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．     

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．     

拖延的脑机制:基于大尺度脑网络的分析

拖延是指个体明知有害却仍自愿推迟执行任务的一种不理智行为.拖延不仅会对人们的情绪、学业表现以及社会成就等产生不利的影响,而且会降低人们的主观幸福感,更有甚者会损害人们的身心健康.关于拖延的神经基础,目前研究只探索了拖延和脑区局部活动及简单的功能连接的关系.然而,拖延行为涉及任务价值表征、认知控制、趋近与回避动机等复杂的心理过程,以单变量和局部的脑活动来对拖延的神经基础进行描述会存在可见的局限.因此本研究采用图论拓扑分析的方法从大尺度脑网络连接角度考察拖延的神经基础.首先,定义Power等人的全脑264个感兴趣区(regions of interest, ROIs)为网络的节点,进一步采用图论分析的方法重构了全脑10个固有大尺度脑网络,结果发现构建的脑网络具有较好的网络拓扑属性(如较高的局部效率和全局效率).其次,采用皮尔逊相关的方法计算了10个脑网络内以及网络间的功能连接的强度.最后,考察了脑网络连接的强度与拖延行为之间的关系.结果发现,拖延与扣带执行网络的内部连接存在显著的负相关,而与皮层下网络的内部连接存在显著的正相关;进一步的网络间的功能连接发现,突显网络与皮层下网络间的功能连接与拖延存在显著的正相关.这些结果表明,皮层下网络和扣带执行网络内的连接以及突显网络对皮层下网络的调节可能是特质性拖延的神经基础.本研究的结果证明了认知控制与冲动性价值表征等认知能力在拖延行为中的重要作用.     

基于fMRI的脑功能整合数据分析方法综述

脑功能成像在人脑信息处理和认知活动的神经关联中发挥了不可轻视的作用.从大脑功能整合出发,可以将脑功能成像数据分析方法分为探测大脑功能整合的功能连接和有效连接两方面,功能连接探究空间远离的两个脑区之间的连接,有效连接研究一个脑区对另一个脑区作用的大小.根据这两个概念,相应地可以将功能磁共振数据分析方法分为两大类.本文着重...     

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.     

认知障碍患者theta节律脑功能网络连接异常

为了深入观察不同认知功能老年人的大脑功能连接特性,选取了20名老年人参与京剧体验任务,并记录了他们在听京剧前后闭眼静息状态下的脑电信号。根据被试简易精神状态量表得分将其分为高分组与低分组,通过分别计算不同脑电频带下的相位同步指数,构建了两组被试的大脑功能网络;然后,进一步计算了网络连接参数聚类系数和特征路径长度,并从不同角度分析了不同被试的大脑功能连接特性。结果发现:在theta频带下,低分组老年人的全局相位同步指数低于高分组;在京剧体验之后,高分组老年人theta频带的全局相位同步指数有显著提高,而低分组在各频段都没发现京剧效应;在固定阈值的前提下,低分组老年人在较大阈值范围内的聚类系数低于高分组,而特征路径长度高于高分组,表现出小世界特性相对缺失;进一步地,在保证不同被试脑网络边数相同的条件下(即采用相同的度),对两组被试的脑网络参数进行了统计分析,未发现组间差异。综上,较低认知能力的老年人表现出更少的脑网络连接边数。该研究表明,认知障碍老年人脑功能网络相对于正常人有所破损,京剧可以增强老年人的大脑功能连接特性。     

