基于fMRI的轻度认知障碍大脑网络研究

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轻度认知障碍(mild cognitive impairment,MCI)被认为介于老年痴呆和年龄匹配健康正常人之间的一种状态,临床上表现为记忆、认知等功能异常,但患者日常生活却能自理。近些年来,许多研究人员使用神经影像技术对MCI患者的生理机制进行广泛的研究,并取得一定的成果,但是仍需要深入研究。本文使用功能磁共振技术,从大脑网络角度来研究MCI患者异常情况,以便更好理解MCI的病理机制。第一部分:使用静息态功能磁共振(resting-state functional MRI,RS-fMRI)来研究遗忘性轻度认知障碍(amnestic MCI,aMCI)患者静息态网络(resting state networks,RSNs)功能的变化。我们使用低频振荡振幅(amplitude of low-frequency fluctuation,ALFF)方法找出aMCI患者异常RSNs,然后研究患者RSNs内、间功能异常情况。结果表明:1)aMCI患者异常RSNs包括默认网络,感觉运动网络,视觉网络和边缘系统;2)异常RSNs内、间功能连接发生异常。这些研究结果表明aMCI患者的情景记忆、感觉运动和视觉认知功能发生异常,为更好的理解aMCI的大脑网络机制提供一个新的角度。第二部分:使用功能磁共振和结构磁共振技术,从大脑灰质网络方面来研究MCI(包括亚型)网络拓扑属性,其中三种亚型的MCI分别为:逆转型MCI(reversed MCI,rMCI),稳定型MCI(stable MCI,sMCI)和恶化型MCI(worsening MCI,wMCI)。我们使用图论的方法来研究MCI(亚型)大脑灰质网络(功能网络和结构网络)拓扑属性的变化,包括小世界属性,节点中心性。结果表明:1)人脑灰质网络(功能网络和结构网络)具有小世界属性,并且患者的小世界属性发生变化;2)MCI患者的灰质网络效率明显低于对照组;3)MCI不同亚型的灰质网络属性之间的关系没有明显的一致性;4)MCI患者的海马,扣带皮层,颞上回等区域的功能和结构节点中心性发生异常。这些研究结果表明MCI患者的灰质网络(功能网络和结构网络)虽然具有小世界属性,并且其网络效率明显的降低,但是其不同亚型之间的网络属性与临床指标没有明显的一致性,需要进一步研究MCI不同亚型的生理机制。第三部分:使用弥散张量成像技术,从大脑白质网络方面来研究MCI(包括亚型)网络拓扑属性。通过纤维跟踪成像技术来构建大脑的白质结构网络,利用图论方法分析MCI(包括rMCI,sMCI和wMCI)患者结构网络拓扑属性,包括小世界属性和网络效率。结果表明:1)人脑的白质网络也具有小世界属性,并且患者的网络属性发生变化;2)MCI的网络效率相对于对照组明显的降低;3)MCI不同亚型的网络属性同样没有明显的一致性。这些研究结果表明MCI患者的白质网络同样具有小世界属性,并且其网络效率明显的降低,但是其不同亚型之间的网络属性与临床指标同样没有明显的一致性。本文分别从局部和全局出发,研究MCI大脑网络功能的异常,发现患者与认知、记忆等功能相关的网络和脑区发生异常,并且患者的灰质网络和白质网络的效率明显降低,但是MCI不同亚型的网络属性没有明显的一致性,需要进一步研究MCI分类准则。
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