基于fMRI研究针对冷疼痛刺激造成的大脑网络改变机制

摘要

疼痛是生理机体的一大生命特征，包含了复杂的大脑神经元活动。许多疾病大多伴有严重的疼痛症状，在给患者带来生理上的折磨的同时，还会导致产生精神障碍。本文采用冷刺激实验模式，基于fMRI(functional Magnetic Resource Imaging，功能磁共振成像)技术研究疼痛的大脑工作机制，利用局部功能连接分析方法和功能网络连接分析方法探讨疼痛忍受度高的人群对比疼痛忍受度低的人群在疼痛刺激下的大脑脑区活动变化以及功能网络连接变化。研究的具体内容主要包括了三个部分：
　　第一部分，研究了冷疼痛刺激下的行为学实验。本次参与实验的受试者都是健康的同年龄段的男性大学生，在采集了他们的冷压实验数据后，根据结果分为疼痛忍受度高（pain-tolerant）组和疼痛忍受度低（pain-sensitive）组。然后对两组受试者分别进行磁共振扫描外和磁共振扫描内的冷瓶实验，一共包括26oC、8oC、-2oC三种温度刺激范围。结果发现，随着温度降低疼痛增加，pain-tolerant组的疼痛感受评分值比pain-sensitive组明显偏低。
　　第二部分，在了解了行为学结果的基础上，我们研究了两组受试者在大脑脑区活动的差异，采用基于局部功能连接中心性的分析方法，以26oC刺激条件为基准条件，对8oC和-2oC两种温度刺激下的大脑脑区进行功能连接密度差异结果定位。结果发现疼痛忍受度高的受试者在背侧前扣带脑区呈现功能连接密度增加，这个脑区负责大脑内部疼痛抑制环路和疼痛刺激的情感处理。而疼痛忍受度低的受试者则在大脑负责感觉运动和认知功能的区域存在功能连接密度增加现象，如右侧中央前回。而在疼痛情感处理脑区处于连接密度降低状态。基于这些结果，我们猜测情感处理相关的脑区激活可以减少人体对疼痛刺激产生的主观体验，提高疼痛忍受度。
　　第三部分，探讨了疼痛刺激下全脑网络功能连接。分别采用基于独立成分分析的功能网络连接方法和基于AAL(automated anatomical labeling,自动解剖标记)模板的大尺度脑网络方法进行计算。结果发现，随着冷痛刺激增加，pain-tolerant组在疼痛情感处理、认知功能、感觉识别和运动相关四个网络的功能整合和相互作用要强于疼痛忍受度低的受试者。进一步猜测这四个网络的功能整合有助于提高人体对疼痛的忍耐度。

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第一章 绪论

1.1 研究背景

1.2 研究现状

1.3 研究目的和意义

1.4 研究内容

1.5 论文组织结构

第二章 基于行为学结果的冷疼痛刺激研究

2.1 引言

2.2 材料与方法

2.3 结果

2.4 讨论

2.5 本章小结

第三章 基于局部功能连接研究冷疼痛刺激对大脑的影响

3.1 引言

3.2 材料与方法

3.3 结果

3.4 讨论

3.5本章小结

第四章 冷疼痛刺激下全脑的功能网络连接研究

4.1 引言

4.2 材料与方法

4.3 结果

4.4 讨论

4.5 本章小结

第五章 总结和展望

5.1 本文总结

5.2 展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间取得的成果

附录