超重肥胖人群执行功能和智商降低的神经影像学研究

摘要

肥胖已经越来越成为威胁人类健康的因素，除了健康之外研究表明肥胖还会对认知功能产生影响。以往对于肥胖神经影像学的研究偏重于研究其饮食行为，对于执行功能和智商等认知功能的研究偏少。只有Nora D.Volkow使用正电子发射断层扫描（positron emission tomography，PET）系统的研究过肥胖对执行功能和智商的影响。还没有报道使用磁共振影像的技术系统的研究超重肥胖对执行功能和智商的影响。本文采用磁共振影像这一技术手段，使用内森·克莱恩研究所-罗克兰数据集（Nathan Kline Institute-Rockland Sample，NKI-RS），将19岁到44岁的被试根据体重指数（Body Mass Index，BMI）以BMI=25为分界线将被试分为超重肥胖组和正常体重组。采用研究中推荐的韦氏智力量表（Wechsler Abbreviated Scale of Intelligence，WASI）和得利斯-卡普兰执行功能量表（Delis-Kaplan Executive Function System，D-KEFS）来衡量高级认知功能。分别使用基于骨架的纤维束分析方法（Tract-Based Spatial Statistics，TBSS），静息态低频震荡幅度（Amplitude of Low Frequency Fluctuations，ALFF）和基于独立成分分析（independent component analysis，ICA）的脑网络分析方法从结构，功能和脑网络的角度来对超重肥胖对执行功能和智商造成的的影响进行研究。以加深人们对肥胖所导致的智商、执行功能等认知功能降低的神经机制的理解。 超重肥胖被试相比正常体重被试在结构、功能和网络方面的改变和相关分析的结果分别如下： 1．在结构上超重肥胖被试相比正常体重被试在右侧前放射冠、胼胝体膝部和体部、右侧上纵束、右侧内囊后肢、右侧上放射冠的分数各向异性（Fractional Anisotropy，FA）显著性降低。在控制年龄性别等协变量后右侧前放射冠、胼胝体体部、右侧上放射冠FA值与体重指数（BMI）呈负相关，与执行功能指数（DKEFS Executive Index）显著正相关。说明体重的增加使超重肥胖被试白质纤维的各向异性发生了改变结果导致超重被试的执行功能和智商受损。 2.在功能上超重肥胖被试相比正常体重被试在楔前叶/后扣带回（Precuneus/Posterior Cingulate Cortex，PCC/Precuneus）静息态低频幅度慢波震荡（ALFF）显著性降低。在控制年龄性别等协变量后后扣带回/楔前叶静息态ALFF值与BMI显著性负相关，与执行功能和智商呈正相关。说明体重增加使得超重肥胖被试静息态楔前叶/后扣带回活动水平发生了变化，而这些变化与超重肥胖被试执行功能和智商降低相一致。 3.在脑网络上超重肥胖被试相比正常体重被试静息态默认网络中的楔前叶（Precuneus）和左侧前额叶顶叶执行功能网络中背外侧前额叶（Dorsolateral Prefrontal Cortex，DLPFC）功能连接强度降低。在控制年龄性别等协变量后静息态默认网络中的楔前叶（Precuneus）和左侧前额叶顶叶执行功能网络中的背外侧前额叶（DLPFC）功能连接强度与BMI呈负相关，与智商呈正相关。说明体重增加使得超重肥胖被试静息态默认网络中楔前叶（Precuneus）和左侧执行功能网络中的背外侧前额叶（DLPFC）功能连接的强度发生了变化，而这些变化导致了超重肥胖被试执行功能和智商的降低。

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