Symbol Digit Modality Test,SDMT)和言语流畅性测验(Verbal fluency test,VFT)评分结果相比于对照组均显著降低(P0.05);(4)与对照组相比,研究组的左颞上回、右颞中回、右楔前叶、左后扣带回等脑区的功能连接均显著增强(P0.05)。结论:急性酒精患者由于乙醇代谢产物对人体的神经系统造成不利影响,因此对患者的认知功能障碍存在着不利影响,静息态功能磁共振对急性酒精中毒患者检测可以促使患者的认知功能障碍的变化情况更好显示出来,静息态功能磁共振对该病诊断价值较为显著。过量摄入酒精容易造成默认网络关键脑区损害问题突出,使得人体大脑基本功能受损。     

颞叶癫痫脑“默认模式”的fMRI研究

功能磁共振成像(functional magnetic resonance imaging,fMRI)被用于检测静息时脑功能神经网络.作者运用静息fMRI检测海马硬化颞叶癫痫(temporal lobe epilepsy,TLE)脑"默认模式",采用感兴趣区域功能连接分析检测16例TLE患者和16名正常对照静息时脑的"默认模式",并进行组内和组间分析.研究发现,与正常对照相比,TLE静息时海马、颞极、额叶、颞叶、壳核及楔前叶等脑区与后扣带回的功能连接增强.研究结果表明TLE患者的固有脑功能组织模式有可能出现紊乱.这一研究将有助于从脑功能的角度了解癫痫患者某些临床症状的发病机理,为今后癫痫诊治的发展提供一定的帮助.     

慢性疼痛患者静息态脑功能磁共振的默认网络研究

运用静息态功能磁共振成像技术(resting-state fMRI)研究慢性疼痛患者脑默认网络结构.通过选择双侧膝骨性关节炎(knee osteoarthritis,KOA)患者20例和正常志愿者20名,以后扣带回(posterior cingulated cortex,PCC)为种子点,分别进行fMRI扫描,分析配对两组受试者的脑功能连接情况.结果显示相对正常受试者,KOA患者存在异常脑功能连接,主要表现为PCC呈负激活,边缘叶、脑岛呈正激活.     

基于ALFF和动态功能连接的槟榔成瘾的研究

槟榔(Betel Quid)是世界上使用最广泛的精神活性物质之一,长期嚼食会使人上瘾,给人体健康带来危害.敏感且高分辨率的神经成像技术的出现,使研究者对嚼食槟榔成瘾的神经病理学有了新的见解.本文基于静息态功能磁共振成像(rs-fMRI)数据,首次提出通过对槟榔成瘾者(BQD)和正常对照(HC)的7大脑功能网络上的低频振幅(ALFF)的幅值进行了Logistic回归以及回归系数的显著性检验来发现槟榔成瘾者存在异常的脑功能网络,该方法准确度较高且易于实现;其次,通过成组独立成分分析(Group ICA)和K-means聚类分析比较两组被试的动态功能连接的差异,由此探讨槟榔成瘾对脑功能网络和脑功能连接的影响.研究发现,槟榔成瘾者的小脑网络与正常人相比存在较为显著的差异.我们推断这可能与小脑调节躯体运动和涉及成瘾行为等生理机能有关.这一发现打破了以往人们对于小脑功能的认知,引导人们将成瘾机制与小脑网络的非运动功能结合起来进行研究,对研究槟榔成瘾这一公共健康问题以及发展针对槟榔成瘾的特异性治疗方法具有重要意义.     

人脑默认网络方向图：基于7TfMRI的动态因果模型

近年来,默认网络是认知神经科学领域的研究热点之一,已有研究报告它可能参与了多种认知活动,而且某些精神疾病也与其异常活动相关.但默认网络内主要脑区之间的有向连接关系(有效连接模式)尚不明确.本研究使用国际前沿的谱动态因果模型算法,基于7T高分辨率静息态功能磁共振数据,对默认网络4个核心脑区之间的有效连接模式进行了探索.实验结果发现,默认网络内后扣带回接受内侧前额叶、双侧顶下叶的信息输入,可能扮演着信息集合中心的角色,而双侧顶下叶对内侧前额叶、后扣带回都有信息输入,在默认网络内可能起到信息驱动和调节的功能.本研究首次报道了基于7T功能磁共振数据得到的默认网络有向连接图谱,对于我们更深入理解默认网络的功能具有帮助,对相关精神疾病的研究具有潜在的参考应用价值.     

