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.     

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。     

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．     

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.     

不同时间电针干预痛厌恶大鼠焦虑行为的前扣带皮层机制研究

目的 探究电针干预对痛厌恶大鼠焦虑行为的缓解效应和其对前扣带皮层(anterior cingulate cortex,ACC)N-甲基-D-天冬氨酸(N-methyl-D-aspartate,NMDA)和γ-氨基丁酸(γ-aminobutyric acid,GABA)受体的影响.方法 所有健康大鼠完全随机分为空白(NS...     

视频暴力与攻击行为的神经成像研究进展

认知神经科学促进了心理学领域有关视频暴力与攻击行为的神经生理机制研究.近几年,国外研究者使用功能性磁共振成像研究了视频暴力与攻击行为的神经生理机制,并提出了新的攻击行为模型:神经发展模型.研究发现:长时间暴露在视频暴力下人类对暴力的威胁的脑反应是真实的并且可以察觉到的;能导致前额皮层、杏仁核、前扣带皮层、海马和海马回的激活;能增加潜在的攻击行为.文章介绍了认知神经科学领域中视频暴力和攻击行为神经成像研究的发展现状并展望了其前景.     

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     

老化和精神疾病引起的皮层抑制功能变化

脑神经网络信息加工的实现方式主要依赖于兴奋性和抑制性突触连接.脑内抑制性神经元数量较少,但在信息加工和神经可塑性等方面作用极其重要,而且抑制系统失常与多种脑功能障碍有关联.脑内抑制性神经环路可粗略分为皮层内和皮层间(包括前馈和反馈)两种,分别介导同一脑区内和不同脑区间的抑制作用.本文先围绕中心-外周抑制和运动方向互斥介绍了皮层间、皮层内抑制的行为表现和作用机制,然后以老化和精神疾病为例综述了脑功能障碍与视觉系统皮层抑制功能变化间的联系,希望能对相关研究工作有所助益.     

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．     

基于前额联络皮层脑电信号的海洛因戒断大鼠个体觅药行为状态识别

目的:探究海洛因诱导位置偏爱大鼠不同行为状态下额叶联络皮层(Fr A)无线遥测脑电新的分析方法,以期能精确实时识别海洛因诱导大鼠个体的强迫性觅药行为。方法:清洁级Wistar大鼠30只,于前额皮层行电极埋藏术后,随机分为手术对照组(n=10)和海洛因诱导组(n=20);海洛因诱导组皮下注射海洛因0.5 mg/(kg·d),之后每日递增0.25 mg/kg,连续注射7 d,对照组同时间注射等量生理盐水;利用CPP视频系统结合脑电无线遥测技术,同步记录白-黑箱穿梭、黑箱停留、黑-白箱穿梭、白箱停留四种行为状态下已成瘾大鼠Fr A区脑电信号,辨识原始脑电中含肌电等噪声信号区域,针对性的给以小波分解及振幅阈值消噪预处理,提取不同行为状态下脑电数据的样本熵值及与4个节律频率对应的小波系数标准差值,利用支持向量机算法(SVM)实现对海洛因成瘾大鼠个体不同行为状态的实时识别。结果:SVM对20只经海洛因诱导产生明显药物依赖的大鼠个体白-黑穿梭、黑箱停留、黑-白穿梭、白箱停留四种不同行为状态的实时分类识别率均值都达到80%左右,其中与觅药行为关联最紧密的黑-白穿梭状态实时识别率均值达到83.88%。结...     

有无反馈对欺骗过程的神经机制的调控作用

欺骗行为会导致欺骗结果的产生,欺骗结果又会直接影响欺骗行为的发生及其内在机制.虽然有研究表明,欺骗结果会对相应的欺骗过程产生调控作用,但对这一调控作用的机制并不清楚.本研究采用功能核磁共振技术,对两组被试分别使用有、无反馈(欺骗结果)的GKT范式并记录两组被试在进行诚实反应和欺骗反应时的大脑激活模式.结果发现,有反馈组与无反馈组相比,有反馈组的诚实反应和欺骗反应都导致了左侧顶叶皮层、左背部前扣带皮层、左侧脑岛、双侧视皮层和右侧小脑的更大激活;对两组而言,欺骗反应和诚实反应都导致了右腹外侧前额区域、双侧缘上回、左侧脑岛、右后内侧额叶、右侧颞中回和右侧纹状体的更大激活;此外,与无反馈组相比,有反馈组的欺骗反应与诚实反应在双侧纹状体和左侧脑岛上的激活差异更加明显.这些结果表明,有无欺骗结果对欺骗过程的神经机制具有调控作用,当需要面临欺骗结果时,欺骗过程将更大程度地涉及到奖赏预期和风险厌恶过程的参与.     

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.     

