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目的: 早期研究表明视觉剥夺后视觉区域可以参与到非视觉信息的处理中。但是,视觉皮层与非视觉皮层之间信号传递的机制以及其分子基础尚不明确。在本研究中,我们使用了一种精细尺度的基于体素水平的功能连接(FC)分析来刻画在不同失明年龄的盲人中视觉皮层内部及视觉与听觉/体感皮层之间连接的改变情况,并探究其空间分布模式。我们还试图阐明发育关键期之内及之后的感觉经验对这种连接重构的影响。另外,由于遗传因素在视觉皮层的成熟及经验依赖的可塑中起到了重要的调节作用,我们尝试通过连接变化与基因表达的空间相关分析得到更多与感觉皮层连接重构有关的基因及分子通路。 方法: 本实验共纳入31名先盲(CB),34名早盲(EB),38名晚盲(LB)以及40名视力正常对照(SC)。首先,获得所有受试者的三维T1加权结构像及静息态功能磁共振图像(rs-fMRI)。然后,采用基于体素的FC分析方法,计算感觉皮层内任意两个体素之间的FC值,并计算其组间差异。同时得到不同失明年龄的盲人FC变化的差异及相似性。进而,根据连接变化的空间模式将感觉皮层内的体素进行分类。最后,通过空间相关分析得到连接变化与结构变化及基因表达水平的关系。 结果: 与SC相比,所有的盲人都表现出背侧视觉皮层与听觉联合皮层/体感联合皮层模态间功能连接的增强以及视觉皮层模态内连接的增强。这些发现提示了一种皮层-皮层的间接连接可能在盲人中负责信息由非视觉皮层向视觉皮层的传递。连接重构的空间模式分析显示在同一视觉区域增强和减弱的连接是共存的,这提示我们失明后感觉皮层的连接变化远比我们知道的要广泛和普遍。我们还发现,盲人功能连接的改变与灰质体积的变化是正相关的,这提示了功能变化的结构基础。发育关键期的感觉经验对于感觉皮层间功能连接重塑的影响则表现在失明年龄与模态内及模态间连接的显著相关。然而,不同盲人组间非常相似的连接变化模式则说明发育成熟后的感觉经验对于失明后连接变化的重要作用。最后,通过全基因组基因表达水平与连接变化的空间相关分析,我们确定了数百个与盲人连接重构相关的基因。这些基因显著富集在皮层神经元以及一些生物学过程的通路中,例如化学性突触传递、离子转运、神经系统发育、G蛋白偶联的受体信号通路、谷氨酸受体信号通路。 结论: 失明后,视觉皮层模态内及视觉与听觉/体感皮层模态间增强与减低的连接变化是同时存在的,而且发育关键期及成熟后的感觉经验共同作用于这种连接的重塑,而一些分子通路可能在这种失明后连接重构的过程中起到重要调节作用。