基于动态因果模型研究盐酸哌甲酯对大脑默认网络效应连接的调制作用

本文基于静息态功能磁共振成像研究18名健康男性大学生志愿者在服用盐酸哌甲酯药物后大脑默认网络的效应连接变化。应用动态因果模型方法分析比较在服用安慰剂和盐酸哌甲酯药物两种条件下静息态默认网络的效应连接的区别。静息态的动态因果模型分析以文献研究提供的网络模型为先验基础,将低频波段信号(0.01~0.08 Hz)作为默认网络的驱动输入,再根据盐酸哌甲酯药物对节点间不同连接的调节作用设计32种动态因果可能性模型,最终通过拟合分析和贝叶斯模型选择得到最优模型及模型参数。结果表明,在静息条件下默认网络的内侧前额叶到后扣带回、两侧顶下小叶到内侧前额叶以及右侧顶下小叶到后扣带回的效应连接分别表现为促进状态,而左侧顶下小叶到后扣带回却表现为抑制连接。进一步地,根据盐酸哌甲酯药物与安慰剂条件的连接参数的配对统计比较发现,盐酸哌甲酯显著调节右侧顶下小叶到内侧前额叶皮质的连接(t=2.724,P=0.016),使其由弱促进状态转变为抑制状态,但对其它连接无显著影响。本研究结果表明,盐酸哌甲酯药物对正常志愿者大脑静息态默认网络的效应连接具有显著的调制作用。     

基于fMRI的屈光参差性弱视静息视觉网络的研究

利用静息功能磁共振成像技术,对屈光参差性弱视(anisometropic amblyopia)患者静息态视觉网络进行研究,分析此类患者大脑视觉皮层功能受到的影响。采用独立成分分析(independent component analysis, ICA)这一数据驱动方法对8名屈光参差性弱视患者和11名正常对照的静息数据进行分离,并采用拟合度值(goodness-of-fit scores)分析挑选出静息视觉网络,将结果进行组内分析和组间分析。结果表明,屈光参差性弱视的静息视觉网络中,多级视觉皮层均发生了明显的功能损害,其功能连接度的范围与强度显著低于正常组,而且,高级别纹外皮层比低级别纹状皮层损害更加明显。静息fMRI为深入研究弱视初、高级视觉皮层功能损害的发病机制提供了新的方法。     

基于动态因果模型研究盐酸哌甲酯对大脑默认网络效应连接的调制作用北大核心CSCD

本文基于静息态功能磁共振成像研究18名健康男性大学生志愿者在服用盐酸哌甲酯药物后大脑默认网络的效应连接变化。应用动态因果模型方法分析比较在服用安慰剂和盐酸哌甲酯药物两种条件下静息态默认网络的效应连接的区别。静息态的动态因果模型分析以文献研究提供的网络模型为先验基础,将低频波段信号（0.01~0.08 Hz）作为默认网络的驱动输入,再根据盐酸哌甲酯药物对节点间不同连接的调节作用设计32种动态因果可能性模型,最终通过拟合分析和贝叶斯模型选择得到最优模型及模型参数。结果表明,在静息条件下默认网络的内侧前额叶到后扣带回、两侧顶下小叶到内侧前额叶以及右侧顶下小叶到后扣带回的效应连接分别表现为促进状态,而左侧顶下小叶到后扣带回却表现为抑制连接。进一步地,根据盐酸哌甲酯药物与安慰剂条件的连接参数的配对统计比较发现,盐酸哌甲酯显著调节右侧顶下小叶到内侧前额叶皮质的连接（t=2.724,P=0.016）,使其由弱促进状态转变为抑制状态,但对其它连接无显著影响。本研究结果表明,盐酸哌甲酯药物对正常志愿者大脑静息态默认网络的效应连接具有显著的调制作用。     

