基于fMRI数据的大脑核心神经认知网络研究

• 作 者: 张杨
• 出 处: 湖南师范大学
• 发表日期: 2020年01期
• 关键词: 精神分裂症 大脑核心神经认知网络 功能连接 网络连接指数

众所皆知,精神分裂症(schizophrenia,SZ)是一种病因未明而且症状各异的精神疾病,而精神分裂症的发病因素中遗传因素占据重要地位。研究表明包括精神分裂症在内的多种精神神经疾病都存在凸显网络(Salience Network,SN)、中央执行网络(Central Executive Network,CEN)和默认网络(Default Mode Network,DMN)的功能连接异常,我们将这三个子网络统称为大脑核心神经认知网络,其中凸显网络起着调控中央执行网络和默认网络的切换作用。但精神分裂症患者大脑核心认知网络的异常是先天造成的还是后天形成的,至今为止没有确切结论。本文旨在利用独立成分分析(Independent Component Analysis,ICA)和构建种子点全脑功能连接网络等方法对该问题进行深入研究。本论文选取的研究对象为20名精神分裂症患者(Schizophrenia,SZ)、23名精神分裂症患者的同胞(Siblings,SB)和33名健康对照(Healthy Controls,HC)。我们利用空间独立成分分析的方法将大脑核心认知网络构建出来,进一步得到三个子网络的时间序列。基于凸显网络在核心神经认知网络中起到的调控作用,我们将SN和CEN时间序列相关值与SN和DMN时间序列相关值的差定义为网络连接指数(Network Interaction Index,NII),计算出静态NII值、动态NII值和不同状态下的NII值,并进行组间比较。接下来,我们进一步将上述提到的大脑核心神经认知网络作为种子点建立与全脑其他体素的功能连接网络,通过方差分析和双样本T检验等方法进行统计分析,找出通过了校正的组间之间有显著差异的团块,从而进一步探究SZ的病理机制。本文得到的结论有两个:第一,我们发现不管是静态还是动态,患者的NII值显著低于正常对照,但患者和同胞的NII值,同胞和正常对照的NII值均没有发现有显著性差异。第二,我们发现三组被试之间均存在有显著差异的脑区,在颞叶等脑区患者的连接与正常被试相比有差异;在豆状核等脑区患者的连接与其同胞相比有差异;在尾状核等脑区同胞的连接与正常被试相比有差异。本文结合大脑核心神经认知网络内部连接和全脑功能连接两个方面对精神分裂症的疾病机制和遗传机制进行了一定的研究。得到的结果很好的说明了SZ患者的网络异常虽然与遗传有关,但同时也受到外界环境因素的影响。本研究对精神分裂症的临床治疗和诊断,以及预防有一定的借鉴和指导意义。