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第一章基于正常对照脑功能连接的模块划分背景:非任务状态下人脑左右运动皮层的血氧水平依赖磁共振成像（blood oxygenation level dependent,BOLD）信号在0.01-0.08Hz频段中显著相关。这反映了在静息态下,大脑的很多区域之间在仍然在进行着信息交流,这种BOLD时间信号的相关性就是功能连接（functionl connectivity,FC）。近年来,研究者将功能连接的研究方法应用于大脑功能研究,并证明了这种静息态下不同脑区之间BOLD时间信号的相关性广泛地存在于不同的脑功能系统内。目的:本部分的实验旨在以对照组的平均功能连接矩阵为依据,基于每个被试的功能连接网络,将大脑划分出功能模块,以便后续的进一步研究。方法:在2016年7月至2017年6月期间,共招募了110名被试,51人因排除标准被排除,最终样本量为59名被试:包括23名遗忘性轻度认知障碍（amnesia mild cognitive impairment,a MCI）患者,18名非遗忘性轻度认知障碍（non-amnesia mild cognitive impairment,na MCI）患者和18名正常对照（normal control,NC）。所有研究对象均来自于南京大学医学院附属鼓楼医院记忆门诊。南京大学医学院附属鼓楼医院伦理委员会批准了研究方案（临床试验政府编号:2016-063-01）。所有患者均签署了书面知情同意书。受试者使用标准化方案进行检查,包括:神经心理筛查、磁共振（magnetic resonance imaging,MRI）和一般医学检查。a MCI的诊断标准如下:主观或客观的记忆损害;记忆减退的客观表现（认知测试）:听觉-词语学习测验延迟回忆得分低于年龄和教育匹配对照的1.5个标准差;一般认知功能正常:简易精神状态检查表（mini-mental state examination,MMSE）≥24分;临床痴呆症评定量表（clinical dementia rating,CDR）0.5分;日常生活活动损伤很小或没有损伤;未达到痴呆。对na MCI除了排除了客观记忆损伤的诊断,也使用了类似的标准。排除标准为:脑血管病、严重抑郁即17项汉密尔顿抑郁量表（Hamilton depression scale,HAMD）≥24分、既往脑损伤或者酗酒病史、白质高信号（2级或以上）。对照组受试者没有认知障碍,也没有神经或精神障碍。所有参与者的其他排除标准包括MRI的禁忌症,如心脏起搏器和幽闭恐惧症。所有参与者都是右撇子。磁共振图像采集完成之后,利用Deparsf软件将图像进行校正、去干扰。为了构建个体的FC网络,根据图论理论,先用AAL90模板将大脑分成90个不同的感兴趣区（节点）,用节点之间的联系强度来确定感兴趣区域之间的绝对FC强度,从而得到个体的初始FC矩阵。对初始矩阵进行Fisher-Z变换以改善正态性。之后根据对照组的平均FC矩阵,用改进的贪婪优化算法将复杂网络划分成模块。结果:受试者之间在年龄（p=0.147）、性别（p=0.862）、教育程度（p=0.092）和数字广度测试方面没有统计学差异。MMSE、Mo CA、VR（Visual Reproduction,视觉复制）、AVLT（Auditory-verbal learning test,听觉词语学习测试）、AVLT-DR（Auditory-verbal learning test delayed recall,听觉词语学习测试-延迟回忆）、BNT（Boston naming test,Boston命名测试）在三组间均有显著差异（p<0.05）。a MCI组的MMSE、VRDR、VRR、AVLT、AVLT-DR和BNT评分均低于na MCI组和NC组。NC组的Mo CA评分高于两个MCI组（p<0.01）。根据NC组的FC矩阵,健康的大脑网络由四个连接的模块组成。根据它们的解剖位置和前人的研究结果,我们将它们命名为颞枕模块（模块I）、默认模式模块（模块II）、注意模块（模块III）和感觉运动模块（模块IV）。这四个模块分别包含26、28、16和20个解剖区域。结论:基于多模态神经成像技术,我们在健康脑功能网络中识别出四个联系较外界更紧密的模块:颞枕模块（模块I）、默认模式模块（模块II）、注意模块（模块III）和感觉运动模块（模IV）。第二章功能连接、结构连接以及两者相关性对遗忘性轻度认知障碍的预测作用背景:轻度认知障碍（mild cognitive impairment,MCI）,被视为阿尔兹海默病（AD）临床阶段的先发阶段。其中,遗忘性轻度认知障碍（amnestic mild cognitive impairment,a MCI）是MCI的重要亚型。a MCI的患者更有可能进展成临床阿尔兹海默病（AD）。目的:本研究的目的是研究两种MCI亚型中的结构和功能连接,并比较结构连接（structural connectivity,SC）-功能连接（functional connectivity,FC）耦合的差异。方法:59名被试包括a MCI、na MCI（non-amnestic mild cognitive impairment,非遗忘性轻度认知功能障碍）患者和健康对照（NC）接受了静息态状态功能磁共振成像（rs-f MRI）和扩散张量成像（DTI）。根据对照组的功能连接网络,将大脑分成多个功能模块后,比较模块中的平均FC和SC以及平均SC-FC相关值;最后利用逻辑回归的方法来查找a MCI的预测指标。并用ROC曲线对预测的效果进行检测。结果:1)三组之间模块水平的平均FC无显著差异。2)在模块I、模块II和模块III中,NC组的FN低于a MCI组na MCI组;而在模块IV中,NC组的FN低于a MCI组;在模块I、III、IV中,NC组的FA高于a MCI组na MCI组;在模块II中,而FA呈现出a MCI<na MCI<NC的趋势,且三组之间两两存在显著差异。3)模块I中NC组的FN-FC相关值高于a MCI组和na MCI组;而NC组的FA-FC相关值低于a MCI组和na MCI组;在模块II、IV中,NC组的FA-FC相关值低于a MCI组和na MCI组。4)模块I中存在FN-FC以及FA-FC趋势线的组间差异。5)Logistic回归分析显示四个模块中FA值均对a MCI具有一定的预测意义（每1%增量,模块II中OR=0.539,p=0.003、模块III中OR=0.805,p=0.031、模块IV中OR=0.551,p=0.004）。模块IV中FN值对a MCI具有一定的预测意义（OR=1.163,p=0.012）。此外,模块II中,FA-FC相关值对a MCI具有一定的预测意义（OR=2.095,p=0.028）、FN-FC相关值对a MCI也具有一定的预测意义（OR=1.205,p=0.026）。ROC曲线进一步验证了不同指标对于a MCI预测的效果。模块I中,FN值的ROC曲线的曲线下面积为0.702;FA的曲线下面积为0.700。模块II中,FA值的ROC曲线曲线下面积为0.818;模块III中,FA值的曲线下面积为0.732;模块IV中,FA的曲线下面积为0.829。此外,在模块I中,FN-FC相关值的ROC曲线曲线下面积为0.668;FA-FC相关值的曲线下面积为0.673;在模块II中,FA-FC相关值的ROC曲线曲线下面积为0.713;在模块IV中,FA-FC相关值的ROC曲线曲线下面积为0.688。结论:模块水平的结构连接在AD或a MCI进展中可能存在代偿;模块水平的结构连接参数以及结构-功能相关性参数可能对a MCI的预测有意义,还有待进一步验证。