研究报告: 大鼠感觉运动系统静息态脑网络研究

为了理解啮齿类动物的脑功能连接,本文利用9.4T fMRI获得轻度麻醉状态下大鼠静息状态及刺激激活的数据,通过互相关分析构建节点之间的相关系数矩阵并计算相应的网络参数．结果发现：给予前爪电刺激时,刺激对侧初级感觉皮层(S1)、丘脑(Tha)有较强的正激活,双侧尾状壳核(CPu)有较强的负激活．静息状态时大鼠感觉/运动皮层内部、丘脑内部的连接性较强,而感觉/运动皮层与丘脑之间的连接较弱,双侧感觉运动系统之间存在较强的同步低频振荡,感觉运动系统在静息态时的脑网络具有小世界属性．结果提示,啮齿类动物在大脑信息处理中的功能分离和整合可能与人类存在某些相似性,支持哺乳动物中枢神经系统的基本功能存在遗传保守性的观点．     

PTSD样大鼠海马MR和GR变化的研究

目的研究PTSD大鼠海马神经元核受体MR(mineralocorticoid receptor,盐皮质激素受体)和GR(glu-cocorticoid receptor糖皮质激素受体)表达的变化。方法采用国际认定的SPS方法刺激大鼠建立PTSD大鼠模型,分别取SPS处理后24h、7d、14d大鼠脑组织;同时取正常脑组织(非SPS刺激)作为对照,应用免疫组化、Western Blot方法分别进行各组海马神经元GR和MR表达变化的观察及定量检测。结果(1)经SPS处理后,免疫组化和Western Blot结果显示海马神经元MR表达呈现随着24h、7d、14d逐渐下调的趋势;(2)经SPS处理后,免疫组化和Western Blot结果显示海马神经元GR表达于24h时下调,而7d、14d时呈现逐渐回升趋势。结论大鼠经SPS处理后,海马MR表现为持续下调状态;而GR表达为短暂下调,随后回调,揭示PTSD大鼠海马神经元核受体—MR和GR的表达变化可能是引发海马功能降低的重要因素之一。     

儿童失神癫痫的默认模式网络的结构连接研究

大脑结构连接是其功能连接的物质基础．已有研究表明,失神癫痫患者默认模式网络(default mode network,DMN)中的功能连接发生了改变．为了探索这些改变相应的结构基础,对11名儿童失神癫痫患者和12名正常对照,使用基于弥散张量成像(diffusion tensor imaging,DTI)的纤维束追踪技术,构建了每个被试DMN脑区间的纤维束连接．结果表明,在所有被试的DMN网络中一致发现后扣带/楔前叶到内侧前额叶、后扣带/楔前叶到左右双侧的内侧颞叶都存在纤维束连接．通过两组间统计比较这些纤维束连接的平均长度、连接强度、平均部分各向异性(fractional anisotropic,FA)值和平均弥散度(mean diffusivity,MD)值等参数,发现患者组的后扣带/楔前叶到内侧前额叶纤维束连接上的平均FA值及连接强度都显著降低,而平均MD值显著增加,并且其FA值与癫痫病程呈显著的负相关关系,这些改变可能影响了患者DMN网络的功能连接．本研究结果为DMN功能连接异常提供了相关的结构上的依据,提示后扣带/楔前叶到内侧前额叶的连接异常可能在儿童失神癫痫中起着非常重要的作用．     

基于功能磁共振成像的肠易激综合征患者脑网络动态特性研究

脑-肠互动紊乱是肠易激综合征(irritable bowel syndrome, IBS)发病的重要原因,但其脑功能动态特性仍不清楚。本研究针对以往基于功能磁共振成像的脑网络动态分析的缺点,提出一种基于逐时间点斜率分析的动态特性度量方法,以此来检测IBS患者脑功能动态异常变化情况。结果表明,与健康被试相比,IBS患者脑活动及功能连接均发生一定程度的改变。在经过FDR (false discovery rate)校正之后,只有右侧后扣带-左侧额中回、右侧后扣带-左侧苍白球这两条功能连接上表现出显著的动态特性异常,该结果与IBS患者的静态特性存在较大差异。以上结果为阐明IBS异常的机制提供了互补信息,可为IBS中枢靶点的揭示提供新的方向。     

