基于fMRI的脑运动功能区与年龄相关性的研究

摘要

随着社会“银发”化，脑老化的问题已成为社会经济学问题。研究表明脑老化不仅表现在脑重量和体积、灰质密度和厚度、白质的弥散率和部分各向异性值等指标的变化，还表现在大脑皮层功能的变化等方面，但是这种变化并非线性变化，在年龄、学习以及训练等因素的影响下，在结构和功能上出现动态修复与重组现象。老化引起的功能退化非常广谱，几乎涉及所有认知功能系统，在运动方面表现出运动缓慢、平衡能力下降、敏捷性下降等，从而严重地影响着生活和学习。本文目的是探究与运动息息相关的大脑皮层运动功能区随年龄的变化情况。
　　本文以复杂手指运动为实验模式进行研究，数据来源于ICBM数据库，通过广义线性模型及one-sample T test模型研究分析不同年龄组被试运动功能区的差异性。首先对fMRI脑图像进行格式转换；然后结合脑图像自身特点，使用SPM软件对其依次进行时间层校正、头动校正、空间标准化及平滑等步骤的预处理；最后提取本研究中的感兴趣区--运动功能区的图像数据进行研究分析。
　　从大脑激活图中可以看到，不同年龄的人，运动功能区的差异不仅表现在脑区激活的体积上，同时表现在脑区激活的强度上。通过解剖位置与功能区的对应关系，青年人和老年人均激活了初级运动区、运动前区、辅助运动区及躯体感觉运动区。与青年人相比，老年人在左侧初级运动区、右侧运动前区、右侧辅助运动区及左右侧躯体感觉运动区的激活体积减小，同时在左侧运动前区和左侧辅助运动区的激活体积增大；老年人在左侧初级运动区、双侧运动前区、左侧辅助运动区及左右侧躯体感觉运动区的激活强度均增强，在右侧运动辅助区的激活强度减弱。
　　总体上来讲，青年人和老年人在完成复杂的手指运动时都激发了广泛的运动网络，但是在运动功能区各区的激活体积和激活强度存在差异性，这提示我们：在运动功能区中，随着年龄的增长、结构的改变及神经元活性的衰退，原有运动功能区出现了相互补偿与分化的现象。

目录

文摘

英文文摘

第1章 绪论

1.1 课题背景

1.2 研究意义

1.3 研究内容

1.4 结构安排

第2章 脑功能与年龄的相关研究

2.1 大脑的结构与功能

2.1.1 大脑的结构

2.1.2 大脑皮层的分区及功能

2.2 大脑的运动功能

2.2.1 中枢运动控制系统

2.2.2 脑运动功能区

2.3 年龄对脑运动功能影响的相关研究

2.3.1 年龄对运动脑结构的影响

2.3.2 年龄对运动脑功能的影响

第3章 fMRI脑成像技术与分析方法

3.1 fMRI脑成像原理

3.2 fMRI脑成像实验方法

3.2.1 fMRI脑成像实验设计

3.2.2 fMRI 脑图像采集

3.2.3 fMRI脑图像预处理

3.3 fMRI 脑成像数据分析方法

3.3.1 模式驱动分析法

3.3.2 数据驱动分析法

3.3.3 功能连接分析法

3.3.4 数据分类分析法

第4章 脑运动功能区的数据分析

4.1 脑运动功能区的数据来源

4.2 脑运动功能区的预处理

4.2.1 格式转换

4.2.2 预处理过程

4.3 基于GLM的脑运动功能区分析

4.3.1 脑运动功能区的提取

4.3.2 基于GLM的脑运动功能区分析

第5章 脑运动功能区与年龄相关性的fMRI实验与结果

5.1 实验目的与实验对象

5.1.1 实验目的

5.1.2 实验对象

5.2 实验设计与实验方法

5.2.1 实验设计

5.2.2 实验方法

5.3 年龄相关的脑运动功能区成像结果

5.3.1 青年人的运动功能区激活表现

5.3.2 老年人的运动功能区激活表现

5.4 结果讨论

5.4.1 激活体积与年龄的相关性

5.4.2 激活强度与年龄的相关性

第6章 总结与展望

6.1 论文工作总结

6.2 不足与展望

参考文献

攻读硕士期间的研究成果

致谢