间歇性θ节律经颅磁刺激改善大鼠工作记忆的海马与前额叶跨脑区神经网络效应研究

目的 间歇性θ节律刺激（iTBS）作为一种新型的经颅磁刺激模式，已经广泛应用于探索大脑认知功能和神经调控等方面，但其电生理调控机制尚不清晰，探索iTBS对大脑认知功能的影响及其电生理机制，对脑疾病的治疗和磁刺激的临床应用具有重要意义。方法 本文利用iTBS制备磁刺激大鼠模型，采集记录大鼠在执行工作记忆（WM）任务过程中腹侧海马（vHPC）和内侧前额叶皮层（mPFC）的局部场电位（LFPs）信号，应用格兰杰因果网络分析方法，研究了iTBS对大鼠WM过程中vHPC与mPFC跨脑区神经网络协同和信息交互的影响。结果 iTBS增强了大鼠的学习记忆能力，使其完成工作记忆任务所需时长减少（2.67±1.63）d（P<0.05），iTBS显著改善了大鼠的行为学表现；同时iTBS增强了大鼠在WM期间vHPC与mPFC脑区的自因果网络连接，增加了网络连接强度、连接密度和全局效率（P<0.05）；并且iTBS增强了vHPC与mPFC脑区的跨脑区网络连接，增加了vHPC-mPFC跨脑区的节点度和因果流向（P<0.05）。结论 iTBS磁刺激对大鼠工作记忆行为学及相关脑区神经网络均有显著的积极作用，iTBS可以促进大鼠认知能力，提高大脑神经网络的信息交互和传递效率，iTBS的神经调控机制可能是通过增强大脑vHPC与mPFC之间的网络连接和信息交互来提高工作记忆能力。     

基于脑功能连接网络离心率的轻微肝性脑病研究

全脑功能连接显示轻微肝性脑病(minimal hepatic encephalopathy,MHE)患者的皮层-基底节-丘脑环路受损,但无法量化该改变。通过对比MHE患者组和健康组的全脑功能连接网络的全局指标,发现MHE患者具有更大的图连接指数、图直径、图半径和直径指数,支持这些指标在MHE疾病的全脑功能连接水平上的有效性和可靠性。图连接指数、图直径及直径指数与数字符号实验指标相关,直径指数与数字连接实验指标相关,反映MHE患者的脑功能改变。离心率和离心率连接指数显示MHE患者大部分脑区指向基底节区域,支持MHE患者的脑区连接通路、特别是连接基底节区域的通路很可能出现阻滞甚至断裂。     

创伤后应激障碍患者脑固有连接网络研究

采用静息态功能磁共振成像方法 ,探索创伤后应激障碍(post-trauma stress disorder,PTSD)患者脑固有网络的功能异常情况。应用独立成分分析方法,提取14名PTSD患者和性别年龄均匹配的14例健康被试的脑固有连接网络。两样本检验的结果显示,PTSD患者组较健康对照组的高级认知网络有不同程度的改变。其中,默认模式网络的后扣带回、楔前叶和右侧角回功能连接呈现降低趋势;背侧注意网络和自我参考网络的功能连接呈现升高趋势,主要包括左侧顶下小叶和内侧前额叶(P0.05)。静息态下PTSD患者高级认知网络脑区之间的连接效能异常可能同其认知功能损害有关,这些异常在PTSD的病理机制中可能发挥了重要作用。     

基于表面的形态学分析在音乐家大脑结构磁共振成像中的应用

研究训练导致的脑可塑性变化对于理解人类大脑的功能是极其重要的,而音乐家的大脑是研究此类问题的一个理想模型。文章通过对性别年龄相匹配的16位音乐家和16位非音乐家大脑的结构磁共振成像进行基于皮层表面的脑形态学分析,统计对比了大脑皮层的一阶及二阶形态特征。结果显示:音乐家在枕上回、颞上沟、顶下小叶及中央旁小叶区域具有更大的皮层表面积;在胼胝体附近皮层展示出更高的平均皮层厚度;在枕叶、颞叶、额叶及顶叶中与视觉、躯体运动、情绪、运动控制、听觉及躯体感觉等功能相关的若干脑区,展示出更高的皮层形态复杂度。长期的音乐训练可能会使得音乐家大脑在基本的感知和运动系统,以及情绪相关脑区,具有更显著的皮层形态特征改善。这些结果为我们更好地理解音乐训练相关的大脑结构可塑性增添了新的证据。     

