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。     

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.     

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。     

封面图片介绍

正脑默认网络(default mode network,DMN)是由在脑处于静息状态时相互联系、维持健康代谢活动的若干脑区组成的网络,主要包括楔后扣带回/前楔叶(PCC/Precuneus)、内侧前额叶(MPFC)、双侧角回(bilateral AG)、双侧外侧颞叶(bilateral lateral temporal cortex,LTC)、双侧海马(bilateral hippocampus,HIP)等脑区,在个体从事如监控外界环境、记忆提取和控制自身心理状态等多种事务中发挥着重要作用。脑默认网络与阿兹海     

默认模式网络与阿尔茨海默病

默认模式网络（default-mode network,DMN）是由在脑处于静息状态时相互联系、维持健康代谢活动的若干脑区组成的网络,主要包括楔前叶/后扣带回皮质、顶下小叶、内侧前额叶皮层的背侧和腹侧、内侧颞叶以及海马等脑区,在个体从事如自传性记忆提取、监控外界环境以及控制自身心理状态等多种事务中发挥着重要作用,且与记忆有关的结构被证实是DMN的核心成分。现已有研究表明DMN功能障碍可能会诱导β-淀粉样蛋白沉积形成老年斑,并最终导致阿尔茨海默病（Alzheimer’s disease,AD）的发病。因此,越来越多的学者将研究的重心放在了DMN功能障碍与AD发病的关系上。本文就近年来有关DMN组成、功能特别是与AD发病关系的研究作一简要回顾。     

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。     

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.     

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.     

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．     

脉冲式及伪连续式动脉自旋标记技术静息态脑灌注对比研究北大核心CSCD

比较研究了脉冲式动脉自旋标记(pulsed arterial spin labeling,PASL)和伪连续式动脉自旋标记(pseudo continuous arterial spin labeling,pCASL)两种磁共振成像技术在静息态脑灌注中的应用。在静息态下,采用两种动脉自旋标记技术采集了10例健康志愿者的脑灌注数据,并计算脑血流量。两种技术的测量结果均显示,人脑默认网络中的楔前叶、角回、岛叶和后扣带回的相对脑血流量高于全脑平均灌注,而pCASL更敏感。在白质、额叶、顶叶、小脑和小脑蚓区域,pCASL和PASL测量得到的灌注值有显著性差异,除枕叶、小脑和小脑蚓外,PASL测量得到的灌注量小于pCASL。在全脑范围内,pCASL的信噪比明显高于PASL,且负灌注量很少。实验表明,pCASL可以提供比PASL更准确的测量结果。     

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。     

基于动态因果模型对颞叶癫痫活动传播的初步研究

现代理论认为,内侧颞叶是颞叶癫痫的主要癫痫源,内、外侧颞叶均参与了颞叶癫痫活动,但其关系尚未明了。文章作者利用动态因果模型(dynamic causal modeling,DCM) 研究内、外侧颞叶在颞叶癫痫中的作用,将间期痫样活动作为对设计模型的扰动,贝叶斯估计法评估DCM模型的各参数值,通过贝叶斯因子选择最佳的设计模型,得出内侧颞叶与同侧外侧颞叶皮层之间的效应连接。发现内侧颞叶是癫痫活动的前级传导区域。     

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.     

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。     

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。     

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．     

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。     

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。     

带状疱疹后遗神经痛患者脑基础活动改变的功能核磁共振研究

带状疱疹后遗神经痛(postherpetic neuralgia,PHN)是临床上一种慢性顽固性神经病理性疼痛,然而,对于其潜在的中枢机制还知之甚少.为了进一步探讨带状疱疹后遗神经痛患者的相关脑区活动,利用功能核磁共振成像低频振幅振荡(ALFF)技术观察带状疱疹后遗神经痛患者的基础脑区活动.8名带状疱疹后遗神经痛患者与8名性别、年龄相匹配的健康者行静息态功能磁共振(f MRI)成像扫描,用SPM8中的多重回归分析,在控制被试年龄、性别、教育年限的影响下,将每个体素的ALFF值同每个被试的病程、视觉模拟评分(visual analog scale,VAS)进行相关分析.与健康志愿者相比,PHN组与VAS评分相关的ALFF值增高的脑区有:右侧小脑后叶、前额叶背外侧区域(BA11/46/47)、右侧顶叶(BA40)、右侧舌回(BA17/18/19);与VAS评分相关的ALFF值降低的脑区有:右侧颞中回(BA21)、左侧舌回(BA17/18)、右侧小脑前叶、左侧后扣带回(BA30/19)和右侧中央前回(BA3/4/6);PHN组与病程相关的ALFF值增高的脑区有:右侧小脑后叶、前额叶背外侧区域(BA9/10/11/47)、左侧颞上回(BA38)、右侧顶叶和右侧舌回(BA17/18/19);与病程相关ALFF值降低的脑区有:左侧海马旁回(BA28)、右侧小脑前叶、左侧扣带回(BA24)、右侧颞上回(BA13)、左侧中央前回和右侧顶下小叶(BA39/40).研究结果提示,涉及疼痛的情绪、警觉行为、注意的脑区在带状疱疹后遗痛慢性疼痛的产生和维持中发挥重要作用.