全面性癫痫患者基于功能磁共振的工作记忆脑网络研究

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全面性强直阵挛发作(Generalized tonic-clonic seizures,GTCS)作为一种特发性全面性癫痫,主要症状有两种:波及全身的强直阵挛发作以及全导联的脑电活动异常,常规的MRI和CT检查均未发现明显的结构异常,发病原因尚未可知。这种突发的癫痫发作对病人及其家人的生活都造成了极其沉重的负担。越来越多的研究人员致力于探讨GTCS病人的病理机制及其致病因素,并且随着目前技术的高速发展,多种磁共振研究方法都应用在了GTCS病人身上,包括脑电图、脑磁图、弥散张量成像、功能磁共振成像以及磁共振波谱成像。有研究发现GTCS病人存在明显的认知功能障碍,本文拟从工作记忆损伤的角度,通过功能磁共振成像以及磁共振波谱成像,探究GTCS病人工作记忆相关的功能以及神经代谢化合物异常。本研究选取了GTCS患者57名,以及性别、年龄匹配的健康被试34名,采集了两种难度工作记忆任务的功能磁共振序列,并分别进行了一般线性模型的计算来估计任务激活脑区。通过双样本t检验来计算在记忆任务下,GTCS病人与健康被试的激活差异脑区,并通过心理生理交互的方法来构建记忆任务调制的脑网络连接,并计算了病人的发病时长与初始发病年龄与任务态激活的相关性。随后,我们使用多体素磁共振波谱成像获取了病人以及健康被试的前额叶、丘脑以及基底节的神经代谢产物浓度,使用秩和检验计算了病人与健康被试之间的差异,并计算了差异化合物与任务态激活和心理生理交互的相关性。结果显示,GTCS病人在楔前叶、枕下回的负激活出现了显著的增加以及顶下回的正激活显著减弱。我们认为这是疾病引发的DMN脑区损伤导致的任务负网络的抑制和任务正网络的激活不充分,也进一步指出了楔前叶在大脑中可能是一个至关重要的节点。我们发现了GTCS患者从楔前叶到丘脑的有向连接程度出现了增加。这可能是一种代偿机制来弥补工作记忆相关脑区激活不足的情况。同时我们还发现了中央前回到脑岛以及额叶视区和背外侧前额叶的连接降低,我们认为这是一种资源调控机制,将资源重心放到工作记忆更需要的脑区内导致的连接性降低。MRS的研究结果表明患者丘脑中N-乙酰天冬氨酸浓度出现了显著性降低,前扣带回皮层的谷氨酸-谷氨酰胺浓度显著增加,这说明了在GTCS病人中,出现了丘脑的神经元的丢失以及代谢效率的降低,前扣带回皮层为了完成工作记忆任务而提高了工作强度。在之后的相关分析中我们也发现了GTCS病人相较于健康被试出现了额外脑区的相关性,揭示了GTCS病人受癫痫的影响导致了相关脑区的损伤。本文通过分析功能磁共振和磁共振波谱数据,发现了GTCS患者无论是任务引发的激活,还是生化代谢产物都与健康被试有差异。本研究可以为全面性强直阵挛癫痫的致病因素和病理机制探究提供帮助,有望为后续经颅磁刺激治疗的定位以及癫痫诊断和治疗效果的评估提供思路。
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