大脑是人体最复杂、最高效的信息处理系统,探索大脑生理结构和大脑信息处理过程是脑认知研究的核心内容,脑认知科学研究的主要目的是阐明认知活动的脑机制。大脑的认知功能包括知觉、注意、记忆、语言、思维、智能和意识等心理功能。脑认知功能障碍是神经和精神疾病的行为表现之一,指与学习记忆和思维判断有关的大脑高级智能加工过程出现异常,从而引起严重的学习记忆障碍,同时伴有失语或失行等异常病理过程。脑影像技术的出现使人类可以直接地、非侵入性地探查大脑的结构与功能。尤其是磁共振成像技术可以使研究人员精细的考察毫米级大小的脑组织活动,可以较为直观的反应出认知障碍群体脑结构与脑功能的异常,在临床上,脑成像对脑疾病的诊断和治疗有着重要的意义。本文利用磁共振图像,对正常老年人,轻度认知障碍人群,阿尔兹海默病患者的大脑皮层的形态学方面进行了深入的研究。本文的主要贡献如下：Ⅰ.用基于体素的形态测量学方法对正常老年人(NC)、轻度认知障碍群体(MCI)和阿尔兹海默病患者(AD)的脑结构磁共振成像数据进行分析。通过对三组被试大脑灰质体积的研究,考察轻度认知障碍群体和阿尔兹海默病患者的脑结构异常,以及探察轻度认知障碍群体作为正常老龄化与老年痴呆之间的过渡状态,其脑结构的异常变化情况。其中组间差异主要涉及到的脑区有：海马旁回,前额叶,杏仁核,眶额回,嗅觉皮层,边缘叶,尾状核,脑岛等。通过组间差异的比较,我们发现从正常老年人到轻度认知障碍群体再到老年痴呆症患者,其大脑灰质逐渐减少,因而对脑结构中的灰质体积来说,轻度认知障碍群体处于正常老年人与老年痴呆症患者之间的一种状态。Ⅱ.利用三个群体的大脑灰质体积和AAL (automated anatomical labeling)模板将全脑分割成90个脑区,来构建三个群体脑结构网络,并分别计算其脑结构网络参数,如：聚类系数,特征路径长度,节点介数等。我们发现三组被试的脑结构网络全都表现出小世界属性,并且在对称的同源脑区之间有较强的相关性存在。在三组被试的脑结构网络中,AD脑网络有最大的类聚系数,NC脑网络有最短的特征路径长度,而MCI脑网络的参数指标处于AD与NC之间,这也意味着MCI是处于二者之间的一种过渡状态。Ⅲ.考察轻度认知障碍群体随着发病时间的增加,其大脑结构的异常变化趋势。我们首先计算出相隔三年的两组轻度认知障碍群体大脑皮层厚度,然后采用双样本T检验的方法,找出统计意义下存在差异的脑区。我们发现存在差异的脑区几乎都属于大脑左右半球的同源脑区,且右半球的皮层厚度下降程度要大于左半球。其中,皮层厚度下降显著的脑区主要包括：眶额回,嗅回,脑岛,海马旁回,颞上回,颞极等脑区。轻度认知障碍群体皮层厚度有显著性下降呈现一定的对称性,而这些相关脑区的异常可能与记忆力衰退,嗅觉不敏感,情感出现障碍和语言组织能力下降等生理功能的逐步丧失有直接的关系。