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。     

颞叶癫痫患者海马CA3和内嗅皮层网络的癫痫尖波对theta节律抑制作用的量化评估

海马CA3和内嗅皮层(entorhinal cortex,EC)网络是海马认知功能和颞叶癫痫研究的关键回路之一,尖波对海马网络theta(4~8 Hz)节律抑制作用的研究有利于揭示癫痫对认知功能影响的机制。以往,在网络层面上,该抑制作用常借助脑片来实现定量评估。本文旨在建立依赖于脑深度局部场电位评估癫痫尖波对theta节律抑制作用的方法。从4位术前处于快速眼球运动(rapid eyes movement,REM)睡眠下的颞叶癫痫患者皮质电极记录中择取发作间期有散发性尖波(sporadic spikes,SSs)脑电和两个相邻SSs间无尖波暂态期脑电,尖波分别只在CA3、只在EC、或在CA3和EC同步出现,应用Gabor小波和Hilbert变换计算尖波前后和无尖波暂态期theta能量,并计算无尖波暂态期theta节律的断裂程度。结果显示:(1)尖波可瞬时降低theta能量,CA3和EC同步尖波时下降最为剧烈,抑制作用最强;(2)无尖波暂态期theta能量下降,出现theta节律消失,造成节律断裂,表明抑制作用在持续,且断裂程度与尖波附近抑制作用一致;(3)3例患者无尖波暂态期theta能量水平降低程度与尖波附近抑制作用一致,而1例不一致。本文结果提示,SSs可对theta节律产生瞬时、直接的抑制作用,该抑制作用可在无尖波暂态期持续,并可由theta节律断裂程度反映。该工作首次应用局部场电位证明了癫痫尖波对theta节律抑制作用可通过无尖波时脑电节律的断裂程度来评估,为利用脑电衡量癫痫尖波抑制作用提供了量化分析方法。     

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。     

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.     

基于脑结构子网络分析的颞叶肿瘤患者认知功能研究

本研究旨在结合图论讨论颞叶肿瘤对整个大脑结构网络的影响以及患者认知功能变化情况.本文基于弥散张量成像技术,构建颞叶肿瘤患者以及正常对照组脑结构网络,依据纤维束连接长度,将整个脑网络分为3个子网络,对比分析各个子网络的网络参数全局效率和局部效率,进而对颞叶肿瘤患者大脑内纤维束的再生以及消亡情况做简单分析.并对两组受试者进行认知能力评估,分析患者认知能力与节点效率之间的相关性,从而得到患者大脑认知分布情况.研究结果显示,全局效率和局部效率在全脑网络结构中均无显著差异,子网络拓扑参数显示,仅在短距离子网络中,患者组较正常组有显著升高,局部参数研究结果显示,正常组均优于患者组,且患者认知能力普遍低于正常组.脑区内部纤维束再生以及不同功能区之间纤维束连接发生变化从而使得颞叶肿瘤患者脑结构网络发生重组,且患者在注意力、记忆功能、学习能力等方面较正常人有显著降低,患者额颞-顶叶部分脑区参与认知过程,特殊脑区信息处理效率的变化可间接反映认知变化情况.     

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.     

听觉诱发脑电小波分量的混沌研究——婴儿痉挛症认知功能障碍的机制探讨

通过对婴幼儿期难治性癫痫———婴儿痉挛症(infantile spasms, IS)听觉诱发脑电细貌混沌特性的研究,探讨与IS相伴的认知功能障碍的发生机制。研究方法是分别记录IS组及正常对照组对象的听觉诱发脑电,经Mexihat连续小波变换后,分别计算信号各尺度小波分量的相关维数。结果表明IS组与正常对照组的各小波分量相关维数的差别主要表现在小波的第3尺度分量上(频带范围是32~64 Hz,主要为γ频带范围),在这个尺度上正常组相关维数明显低于IS组(P<0.05)。相关维数的降低意味着大脑活动自由度的减少,表明大脑的各单元耦合加强。因为正常组脑干内信息传递通道完好,使得大脑各个单元之间的信息耦合较强; IS组则由于脑干功能的异常,存在神经信息传递障碍,进而影响到脑干及其与大脑各个局部之间的信息耦合。小波第3尺度处于较高频率范围(γ频带范围),而在大脑皮层上的基频信号与听觉调频信号经加工后所产生的神经信号正在这一频率范围,且这一信号与大脑高级认知功能密切相关。因此,IS患者γ频带细貌信号的相关维数高于正常值,能够解释IS认知功能发生障碍的原因。     

