特发性全面性癫痫的皮层-小脑动态连接模式研究

摘要

特发性全面性癫痫(idiopathic generalized epilepsy,IGE)的特点是广泛的全脑癫痫放电，主要包括全面强直阵挛癫痫、失神癫痫和青少年肌阵挛癫痫三种亚型。大量前人的研究发现IGE患者的小脑以及一些大脑皮层区域存在功能异常，为IGE的病理研究提供了一定的帮助。然而，这些研究大多是从静态的角度去考察IGE的脑功能异常。最近，研究发现动态功能连接在考察内外界环境刺激下脑功能动态的整合和调节中起到重要作用。因此，本文旨在系统的从体素水平、脑区水平以及脑网络水平考察IGE患者的皮层-小脑动态功能连接模式研究。 为了从体素水平考察IGE患者皮层-小脑动态功能连接异常情况，收集了63名IGE患者和65名健康被试的静息态功能磁共振数据。选取AAL模版中26个小脑亚区作为感兴趣区，考察小脑与全脑间的格兰杰有向连接模式。组内格兰杰有向连接发现，从全脑到运动小脑、认知小脑呈现出不同的格兰杰有向连接模式。与健康对照组相比，患者组从中央前后回、海马旁回以及运动小脑到认知小脑的格兰杰有向连接显著增高，从认知小脑到认知小脑的格兰杰有向连接显著降低。从额叶、颞中回到运动小脑的格兰杰有向连接显著增高，从脑岛、丘脑、基底节、扣带回以及梭状回到运动小脑的格兰杰有向连接显著降低，这些异常可能与IGE患者运动和认知功能损伤有关。 为了进一步全面可靠的评估IGE患者全脑-小脑内部动态功能连接模式，从脑区和脑网络水平考察了动态功能连接的时间变异性，分别采用非交叠滑动窗以及交叠滑动窗的方法，并且分别计算了百数量级和千数量级的人脑模板来多重验证结果稳定性。双样本t检验发现，在脑区水平，IGE在脑岛、小脑、中央前后回、基底节以及一些额顶相关脑区到全脑其他脑区的动态功能连接显著增强。在网络水平，IGE在腹侧注意网络(vertrol attention network,VAN)、背侧注意网络(dorsal attention network,DAN)以及DMN发现网络内动态功能连接显著增强，在VAN、DMN、FPN与DAN发现网络间动能连接时间变异性显著增强。在不同的方法以及大脑模板下都发现了类似的结果。这些结果表明IGE患者的小脑、基底节以及运动皮层动态功能连接存在异常，可能与患者运动症状有关。DMN、DAN、VAN以及FPN的动态功能连接存在异常，这可能与患者的认知执行功能损伤有关。IGE患者动态功能连接的显著增强可能暗示了患者脑区间或脑网络间过度频繁的信息交流，进而导致患者脑功能异常。 综上所述，本研究从体素水平、脑区以及脑网络水平全面考察了IGE的皮层-小脑动态功能连接异常。IGE患者运动相关皮层与认知小脑连接显著增加，认知相关皮层区域与运动小脑连接显著增加，认知小脑与认知小脑间连接显著降低，运动相关皮层到运动小脑连接显著降低。此外，IGE患者小脑、基底节以及运动皮层与全脑的动态功能连接显著增强，在DMN以及认知相关网络发现网络内以及网络间的动态功能连接显著增强。这些结果全面反映了IGE患者皮层-小脑动态功能连接异常，为进一步理解IGE患者病理生理机制提供有价值的信息。

目录

第一章 绪论

1.1 研究背景

1.2 研究现状

1.2.1 癫痫的脑功能研究现状

1.2.2 癫痫的脑结构研究现状

1.2.3 癫痫的皮层-小脑研究现状

1.3 研究的目的和意义

1.4 研究内容

1.5 本论文结构安排

第二章 特发性全面性癫痫的皮层-小脑格兰杰有向连接分析

2.1 引言

2.2 材料与方法

2.2.1 研究对象

2.2.2 数据采集

2.2.3 数据预处理

2.2.4 格兰杰有向连接分析

2.2.5 统计分析

2.3 结果

2.3.1 组内皮层-小脑格兰杰有向连接模式

2.3.2 组间皮层-小脑格兰杰有向连接模式差异

2.4 讨论

2.5 本章小结

第三章 特发性全面性癫痫的全脑-小脑动态功能连接分析

3.1 引言

3.2 材料与方法

3.2.1 研究对象

3.2.2 数据采集

3.2.3 数据预处理

3.2.4 动态功能连接

3.2.5 统计分析

3.3 结果

3.3.1 基于非交叠滑动窗数百量级模板的动态功能连接

3.3.2 基于交叠滑动窗数百量级模板的动态功能连接

3.3.3 基于非交叠滑动窗千量级模板的动态功能连接

3.3.4 基于交叠滑动窗千量级模板的动态功能连接

3.3.5 相关值的变异度

3.3.6 动态功能连接与临床信息的相关分析

3.4 讨论

3.5 本章小结

第四章 全文总结与展望

4.1 全文总结

4.2 后续工作展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间取得的成果