新兵适应障碍的静息态功能磁共振研究

摘要

适应障碍是新兵入伍后常见的心理障碍之一，是军事心理学的重要研究课题。目前对于适应障碍的研究主要为神经心理学的研究，缺乏更为客观的检查手段。功能磁共振成像技术可以将人脑的功能变化信息进行客观的可视化显示。静息态功能磁共振不依赖任何任务，易于操作，可重复性强，可无创性地研究脑的功能改变。目前尚无关于适应障碍脑功能改变的静息态功能磁共振研究。本研究拟采用静息态功能磁共振的方法，探讨适应障碍患者脑局部功能及全局功能的改变。本研究分四个部分，第一部分采用局部一致性（regional homogeneity,ReHo）的方法探讨适应障碍新兵脑局部活动一致性的改变;第二部分采用基于种子点的功能连接方法探讨适应障碍新兵远隔脑区功能连接的改变;第三部分采用独立成分分析的方法探讨适应障碍新兵认知相关的三个主要网络默认网络（default mode network，DMN）、突显网络（salience network，SN）和中央执行网络（central executive network，CEN）内部连接的改变;第四部分探讨适应障碍新兵DMN、SN和CEN三大网络间连接的改变，探讨脑网络大尺度连接的改变。通过以上多种模态，探讨适应障碍的神经病理机制，为军事医学对新兵适应障碍的研究提供依据。　　第一部分 适应障碍新兵脑局部功能的改变——局部一致性的研究　　目的:　　本研究采用静息态功能磁共振技术，运用ReHo的方法，探讨适应障碍新兵局部自发神经活动效率的改变。　　方法:　　1、研究对象为某部新入伍男性战士，年龄18-22岁，在入伍后1个月时间段进行筛查。采用普查、量表测量、临床检诊相结合的方法筛选出31名适应障碍的男性新兵，并随机选择31名年龄和受教育程度相匹配的男性新兵作为对照组。　　2、所有被试行磁共振检查，扫描序列包括常规T1WI、T2WI、FLAIR成像，静息态功能磁共振成像（8分钟，重复时间为2s）和全脑3D高分辨率T1成像。　　3、图像预处理，包括时间校正、头动校正、空间标准化、平滑、去除协变量、去线性漂移和滤波。　　4、计算每个受试者的ReHo值，探讨其局部神经活动的同步性。采用双样本t检验比较适应障碍组与对照组全脑标准化ReHo值的差异。　　5、采用相关分析计算差异脑区ReHo值与症状自评量表(Symptom Check List-90，SCL-90)分数所反映的临床症状严重程度的相关性。　　结果:　　1、与对照组相比，适应障碍患者ReHo值降低的脑区包括:左侧小脑后叶、双侧内侧眶额皮层、左侧颞中回和双侧尾状核。适应障碍患者ReHo值升高的脑区包括:双侧后扣带回/楔前叶（P＜0.05）。　　2、仅仅左侧小脑后叶的ReHo值和SCL-90分数有显著相关（r=-0.528，P=0.002）。其他有组间差异脑区的ReHo值和SCL-90分数均无显著相关性。　　结论:　　本研究发现适应障碍新兵局部脑功能活动效率改变，这可能有助于我们进一步了解适应障碍患者认知损伤的神经机制。　　第二部分 适应障碍新兵基于种子点的功能连接改变　　目的:　　本研究采用基于种子点的功能连接方法，探讨适应障碍新兵感兴趣脑区与全脑其他脑区功能相关性的改变，探讨大脑远隔脑区间的协作关系。　　方法:　　1、采用普查筛选、量表测量和临床检诊相结合的方法筛选31例适应障碍新兵和31例对照组新兵。　　2、所有被试行静息态功能磁共振检查。　　3、图像预处理同第一部分。　　4、由于左侧小脑后叶的ReHo值和SCL-90分数有显著相关，我们将其组间ReHo值差异脑区作为种子点，进行基于种子点的全脑功能连接研究。　　5、采用单样本t检验计算适应障碍组和对照组组内与种子点有显著连接的脑区。采用双样本t检验计算适应障碍组和对照组基于种子点的功能连接的差异。　　结果:　　1、组内单样本t检验结果发现，无论是在适应障碍组还是对照组，左侧小脑后叶种子点均与大脑半球多个脑区存在广泛连接。　　2、组间比较即独立样本t检验结果发现，双侧辅助运动区的基于种子点（左侧小脑后叶）的功能连接在适应障碍组和对照组间差异有统计学意义。适应障碍组的左侧小脑后叶和双侧辅助运动区的功能连接低于对照组(P＜0.05)。　　