基于ReHo方法的颞叶癫痫功能磁共振成像研究

癫痫是一种以神经活动同步性异常增高为特征的中枢神经系统疾病。作者利用基于局域一致性(regional homogeneity,ReHo)分析方法的功能磁共振成像技术对内侧颞叶癫痫(medial temporal lobe epilepsy,mTLE)进行了研究。观察颞叶癫痫病人相比正常对照组局域一致性的改变情况。结果表明:在静息状态下,病人大脑的局域一致性在某些脑区较正常人高,主要集中在海马、丘脑、顶叶;另外在某些脑区的局域一致性较正常人低,主要集中在小脑后叶。提示该方法可检出癫痫活动造成的局部脑组织血氧水平信号同步性的改变,进而达到对癫痫活动的定位检测。     

基于纤维束追踪空间统计的内侧颞叶癫痫患者弥散张量成像研究

本研究通过分析磁共振弥散张量成像(diffusion tensor imaging,DTI)数据,观察内侧颞叶癫痫(mesial temporal lobe epilepsy,mTLE)患者大脑白质的改变。46例伴有单侧海马硬化的内侧颞叶癫痫患者(24例左侧颞叶癫痫和22例右侧颞叶癫痫),以及42例年龄和性别匹配的正常志愿者纳入本研究。采用基于纤维束追踪的空间统计分析方法(track-based spatialstatistics,TBSS),主要观察患者各向异性系数(fractionsal anisotropy,FA)的变化。结果发现,与正常志愿者相比,左侧mTLE患者FA降低的区域呈双侧分布,稍偏向患侧,胼胝体、上纵束、下纵束、内囊前肢等白质双侧都有异常,而扣带束、下额枕束只在左脑显著降低;右侧mTLE患者FA降低主要见于右脑,包括胼胝体、上纵束、下纵束和钩束等。结果表明,基于TBSS方法的DTI研究揭示了伴有海马硬化的mTLE患者的脑白质异常,有助于加深对mTLE病理生理机制的了解。     

国人汉语Stroop任务的大脑激活模式研究

目的:采用功能磁共振成像(functional MRI,fMRI)方法考察汉语Slroop任务大脑激活模式.方法:对8例正常汉族人进行了汉语Stroop色词任务实验测试,同时采用Siemens Sonata 1.5 T成像系统,采集其脑部的BOLD-fMRI数据,通过AFNI软件进行统计分析得到脑功能活动的图像,分析不同脑区的激活模式.结果:汉语Slroop任务主要激活双侧额中回、额下回、前扣带回和顶后区,双侧额上回、中央前回、基底节区和颞叶也有不同程度激活.结论:汉语Stroop任务有固定的大脑激活模式,是一种研究大脑高级认知的良好的神经心理学任务.     

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。     

基于ICA的颞叶癫痫缺省模式网络的研究

很多fMRI研究表明部分癫痫患者缺省模式网络存在中断现象,但均采用广义线性模型的假设驱动方法。作者尝试运用独立成分分析（independent component analysis, ICA）分离出l5例单侧颞叶癫痫（temporal lobe epilepsy,TLE）患者和17例正常对照的缺省模式网络,并采用拟合度值（goodness-of-fit scores）分析对感兴趣成分进行挑选,将其结果进行组内分析和组间分析。结果表明颞叶癫痫患者的缺省模式网络犬部分区域功能连接度下降,以前额叶和同侧颞上回为著,这可能是由于颞叶癫痫患者的大脑功能内源性组织发生破坏所致。拟合度值下降表明缺省模式网络激活区域为单侧TLE患者提供了一个灵敏的生物信号特征。     

fMRI颞叶癫痫默认模式网络的研究

许多功能磁共振研究已经发现人脑的一些皮层区域在静息状态下出现共激活,这些区域形成连通的功能网络,称为"默认模式网络"。本文研究颞叶癫痫患者的默认模式网络,运用独立成分分析(Independent component analysis)分离出12例颞叶癫痫患者和12例正常对照的默认模式网络,进行组内分析得到两组被试的统计图,进行组间分析比较两组被试的默认模式网络的差异。结果表明默认模式网络均存在于颞叶癫痫患者和正常对照中,然而,在默认模式包含的网络中,颞叶癫痫患者前扣带回腹侧(ventral anterior cingulated cortex,vACC)、前额中分(medial prefrontal cortex,MPFC)、楔前叶(precuneus)、以及海马旁回区域比正常对照表现出代谢增强。这一结果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。     

