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研究背景阿尔茨海默病(Alzheimer’s disease,AD)是老年期痴呆中最常见的病因,其特征为进行性进展的认知功能障碍和行为损害。遗忘型轻度认知障碍(amnestic mild cognitive impairment,aMCI)被认为是AD前期。目前研究多集中于AD认知功能损伤及其损伤机制,而关于病情早期尚保留的能力及其神经机制尚不完全清楚。随着多模态磁共振成像技术和分析方法的发展,可从结构、功能、代谢、网络等层面多维度的反映神经影像改变情况,为研究AD的神经机制提供新的手段。情绪相关的事件比中性事件容易记住,称之为情绪对记忆的增强效应(emotional enhancement of memory,EEM)。目前对 AD 情绪记忆的研究较少,且集中于单纯的行为学研究,影响EEM效应的因素尚不清楚,神经机制的研究尤为匮乏。此外情绪记忆改变及其神经调节机制在AD及正常老化过程中的区别亦不明确。AD发病率高,而治疗方法及治疗效果均有限。若能找到情绪记忆相关的功能脑区和神经通路,通过干预,利用情绪对记忆的促进作用来提高患者的记忆水平,将具有重要的研究价值和临床意义。研究目的本研究联合AD进程中的情绪记忆行为和多模态MRI影像数据,从灰质结构、白质结构、脑功能网络等层面多维度探索痴呆和正常老化进程中情绪记忆的影响因素及其可能的神经机制。(1)研究一:探索情绪记忆及EEM效应在AD进程中是否受损;探索AD进程中脑结构(灰质及白质)改变与情绪记忆的关系。(2)研究二:探索情绪记忆的影响因素;探索AD进程中静息态情绪记忆功能网络改变与情绪记忆的关系。(3)研究三:探索正常老化过程中灰质结构改变及情绪记忆功能网络属性与情绪记忆的关系。研究方法(1)研究一:纳入21例AD患者,20例aMCI患者和25例认知正常老年对照组。情绪记忆行为学使用正性、负性及中性三组情绪图片为刺激材料,采用无意识编码,再认提取的方式。采集三维高分辨T1结构像及弥散加权成像数据。采用基于体素形态学(VBM)和纤维束空间统计分析(TBSS)方法得到AD及MCI患者宏观灰质结构及微观白质结构改变的情况,并重点将边缘系统结构指标与情绪记忆行为学指标进行相关性分析。(2)研究二:纳入31例AD患者,24例aMCI患者和23例认知正常老年对照组。情绪记忆行为学使用正性高唤醒、正性低唤醒、负性高唤醒、负性低唤醒及中性五组情绪图片为刺激材料,采用无意识编码,“再认-记得/知道”提取的方式。采集静息态功能磁共振数据,采用图论的方法构建情绪记忆功能网络,计算网络全局属性及局部节点属性,得到AD及aMCI患者情绪记忆网络改变的情况。并将网络指标及节点指标与情绪记忆行为学指标进行相关性分析。(3)研究三:纳入25例正常老年对照组及30例正常年轻对照组。情绪记忆行为学使用正性高唤醒、正性低唤醒、负性高唤醒、负性低唤醒及中性五组情绪图片为刺激材料,采用无意识编码,“再认-记得/知道”提取的方式。采集三维高分辨T1结构像及静息态功能磁共振数据。采用VBM方法得到正常老化过程中灰质结构改变的情况;采用图论的方法构建情绪记忆功能网络。并将结构和网络指标与情绪记忆行为学指标进行相关性分分析。研究结果(1)研究一:NC组正性和负性图片的再认辨别力均优于中性图片,存在EEM效应;aMCI组仅正性图片存在EEM效应;AD组无EEM效应。与NC组比较,AD患者杏仁核、海马、海马旁回等内侧颞叶结构萎缩显著,其他边缘系统的灰质如丘脑、扣带回、楔前叶、眶额叶、内侧前额叶等亦萎缩,此外还存在顶叶、枕叶、脑岛的萎缩。白质损害亦广泛,穹窿、胼胝体、钩束、扣带束、丘脑后辐射、辐射冠、内囊、外囊、上纵束、下纵束均受累。aMCI患者灰质萎缩集中于内侧颞叶结构、内侧前额叶、扣带回及基底节区,白质纤维损伤分布于胼胝体、扣带束、钩束、辐射冠、内囊等脑区。相关性分析显示,AD组杏仁核、脑岛、前额叶、扣带、楔前叶的灰质体积,扣带束、钩束、胼胝体、穹窿脚和终纹的白质完整性与情绪记忆关系密切。aMCI组右侧杏仁核体积及右侧钩束FA值与正性图片的再认辨别力显著相关。(2)研究二:仅“记起”过程存在EEM效应:NC组正性高唤醒图片、负性高唤醒图片、负性低唤醒图片的再认辨别力均优于中性图片;aMCI组EEM效应仅体现在高唤醒情绪图片上;AD组无EEM效应。此外值得注意的是,aMCI患者“记起”过程的再认分辨力下降,但“熟悉”过程的再认分辨力未见变化;AD患者“记起”与“熟悉”过程中的再认分辨力均受损。与NC组比较,AD组情绪记忆网络全局指标之标准化的聚类系数、小世界性及标准化的局部效率增高;在局部水平,部分节点的局部属性增高或减低及功能连接强度减低。aMCI患者左尾状核背侧及左腹外侧梭状回的节点中心度及节点效率较NC组升高。杏仁核、海马及内嗅皮层在AD及MCI组中与情绪记忆“记起”和“熟悉”过程均具有显著的相关性。(3)研究三:正常老化组情绪记忆能力及EEM效应与年轻组表现模式相仿。老化过程中灰质萎缩的脑区包括颞叶、海马旁回、脑岛、中扣带回、额叶、基底节区及感觉运动皮层等等情绪记忆功能网络全局指标及节点间边的功能连接强度在两组间无统计学差异。研究结论(1)研究一:aMCI患者保留正性图片的EEM效应,而AD患者情绪记忆及EEM效应受损,其机制可能与边缘系统网络相关脑区体积的萎缩及白质纤维的损伤有关。(2)研究二:情绪记忆受到唤醒度、愉悦度、提取方式的影响。aMCI患者保留正性和负性高唤醒图片的EEM效应,情绪记忆网络存在一定程度的代偿。AD患者则完全失去了 EEM效应,其机制可能与AD情绪记忆功能网络向规则化网络转变,重要节点的功能改变,及半球内与半球间的神经连接环路均受损有关。(3)研究三:正常老化过程中情绪记忆与年轻组表现相似,情绪记忆相关的重要脑区灰质体积萎缩不明显,情绪记忆功能网络亦相对稳定。综上,利用多模态磁共振成像技术及分析方法,我们探索并揭示了 AD进程和正常老化过程中情绪记忆的改变情况及其可能的神经机制,为未来利用情绪对记忆的促进作用对患者进行干预以提高其记忆水平,提供了潜在的线索和理论依据。此外结合情绪记忆行为学和影像学表现或将有助于AD的早期诊断。