【摘 要】
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近年来,功能磁共振成像技术(functional Magnetic Resonance Imaging,fMRI)越来越多被用以评估人类大脑激活与感觉、运动及认知活动的关系。现众多研究表明:人脑功能网络往往呈现出较强规律性,通过脑功能连通性体现出复杂的脑功能可塑性,而职业因素是影响脑功能可塑性的原因之一。为了深入探究职业对人脑可塑性的影响,本文以海员为例,采用脑熵(Brain Entropy,BE
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近年来,功能磁共振成像技术(functional Magnetic Resonance Imaging,fMRI)越来越多被用以评估人类大脑激活与感觉、运动及认知活动的关系。现众多研究表明:人脑功能网络往往呈现出较强规律性,通过脑功能连通性体现出复杂的脑功能可塑性,而职业因素是影响脑功能可塑性的原因之一。为了深入探究职业对人脑可塑性的影响,本文以海员为例,采用脑熵(Brain Entropy,BEN),动态脑熵以及图论来刻画在职业因素影响下,海员的脑功能变化。基于功能磁共振成像和脑熵模型,我们的研究结果发现,海员在眶额叶(orbito-frontal cortex,OFG)和颞上回(superior temporal gyrus,STG)的脑熵明显高于非海员,而海员的小脑熵值低于非海员。最终我们得出如下结论:1)小脑中较低的脑熵意味着海员的小脑活动具有很强的规律性和一致性,这表明海员的小脑可能通过长期的职业培训更加专业化;2)OFG和STG中较高的熵可能表明海员的情绪控制和听觉信息处理能力相对较弱。然后,论文进一步分析了海员与非海员大脑活动复杂度的动态变化及其与职业的关系。首先用滑动窗法计算瞬态大脑样本熵,从而得到样本熵脑图谱的时间序列,然后就此样本熵动态时间序列分析海员与非海员两组人员的脑成像数据。动态脑熵的分析得到与前述脑熵分析相似的结果,与非海员相比,海员在小脑部分的动态熵值较低,而在梭状回(BA20)的动态熵值较高。接着,基于用滑动窗方法计算得到的样本熵脑图谱时间序列,用皮尔逊相关系数(Pearson correlation coefficient,PCC)做基于AAL模板的功能连接分析,得到功能连接网络,并计算该网络的的拓扑属性(小世界性和网络效率)。观察发现海员与非海员都具有小世界性,这说明小世界性是大脑内的固有属性。而在小世界和效率拓扑属性上,在不同滑动窗口长度下,海员与非海员表现出不同的变化。最后,由Meta分析揭示了由专业经验引起的职业性神经可塑性的神经生理机制。一方面功能性神经影像学研究的Meta分析表明,与对照组相比,职业人员对左前中回(BA6),左额中回(BA6)和右额下回(BA9)的激活更强;另一方面,结构研究的Meta分析表明:与对照组相比,职业人员们在双侧颞上回(BA22)和右壳核中的灰质体积更大以上结果表明,海员的职业确实影响了大脑的复杂性,并且还提供了与职业相关的功能可塑性的新的神经心理学证据。总之,这些发现不仅扩展了目前对不同职业的职业神经可塑性共同神经生理学基础的理解,并强调了职业神经调节的一些可能目标神经可塑性,也为职业科学研究提供了新的视角。
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