阿尔茨海默病高风险人群中基于图论分析的全脑功能网络研究

摘要

本文主要从以下几部分进行论述：
　　第一部分 APOE基因型调控认知正常老人脑功能网络研究
　　目的：探讨APOE基因型如何调控认知正常老人的全脑功能网络拓扑组织结构。
　　方法：对127名认知正常老年受试者进行多维度认知神经心理评估及R-fMRI扫描。首先，使用SPM8软件包对R-fMRI数据进行常规预处理。然后，根据先验的脑图谱模板将大脑划分为90个感兴趣区;继而提取每一个感兴趣区的时间序列信号，并计算任意脑区对平均时间序列的皮尔森相关系数，以得到每个被试的全脑相关矩阵。
　　结果：APOE等位基因组间认知功能评分无显著差异。尽管各APOE等位基因组脑功能网络均表现出典型的”小世界”特征，但是统计分析显示他们在标准化聚类系数和小世界标量存在显著差异;主要表现为APOEε2+组脑功能网络γ值和σ值最大，而APOEε3ε3组脑网络γ值和6值介于APOEε2+组与APOEε4+组之间。对于其他全局的网络度量，三组间无显著差异。
　　结论：APOEε4携带者脑功能网络优化构型受损，可能增加其向AD转化的风险;相反，APOEε2等位基因携带者脑功能网络构型相对比较优化，从而降低其向AD转化的风险。
　　第二部分 遗忘型轻度认知损害与APOE基因多态性对脑功能网络功能完整性影响
　　目的：研究遗忘型轻度认知损害与APOEε4等位基因及两者交互作用对全脑网络功能完整性的影响。
　　方法：本研究选取90名认知正常受试者与66名aMCI患者。所有受试者均完成多维度认知神经心理评估与R-fMRI扫描。R-fMRI数据常规预处理后，基于体素水平采用网络中心度的方法来评价脑功能网络局部的和全局的功能完整性。
　　结果：aMCI与APOEε4等位基因对DC的交互效应主要集中在左侧额上/中回、右侧颞中回及小脑后叶。进一步分析发现，组间的差异性主要集中在aMCI组内:ε4携带者较ε3ε3携带者以上脑区的DC值显著增高。此外，对于DC，没有观察到显著的aMCI主效应及APOE基因型主效应。
　　结论：aMCI主要损害脑功能网络全局的功能完整性。此外，APOEε4等位基因特异性调控aMCI患者的脑功能网络的功能完整性;这些发现为疾病状态下基因与脑连接组的交互作用提供了模型。
　　第三部分 恢复期老年首发抑郁患者的脑功能网络研究
　　目的：结合R-fMRI技术和图论分析方法探讨恢复期老年首发抑郁患者全脑功能网络拓扑组织结构特征，并进一步分析这些拓扑属性的异常与神经心理学测验评分之间的相关性。
　　方法：33名rLOD患者与31名认知正常老人完成多维度认知神经心理评估与R-MRI扫描。R-fMRI数据常规预处理后，根据先验的脑图谱模板将大脑划分为90个感兴趣区，继而提取每一个感兴趣区的时间序列信号以计算脑区间的皮尔森相关系数，得到每个被试的全脑相关矩阵。
　　结果：rLOD组各认知域评分显著低于认知正常组。rLOD组和认知正常组脑功能网络均表现出典型的“小世界”特征。然而，与认知正常组相比，rLOD组脑功能网络特征路径长度显著增加。此外，rLOD组脑功能网络全局效率和局部效率均较认知正常组显著降低。
　　结论：恢复期老年首发抑郁患者脑功能网络拓扑组织结构异常，可能是导致其认知功能受损的神经机制。

目录

声明

摘要

缩略词

前言

复杂网络的基本概念及其在脑连接组研究中的应用

1．基本概念

2．网络拓扑属性

3．几类重要网络类型的拓扑性质

4．基于复杂网络的脑科学研究

5．人脑连接组在AD患者及AD风险人群中的应用研究

6．问题和未来方向

7．总结

第一部分 APOE基因型调控认知正常老人脑功能网络研究

1．1 研究背景

1．2 材料和方法

1．3 结果

1．4 讨论

第二部分 遗忘型轻度认知损害与APOE基因多态性对脑功能网络功能完整性的影响

2．1 研究背景

2．2 材料和方法

2．3 结果

2．4 讨论

第三部分 恢复期老年首发抑郁患者的脑功能网络研究

3．1 研究背景

3．2 材料和方法

3．3 结果

3．4 讨论

总结与工作展望

4．1 本研究设计的特点

4．2 本研究的主要结果和结论

4．3 本研究的创新之处

4．4 工作展望

参考文献

致谢

附录 作者简介及攻读博士学位期间科研成绩