老化对视觉注意调控网络的影响

目的 老龄化是日益严重的社会性问题。老年人的认知功能，如注意等，出现了明显的衰退。探究老化过程中视觉注意调控网络的改变有助于理解老年人认知功能衰退的神经机制，并为寻找潜在的干预方式提供理论基础。方法 本研究采用经典的双目标注意任务：被试仅需全程注视屏幕中心的黑十字。黑十字左右两侧13.5°视角度会呈现两个相同的视觉圆点，800~1 200 ms后其中随机一个目标会发生改变或者不变。通过采集该视觉注意任务期间的脑电活动信号，比较青年人与老年人在视觉目标改变和不变两种条件下的大脑活动。结果 实验发现在青年人中，额叶、顶叶和颞叶等脑区的电极记录到的神经电活动特征对视觉目标是否改变存在显著性差别，而老年人的脑活动对该视觉目标改变无显著性变化。此外，还发现该脑网络的变化在青年人和老年人中均存在性别差异。结论 注意任务下老年人脑网络难以对外界视觉信息输入做出及时响应，老化过程伴随视觉注意调控网络（额叶、顶叶和颞叶等）功能的衰退，该脑网络的变化存在性别差异。本研究为老化引起视觉注意调控网络损伤提供了新的证据。     

城市生态网络功能性连接辨识方法

城市生态网络是景观生态学应用领域研究的热点和重点之一,识别、评估生境之间的连接是构建生态网络的关键环节。在总结已有连接辨识方法的基础上,提出采用最小费用模型和图论分析相结合的方法,探讨功能性连接的辨识和优先恢复途径。以新西兰基督城为案例,分别利用景观发展强度指数建立阻力面,新西兰鸡毛松(Dacrycarpus dacrydioides)种子最大传播距离作为连接阈值来模拟、评价网络连接。结果表明:在1200 m距离阈值下,共有408条连接,其重要性分为10类。其中Richmond—Petrie公园,Hansons—Auburn保护地,Centaurus公园—King George保护地是整个生态网络的关键连接;若去除,景观整体连接度将下降31.73%。此外,研究发现连接重要值与两端的源面积之和没有显著相关性,即面积大的源斑块之间的连接不一定对网络构建起关键作用,这一结论还有待进一步证明。针对缺少动物迁移资料的城市环境,改进最小费用模型和网络连接分析的部分参数;可操作性与实用性强,对中国城市区域生态恢复建设、栖息地选择具有借鉴意义。     

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.     

视觉注意与神经振荡

人脑每时每刻都要接收大量视觉信息，由于人脑加工信息的能力有限，所以在较大视野内将注意分配给相关信息，同时抑制引起注意分散的不相关信息，对执行目标导向的行为至关重要。这种对视觉信息的选择性和主动性加工以适应当前目标的过程被称作视觉注意（visual attention），且视觉注意可分为自上而下的注意与自下而上的注意两种不同功能。由于来自大脑电信号的神经振荡活动在认知加工中发挥重要作用，已有研究综述了视觉注意与神经振荡（neural oscillation）的密切关系，但并未涉及不同的注意功能与神经振荡的关系。本文系统性调查了不同注意功能与神经振荡的关系，发现额-顶区域的theta频带振荡活动反映了自上而下的认知控制，而后部脑区的theta振荡与自下而上的注意相关。顶-枕区域alpha振荡的偏侧化有助于注意分配，而alpha频带的大规模同步促成了注意对视皮层自上而下的影响。Beta振荡介导了自上而下的信息与自下而上的信息之间的互动，作为信息载体促进了视觉信息处理。Gamma振荡则可能与自上而下和自下而上的注意间整合相关。本文就视觉注意功能与神经振荡关系的研究现状展开综述，旨在揭示不同的神经振荡活动在特定的视觉注意功能中的作用。     

记忆水平依赖的海马-前额叶神经节律交互

海马(HPC)和前额叶皮层(PFC)的协同作用是记忆加工过程的关键,其相互作用对学习和记忆功能至关重要.大量证据表明,情景记忆的形成、巩固与检索依赖于特征神经节律在PFC和HPC脑区间的同步作用,这些节律包括theta节律、gamma节律和sharp wave ripples (SWRs)节律等.在精神类疾病中患者往往伴随出现学习记忆功能障碍,基于人类和动物的脑电研究均发现以上3种神经节律在HPC和PFC之间的同步性下降,可能作为反映精神病理下认知功能障碍的重要指标.本文从HPC-PFC网络中的神经节律研究出发,总结了theta节律、gamma节律和SWRs节律在两脑区间的协调交互模式在情景记忆中的作用,以及精神分裂症和抑郁症状态下HPC-PFC通路上神经节律的异常表现及其潜在损伤机制,为今后精神疾病的快速诊断提供客观依据.     