蜜蜂大脑的分区与功能

蜜蜂Apis mellifera L.是神经生物学研究的重要模式生物。尽管工蜂脑的体积不足1mm3,包含的神经元数量不到百万,但却拥有丰富的个体和社会行为,甚至还有学习、记忆、认知等高级行为。如此微小的大脑也是通过不同结构分区来实现其丰富复杂的行为。本文对蜜蜂大脑的精细解剖结构以及脑区功能研究进行了综述,为昆虫科学和神经生物学研究提供参考。     

DLPFC在MCI患者和正常老年人归纳推理过程中的作用: 一项fMRI研究

以往对青年人被试的研究发现, 左侧背外侧前额(DLPFC)在归纳推理过程中起着非常重要的作用. 本研究使用功能磁共振成像(fMRI)考查这一脑区是否也在轻度认知障碍(MCI)患者及正常老年人进行归纳推理时被显著激活, 以及MCI患者和正常老年人在激活模式上是否存在差异. 实验结果发现, 与正常老年人相比, MCI患者在行为数据(反应时和正确率)和DLPFC的激活模式上没有差异, 但MCI患者DLPFC的BOLD信号强度低于正常老年人, 双侧DLPFC的功能连接强度显著高于正常老年人. 这可能是由于MCI患者在DLPFC的功能减弱, 因而需要加强与对侧脑区的协同来完成认知加工. 总之, 这一结果表明, 与青年人一样, DLPFC在老年人的归纳推理中也起着重要作用, 而且DLPFC功能的改变可能是一个先于影像学形态结构改变的MCI的早期诊断标记.     

大脑神经联接图谱的研究进展

脑科学旨在阐明神经系统结构和功能,揭示大脑工作的神经机制.由于大脑中神经元数量庞大,神经元形态和功能种类多样,神经元之间的结构与功能联接错综复杂,使得研究脑工作原理尤具挑战.因而,在全脑尺度上绘制神经元之间的联接,即神经联接图谱,揭示大脑各脑区、核团、神经元之间的功能和结构联系,是全面理解脑工作原理的基础.近几年,多维度多模态成像、神经环路示踪与功能调控、图像处理等技术的进步,推动了神经联接图谱研究的迅速发展,使人们得以在局部脑区乃至全脑尺度上观察神经元的形态、联接与活动.本文总结近年来宏观、介观、微观脑神经联接图谱相关技术的进步和神经环路结构与功能研究的进展,对脑联接图谱研究领域面临的挑战与发展趋势加以探讨,并提出斑马鱼(Danio rerio)是目前在全脑尺度上阐释脑结构和功能神经联接图谱的理想动物模型.     

基于内在功能连接推定抑郁症脑网络效率的改变

本文研究了在保留最大化内在功能连接条件下抑郁症患者脑网络效率的改变,并探索了改变的拓扑效率和抑郁症病理学之间的关系.为此,我们收集了20例抑郁症患者和20例在年龄、性别和教育水平相匹配的健康被试的静息态功能磁共振图像数据.图论分析显示,与健康对照组比较,抑郁症患者的节点效率减少在左海马旁回、右杏仁核,左颞横回和左颞极(颞中回)减少.减少的节点效率表明,在抑郁症患者脑网络中这些区域传送信息到其他区域的能力减弱.此外,发现局部效率降低在左内侧额上回、左眶部额上回、右回直肌、左杏仁核、右顶上回、左丘脑和左颞极(颞中回).并且发现左内侧额上回、左杏仁核、左丘脑与PHQ-9得分呈负相关.降低的局部效率表明抑郁症患者脑网络中这些区域的局部网络信息传送能力受到抑制.这些结果进一步确认在抑郁症患者中涉及情感信息处理的前额-丘脑-边缘区域被破坏.我们的发现为抑郁症病人的辅助诊断提供了新的潜在生物学标记物.