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作为一个精密的系统,人类大脑能够在同一时间高效地处理多项任务。研究表明,尽管各个脑区的主要功能不同,但是大脑能够快速地将空间分离的脑区集合起来共同完成某项复杂任务。因此,脑区间的连接可以很好地描绘这种功能上整合和分离的运作模式。脑网络因而也已经被广泛应用于脑机制探索以及脑疾病病理学机制研究。目前,在构建基于群组的形态学脑网络时,提取各个脑区形态学特征是整个流程中的一个关键步骤。多数方法均需要先将各个被试的原始脑图像配准至标准模板再进行特征提取,而IBASPM(Individual Brain Atlas Statistical Parametric Mapping)则通过变形场逆运算将标准脑图谱实现个体化从而完成灰质体积特征在被试原始空间中的提取。但是,该特征还从未在形态学脑网络的构建中得到应用。尽管形态学脑网络的研究在近年来取得重大突破,在很大程度上却还是取决于皮质形态在群组水平上的解剖相关性。虽然近几年也有越来越多的个体形态学脑网络构建方法被不断提出,然而多是基于单一形态学特征做数学分析以实现脑区间相关性的计算。本文尝试提出新的形态学脑网络构建方法并应用于阿尔兹海默症脑病理学机制的探索。此外,情景记忆是以时间和空间为坐标对个人亲身经历的、发生在一定时间和地点的情景的一个集合。已有行为学的研究表明,情景记忆功能在大脑发育阶段会快速提高,而在老化阶段则会急剧衰退。目前尚无任何研究针对整个生命周期的情景记忆功能发育和老化模式进行系统的探索。因此,本文针对上述科学问题进行研究和探讨,提出新的形态学脑网络构建方法并应用多模态脑网络探索脑机制和脑疾病,主要研究内容如下:1.通过IBASPM将标准脑图谱个体化从而直接在被试的原始空间提取脑区灰质体积特征,并以此构建形态学脑网络,最终将该脑网络应用于探索正常老化脑连接的改变模式。研究结果发现:老年组灰质体积减少主要集中于额眶区、外侧颞叶以及扣带回;相较于青年组形态学脑网络结构,老年组脑区间正连接增强主要集中于额叶内部;老年组核心节点呈现出右脑偏侧性。研究结果表明基于原始空间提取形态学特征构建的形态学脑网络是可行的,其发现可以为现有正常老化研究提供辅助信息。2.利用脑区可以提取多种形态学特征的优势,将多个特征融合为一个特征向量来表示该脑区,实现在个体水平上脑区间相关性的计算,从而构建个体形态学脑网络。研究结果显示,通过该方法构建的个体形态学脑网络具有小世界属性和鲁棒性,并且正常被试的脑网络拓扑结构与前期文献具有较高的一致性,证明了该方法的可行性。3.基于多种形态学特征构建的个体形态学脑网络对轻度阿尔兹海默症患者进行脑网络分析。阿尔兹海默症是一种常见于老年群体的神经性疾病,主要表现为记忆功能和认知功能出现严重损伤。阿尔兹海默症对每个被试影响程度各不相同,利用个体形态学脑网络可以更好的探究认知能力与脑网络结构的关系,从而实现更准确的早期阿尔兹海默症诊断。本研究发现患者多个脑区的连接均受到显著影响,尤其是左侧内嗅皮质。患者认知评分与脑网络全局效率相关性较高,当患者认知评分较高时,可以通过脑网络全局效率辅助诊断。研究结果表明阿尔兹海默症会选择性地攻击患者认知相关的局部脑区,通过个体形态学脑网络和认知评分相结合,有望实现更为精准的阿尔兹海默症诊断。4.基于整个生命周期的五个时间节点(新生儿、1岁、2岁、青年期与老年期)分别构建以海马为种子点的静息态功能脑连接,以此系统地探索了情景记忆功能的改变模式。海马是大脑记忆功能的中枢,尤其是情景记忆功能。结果表明:相较于高级脑功能区和初级脑功能区,海马的功能连接在婴儿期发育最快,在青年期达到顶峰,在老年期则又急剧衰退;在婴儿期向青年期过渡时,记忆回路重组机制有可能是婴儿失忆症的潜在原因之一。研究结果提示了,海马功能连接的测量可以作为潜在的影像学生物标志物,以此辅助设计更为有效的干预措施,有望促进婴儿期更好的记忆功能发育或减缓老年期记忆功能衰退。