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。     

社会关系网络分析在行为生态学中的跨学科应用

社会关系网络分析(social network analysis,SNA)是综合运用图论、数学模型,来研究个体与个体、个体与其所处社会网络、以及一个社会网络与另一社会网络之间关系的研究方法。SNA不仅仅是一套技术、而是一种关于关系网的方法论。该方法论认为每一个个体都不是独立的,而是通过信息、行为、空间分布、生态因素等连结共生。这让我们以全局视野理解一个动物群体,从两方关系、三方关系、个体与群体间关系、到动态网络模型等角度进行研究,为验证性行为与性选择理论、互惠与合作理论、信息流动与疾病传播理论、个体策略与种群选择理论、界定一个群、预测社会关系网络稳定性等行为生态学领域提供可靠的量化数据,极大地推动了行为生态学的发展。相对于国外的快速发展,SNA在国内动物学研究中的应用仍十分有限。为此,该文结合作者对川金丝猴的研究结果,介绍了SNA的理论背景、概念、测量方法和应用领域,旨在推广SNA在我国行为生态学研究中的跨学科应用。     

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。     

单次高压氧干预改善高海拔移居者注意网络

长期高海拔暴露影响人类认知功能,如何科学干预是当前热点问题.本研究选取成年后移居高海拔地区的大学生作为研究对象,考察单次高压氧干预是否可以改善高原移居者的注意网络功能.注意网络测试(attention network test,ANT)结果显示,单次高压氧干预特异性地提高了移居者的注意定向功能而非注意警觉和执行控制功能...     

成年小鼠前脑NMDA受体参与神经元的动作电位发放

谷氨酸是中枢神经系统主要的快速兴奋性递质。AMPA受体和海人藻酸受体主要参与突触传递,而NMDA受体主要参与突触可塑性。基因操作的方法增强NMDA受体的功能,可以增强动物在正常生理状态下的学习能力,及在组织损伤情况下的反应敏感性。NMDA受体参与生理功能的主要机制是长时程增强（long—term potentiation,LTP）。我们的研究表明,NMDA受体不仅参与刺激前扣带皮层的第五层细胞或刺激白质诱导的突触反应,而且参与在胞体施加去极化跃阶电流诱导的动作电位的发放。钙一钙调蛋白敏感的腺苷酸环化酶1（adenylyl cyclase 1,AC1）和cAMP信号通路可能介导了这些反应。由于扣带皮层神经元在伤害性刺激和痛中发挥重要作用,我们的结果为前脑NMDA受体参与突触传递和动作电位发放,以及与前脑相关的行为,如感受伤害性刺激和痛,提供了一个新的机制。     

东莞市人工景观结构与连接度的协整性及因果关系

城市人工景观特征逐步向城市外围自然及半自然景观渗透。近年来对快速城市化地区的景观格局特征定量化研究很多,但侧重于景观格局特征的简单分析和描述,忽略了城市空间扩展过程中,城市人工景观结构与景观连接度动态变化过程中之间的内部联系。以东莞市1988—2009年城市人工景观为研究对象,通过计算并分析景观结构与景观连接度指数,利用计量经济学中的协整概念与格兰杰因果检验方法并详细分析了这两类指数之间的具体关系。研究结果表明:(1)所选取的景观结构指数与景观连接度指数能较好地描述东莞市城市人工景观时空格局变化过程;(2)人工景观斑块类型面积(CA)与可能连通性指数(PC)存在协整关系。景观聚集度指数(AI)、蔓延度指数(CONTAG)与景观连通性指数(IIC与PC)也存在协整关系,即这些变量之间确实存在长期均衡关系;(3)格兰杰因果关系检验中,在不同滞后期的情况下,大部分的结果表明景观连接度指数(IIC与PC)是景观结构指数(CA、AI、CONTAG)的格兰杰成因,说明景观连接度指数信息有助于预测景观结构指数的变化。     

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。     

睡眠2期脑电信号产生的生理机制模型仿真研究

目前慢波睡眠生理机制研究已有的理论及动物实验结果显示,慢波睡眠中,皮层-丘脑系统神经元存在三种不同节律的振荡:慢振荡(<1 HZ)、δ振荡(1-4Hz)和纺锤振荡(7-14Hz)。这些神经元电活动在皮层水平广泛同步化,产生慢波睡眠脑电。提出了能分别产生这三种节律的三种神经元环路模型,并将之组合简化成一个七细胞环路模型。由这样的大量环路组成的网络模型在合适的突触连接参数范围内,能在皮层处产生人类慢波睡眠脑电2期的完整波形。这一结果说明了如何将动物实验观察到的睡眠生理机制的结果与人自然睡眠活动的脑电结果联系起来,并提示脑信息处理中由微观神经元群放电特征整合为脑的宏观功能状态的主要环节。