磁休克治疗对重度抑郁症患者脑功能网络的影响

目的 磁休克治疗(MST)是一种新兴的神经调节干预技术,在重度抑郁症(MDD)治疗中得到广泛应用,然而其抗抑郁机制尚不清楚。探索MST对不同疗效MDD患者脑功能网络的调控作用,对MST治疗的抗抑郁作用机制研究具有重要意义。方法 本文对18例MDD患者MST作用前后的静息态脑电进行记录,基于皮尔逊相关方法构建脑功能网络;应用复杂网络理论对比分析脑功能网络拓扑结构的改变;根据HDRS-17评分变化率进一步区分治疗有效组和无效组,对网络特征进行二次比较。结果 MST后,MDD患者的脑功能网络平均节点度、平均聚类系数和平均全局效率值均比治疗前显著升高,平均路径长度值显著降低,小世界属性显著增大;相比于治疗无效组,治疗有效组的脑功能网络特征参数变化量更大。结论 MST显著改变了MDD患者脑功能网络拓扑结构,对患者的脑功能网络具有一定的调制作用,这些结果为MST治疗的抗抑郁机制研究提供了实验支持和理论依据。     

经颅电刺激对睡眠剥夺后双侧后扣带回皮质功能连接紊乱干预作用的初步研究*

目的: 探讨经颅电刺激对睡眠剥夺后双侧后扣带回皮质功能连接紊乱的干预作用。方法: 研究采用自身前后对照的试验设计。16名受试者均接受2次24 h睡眠剥夺,2次睡眠剥夺间隔3周,受试者分别于第1次正常睡眠后、24 h睡眠剥夺后、经颅电刺激(真或假刺激)干预后(真、假刺激电流大小均为1 mA,电流作用时间分别为20 min、2 s,干预实验均持续20 min)及第2次经颅电刺激(假或真刺激)干预后采集静息态磁共振成像数据。以睡眠剥夺前收集静息态功能磁共振数据作为基线,选取双侧后扣带回皮质作为种子点进行全脑功能连接分析,观察睡眠剥夺前后及经颅电刺激真、假刺激后大脑的功能连接变化。结果: 与正常睡眠后相比,24 h睡眠剥夺后双侧后扣带回皮质与双侧丘脑间的功能连接上升(P＜0.01),与右侧楔前叶、海马旁回以及双侧岛叶间的功能下降(P＜0.01)。与假刺激相比,给予真刺激后左侧后扣带回皮质与右侧楔前叶功能连接上升(P＜0.01);与双侧丘脑、岛叶及右侧大脑皮质功能连接下降(P＜0.01)。右侧后扣带回皮质与全脑的功能连接在双侧丘脑、右侧岛叶及大脑皮层间也存在下降(P＜0.01)。结论: 24 h睡眠剥夺可引起双侧后扣带回功能连接紊乱,而经颅电刺激可在一定程度上改善睡眠剥夺后的功能连接紊乱。     

基于动脉自旋标记技术的内侧颞叶癫痫病人脑血流灌注成像研究北大核心CSCD

基于动脉自旋标记(arterial spin labeling,ASL)技术,分析内侧颞叶癫痫(mesialtemporal lobe epilepsy,mTLE)患者大脑血流灌注(perfusion)的改变情况。在静息态下,采集了30例内侧颞叶癫痫伴单侧海马硬化发作间期患者(其中左侧16例,右侧14例)及22例健康志愿者的ASL数据,并通过计算获取其相对脑血流量(relative CBF,rCBF)及灌注不对称率(asymmetric index,AI)。癫痫病人与正常人的比较结果表明:左侧mTLE患者在两侧海马旁回、梭状回、额叶、颞叶和患侧海马回及岛叶,右侧mTLE患者在两侧海马回、海马旁回、额叶、颞叶和患侧杏仁核及岛叶,rCBF均有所下降,且患侧的下降程度和范围均大于对侧。说明mTLE患者的海马硬化可能导致了痫灶区功能异常,并通过癫痫的发作影响到全脑。     

创伤后应激障碍大鼠蓝斑核神经元细胞凋亡的实验研究

目的探讨创伤后应激障碍(PTSD)大鼠蓝斑核神经元Caspase-3和Caspase-9的表达变化。方法成年健康雄性Wistar大鼠50只,随机分为连续单一刺激(single prolonged stress,SPS)模型1d、4d、7d、14d组和对照组,应用免疫组化、免疫荧光和RT-PCR方法检测PTSD大鼠蓝斑核神经元Caspase-3和Caspase-9的表达变化。结果SPS刺激后1d,4d,Caspase-9的表达逐渐增强,7d和14d逐渐下降,Caspase-3于SPS刺激后7d表达最多,14d出现下降。结论蓝斑神经元细胞凋亡可能是导致PTSD患者蓝斑功能失调的重要原因之一。