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。     

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。     

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。     

编者按: 脑成像与脑网络

揭示脑的奥秘是人类面临的最大挑战之一。神经元是构成神经系统结构与功能的基本单位。神经元与神经元之间通过突触实现信息交互,并构成神经环路或神经网络。神经环路有局部的,也有跨脑区或长程的,甚至全脑尺度的。神经环路则是脑实现神经信息处理的基本单元。若干神经环路构成脑网络。脑网络研究已经成为脑功能与脑疾病研究领域的热点。 在国家自然科学基金委员会和科技部“973计划”等项目的支持下,我国科学家在这一领域已经开展了卓有成效的工作。2011年第393次香山科学会议“脑网络组及其临床应用的前沿科学问题”曾对此进行过比较深入的研讨。为促进对该领域现状及发展的了解,本期汇集了2篇述评和2篇研究论文,作为脑成像与脑网络专题发表,以飨读者。 利用9.4T功能磁共振成像(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,赖永秀等人报道了大鼠感觉运动系统静息态脑网络的研究成果,发现感觉运动系统在静息态时的脑网络具有小世界属性。 扩散磁共振成像(dMRI)的出现为大脑结构与功能研究提供了全新的检测手段,雷皓等报道了小动物高分辨扩散磁共振成像数据分析方法,为小动物脑dMRI研究提供了统一图像模板与完善的计算方法,对于检测神经纤维微观结构的变化,以及临床诊断,将具有极其重要的意义。 神经环路功能变化的实时在体监测是研究脑网络不可或缺的手段,曾绍群等评述了基于声光偏转器的快速无惯性随机扫描双光子显微成像技术的研究进展及发展趋势,指出该技术的进一步发展将为神经活动观测提供一种全新的方法,从而极大地推动脑科学研究的发展。 针对哺乳动物全脑的神经元网络成像,龚辉等从空间分辨率、探测范围、数据配准和成像速度等方面评述了光学显微水平全脑成像方法的研究进展,并讨论所面临的挑战。他们指出,要在全脑尺度获取突起水平分辨率的结构与功能数据,光学成像方法最为成熟。华中科技大学研制的MOST系统,率先获得了一系列高分辨率的完整大脑解剖数据集,该成果将在神经元网络的构建和脑功能与疾病研究中发挥重要作用。 我们期待更多、更好的有关脑成像与脑网络的论文发表,以更广泛和深入地促进我国脑科学研究领域的学术交流。     

Gamma节律：认知障碍疾病的潜在诊断靶点

神经精神类疾病是威胁人类健康的重大疾病,具有高患病率的特点,且患者通常伴随有认知障碍.长期以来,临床针对神经精神疾病的诊断主要是根据患者的临床表现,缺乏统一的客观标准,治疗手段也具有一定的难度且会产生副作用.因此开发高效客观的诊疗方式是神经精神疾病研究和临床实践的重难点.脑电图是反映脑功能变化的一种临床检查方式,其特征性节律的检测可作为大脑损伤的指标. Gamma节律(γ节律)作为与认知相关的一个重要神经节律,在大脑高级功能中扮演重要角色.众多研究发现神经精神类疾病的患者和动物模型伴随有γ节律的紊乱,这预示着基于认知核心脑区γ节律的神经检测与调控可能实现精准诊疗.本文综述了面向神经退行性疾病和精神类疾病开展的γ节律研究进展,通过梳理以往研究中γ节律在调节认知、学习记忆时的特征规律和相关分子基础,提出γ节律可能成为未来临床检测神经精神疾病无创高效的客观靶标,并在此基础上对未来的研究进行了展望.     

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。     

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。     

光纤记录系统在神经科学研究中的应用

近年来,光纤记录系统作为一种记录自由活动动物大脑特定核团神经元活动的技术,在神经科学领域研究中广受欢迎,是研究动物神经元活动与行为关系的重要技术手段.本文综述了单通道光纤记录系统、多通道光纤记录系统及多色光纤记录系统在认知、行为学、心理学等神经科学基础及神经疾病中的应用,并简述了光纤记录系统与功能磁共振成像技术结合、光...     

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.     

意识活动的神经生物学机制

人类神经系统可能是生物界最后有待攻克的功能系统之一,而尤以其中枢部分、特别是大脑的功能活动最为复杂和奥秘。目前,神经科学工作者对神经系统的一般功能及其生物学机制已有相当深入的了解,但仍然不能清楚地说明大脑是如何产生意识、并以此为基础完成各种高级神经或精神活动的。本文主要从神经科学的角度出发,对近年来利用更为精确的脑电信号记录和功能性脑立体成像等先进技术在意识活动研究方面取得的进展作一概略介绍,并重点介绍意识研究领域中几个比较有影响的学说。