甲醇诱发脑退变猕猴模型脑功能连接模式研究

摘要

神经退行性疾病患者的临床表现通常与病变退化脑区及涉及的区域有关。该类疾病一般的临床表现为痴呆或/和运动障碍，其中痴呆是常见的症状。伴有痴呆症状的神经退行性疾病患者通常表现为认知功能的减退和智力的下降，包括记忆、学习、语言、数字技能、视觉空间感知和演绎推理等障碍。最近有研究表明，大脑内三大网络（默认模式网络（default mode network,DMN）、中央执行网络（central execution network,CEN）、突显网络（salience network,SN））的功能整合性与认知等显著相关，它们之间的整合性改变可能参与了神经退行性疾病的病理过程。而且，该类患者也常常表现出记忆功能明显减退，探测记忆相关网络在退行性疾病中的功能集成性改变也有助于理解这类疾病的病理机制。因此，本文针对甲醇诱发的脑退变猕猴模型，利用功能磁共振成像，主要从认知和记忆两个方面研究脑功能退变的功能连接特征，以期揭示脑退行性疾病生理病理学机制。 本次工作选取了9只甲醇诱发脑退变的雄性猕猴作为实验组，10只年龄匹配的健康雄性猕猴作为对照组。所有猕猴均接受了静息态功能磁共振成像扫描。首先，针对认知相关网络，我们利用基于种子点的功能连接构建了DMN、CEN、SN，并分析这些网络的功能连接特征。随后，我们分别对比了三个功能网络在两组被试之间的差异。与对照组进行对比，实验组显示：在DMN中，后扣带与右侧初级运动皮层功能连接增强，而与右侧后脑岛、右侧颞极等脑区连接降低。在CEN中，与背外侧前额叶增高的功能连接有左侧次级听觉皮层、左侧前扣带、右侧颞下回和右侧初级视觉皮层，而降低的功能连接有左侧腹侧颞叶、左侧初级视觉皮层和右侧颞上回。在SN中，右侧背侧前脑岛与右侧视觉前皮层背部和右侧初级视觉皮层的功能连接增强；右侧腹侧前脑岛与左侧初级视觉皮层的功能连接降低，而与双侧颞极和右侧初级运动皮层的功能连接降低。这些结果提示，三大认知相关网络与初级感知觉运动网络之间存在信息交互异常。 接下来，从脑退变导致记忆功能减退的角度出发，我们将猕猴的海马分割成前/后海马两个亚区后，进一步地精细地分析了猕猴的记忆相关脑区功能连接模式。我们的结果与以前的研究发现一致，即猕猴海马前后部分的功能分化，与全脑的功能连接模式有明显的分离。随后，我们进一步探讨甲醇诱发脑退变的猕猴的记忆相关网络功能异常情况。结果显示，以右侧海马前后亚区及左侧后海马亚区为种子点构建的记忆网络内部都存在显著性差异。这些差异区域主要涉及额叶、颞叶、视觉皮层、次级体觉皮层。这说明神经退行性疾病中海马功能连接异常涉及多个脑区，即包括涉及高级认知系统，也涉及到初级感知觉系统。它们之间的综合作用可能与退变记忆功能改变有关。 本文以甲醇诱发脑退变的雄性猕猴为研究对象，使用静息态功能磁共振数据，利用基于种子点的功能连接和K均值聚类分析方法。研究认知和记忆相关脑区的功能连接模式，并探究脑退变猕猴连接模式的改变。进一步研究脑退行性疾病生理病理学机制。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 研究背景

1.2 研究现状

1.2.1 神经退行性疾病研究现状

1.2.2 疾病动物模型简介及应用

1.2.3 脑网络研究现状

1.2.4 脑网络退变相关的研究

1.3 论文的研究内容和组织结构

1.3.1 研究内容

1.3.2 组织结构

第二章 猕猴认知相关脑区功能连接的研究

2.1 引言

2.2 材料与方法

2.2.1 被试

2.2.2 数据采集

2.2.3 数据分析

2.2.4 构建功能网络和组间差异

2.3 结果

2.3.1 构建功能网络的结果

2.3.2 组间网络内功能连接差异结果

2.4 讨论

2.4.1 默认模式网络连接模式的改变

2.4.2 中央执行网络连接模式的改变

2.4.3 突显网络连接模式的改变

2.5 本章小结

第三章 猕猴记忆相关脑区功能连接的研究

3.1 引言

3.2 材料与方法

3.2.1 被试

3.2.2 数据采集

3.2.3 数据分析

3.2.4 海马分割及各亚区功能连通性

3.2.5 统计分析

3.3 结果

3.3.1 海马亚区全脑功能连通性分析

3.3.2 海马亚区网络的组间差异

3.4 讨论

3.4.1 前海马网络连接模式的改变

3.4.2 后海马网络连接模式的改变

3.5 本章小结

第四章 总结与展望

4.1 总结

4.2 展望

致谢

参考文献

硕士期间的研究成果