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...     

三峡沿库城镇生态网络构建与优化——以重庆开州新城为例

生境破碎化是城市生物多样性保护和生态系统完整性面临的主要威胁。构建生态网络,提高生境斑块间的连接水平,可以有效缓解城市生态环境问题。在当前三峡库区快速城镇化、栖息地破碎与部分生境消失不可避免的背景下,本文以库区开州新城为例,从有利于乡土树种扩散定居过程为切入点,以GIS技术为支撑,应用最小费用模型模拟潜在路径,构建城市生态网络;并结合图论功能连接度指数验证网络连接的最优阈值,评价并划分斑块/连接的重要等级,从而确定新城栖息地/廊道保护、恢复的优先顺序。本研究筛选得到75个生境源斑块;乡土树枫杨种子传播的最远距离300 m是网络模拟、评价的适宜阈值。在该距离条件下,识别出98条路径连接,其中重要性高的路径主要分布在澎溪河-汉丰湖沿岸,包括规划院附属绿地与湖滨公园连接,跨江高速大桥两侧的湖滨绿地连接;若这两条连接被移除,网络整体连接度将下降19.1%。此外,研究发现,网络路径连接的重要性与其两端的斑块重要性不存在显著相关,但与斑块所处的空间位置及其自身形状特征有关。针对网络现状与模拟空白区存在的问题,本文提出了相应的网络优化对策。研究结果可为三峡库区城市/镇开展生态网络规划提供参考依据。     

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...     

睡眠剥夺对脑电活动相位相干性的影响研究

将小波变换和相位相干分析应用到事件相关电位实验的脑电信号中。在正常状态和一夜睡眠剥夺状态下提取12名受试者的视觉ERP,进行30～60Hz的小波变换,以此计算前额叶区域的导联内相位相干,以及枕叶和前额叶之间的相位相干性。发现睡眠剥夺引起前额叶的导联内相位相干活动减少和延迟,表明大脑维持完成任务的能力下降;枕叶与前额叶之间的gamma波段相位相干活动减少,表明功能区域之间的电活动传递效应减弱。基于小波变换的相位相干分析可以得到脑电的同步活动,为更好地理解睡眠的机制和评价睡眠剥夺对认知的影响提供了一条思路。     

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．     

混沌在神经系统中的作用

随着非线性动力学的发展,发现神经的不规则电活动具有确定混沌特性。混沌广泛地存在于神经系统,神经元的混沌电活动对神经元的生理功能必不可少,服电的混沌活动特性与大脑的功能状态密切相关,在大脑正常状态下脑电混沌活动的维数、李雅普指数、复杂度等指标较高;而在服功能受损的病理状态下,上述混沌指标降低。混沌在神经系统中起着重要的作用。     

完全睡眠剥夺对大脑注意网络冲突效应和脑电样本熵的影响*

目的: 本研究分析睡眠剥夺对个体选择性注意网络冲突效应和脑电样本熵的影响,探讨睡眠剥夺对大脑注意网络的影响。方法: 25名健康受试者参与36 h完全睡眠剥夺试验。试验于当天9:00开始,于次日21:00结束,试验采用自身前后对照设计。受试者在睡眠剥夺前后分别完成注意网络任务,同步采集受试者的脑电图。用脑电样本熵算法分析脑电图的delta、theta、alpha、beta和gamma频率段的脑电复杂度并对比各频段脑电样本熵在睡眠剥夺前、后的变化。结果: 同睡眠剥夺前比较,睡眠剥夺后与受试者的注意网络冲突效应密切相关的反应时显著下降(P＜0.01),正确率显著增加(P＜0.01)。脑电样本熵分析发现在beta频率段,与注意网络冲突控制相关的脑电样本熵值在睡眠剥夺后明显增大(P＜0.01)。其余脑电频率段脑电样本熵未发现显著差异。结论: 表明完全睡眠剥夺后大脑的注意网络冲突效应降低,表明睡眠剥夺后执行冲突控制能力的下降。     

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．