结论:　　以左侧小脑后叶为种子点的研究发现，在适应障碍组和对照组，左侧小脑后叶与新皮层均有广泛的连接。而组间研究发现，左侧小脑后叶与双侧辅助运动区的功能连接在适应障碍组有减低，这可能能部分解释适应障碍新兵训练成绩欠佳及认知功能降低。　　第三部分 适应障碍新兵静息态功能磁共振网络内部连接的研究　　目的:　　采用独立成分分析的方法探讨适应障碍患者认知相关的三个主要网络:DMN、SN和CEN内部连接的变化。　　方法:　　1、新兵入组标准和磁共振扫描参数同第一部分。　　2、预处理过程包括获取时间校正、头动校正、结构像与功能像的对齐、空间标准化、平滑、去除协变量、去线性漂移、滤波(0.01-0.08Hz)。　　3、采用组水平的独立成分分析(ICA)确定感兴趣的功能网络，即DMN、SN和CEN。　　4、分别对适应障碍组和对照组组内各受试者静息态功能磁共振数据提取出的各感兴趣功能网络成分进行单样本t检验，得到每组各功能网络(DMN、SN、CEN)的脑区(P＜0.05);之后进行两组间的双样本t检验，得到两组间各功能网络的差异结果（P＜0.05）。　　结果:　　1、与对照组相比，适应障碍组DMN的左侧后扣带回功能连接降低。　　2、与对照组相比，适应障碍组SN的右侧背侧前扣带回功能连接升高。　　3、与对照组相比，适应障碍组CEN的右侧后顶叶、左侧额中回和左侧背内侧前额叶功能连接升高。　　结论:　　适应障碍新兵的DMN内部连接降低，SN和CEN内部连接增高。提示适应障碍患者静息态下由外界刺激任务执行状态(CEN)向内省活动(DMN)的转换能力受损，在无任务的状态下仍专注于外界的信息，而非内省性的思考。有助于解释适应障碍患者的高警觉性以及记忆、认知能力和注意力的降低。　　第四部分 适应障碍新兵大尺度网络间连接的研究　　目的:　　通过研究适应障碍新兵DMN、SN、CEN三网络间的相互连接的改变，探讨适应障碍患者大尺度网络间连接的变化。　　方法:　　1、患者入组、磁共振扫描及数据预处理同第三部分。　　2、采用组水平的独立成分分析提取适应障碍组和对照组的DMN、SN、CEN三种功能网络成分。　　3、采用Pearson相关分析计算每个受试者各功能网络时间序列两两间的Pearson相关系数，对Pearson相关系数进行Fisher's Z变换。对两组各功能网络连接的Z值进行单样本t检验（组内）及双样本t检验（组间）分析，研究适应障碍组及对照组组内的网络间连接，以及组间网络间连接的差异。　　结果:　　1、适应障碍组和对照组均提取出了DMN、左侧CEN(left central executive network，LCEN)、右侧CEN(right central executive network，RCEN)和SN4组功能网络。　　2、适应障碍组DMN与LCEN、RCEN、SN呈负相关，SN与LCEN、RCEN呈正相关，LCEN和RCEN呈正相关。其中，DMN与LCEN网络间连接没有统计学意义，而其他几组网络间连接均有统计学意义。　　3、对照组DMN与LCEN、RCEN、SN呈负相关，SN与LCEN、RCEN呈正相关，LCEN和RCEN呈正相关。所示各组网络两两间连接均有统计学意义。　　4、与对照组相比，适应障碍组SN与DMN的负相关降低，SN与RCEN的正相关降低，DMN与RCEN的负相关降低，而SN与LCEN、DMN与LCEN、LCEN与RCEN的网络间连接在两组间没有统计学差异。　　结论:　　适应障碍患者静息态下DMN-CEN的负相关降低，SN和DMN/CEN的网络间连接降低，提示适应障碍患者SN在三网络模型中协调作用的减低，可能引起适应障碍患者CEN和DMN的转换障碍，造成静息态下从外界的刺激事件向内在的精神活动转化的异常，可能与适应障碍患者认知功能损害有关。　　综上所述，适应障碍患者存在多个脑区局部功能的异常，左侧小脑后叶脑区的ReHo值降低与临床症状有相关性。以左侧小脑后叶为种子点的全脑功能连接研究发现，适应障碍组双侧辅助运动区功能连接降低。三网络内部和大尺度网络间连接的研究发现，适应障碍患者除了网络内部连接的改变，也存在网络间连接改变。这些发现可能提示适应障碍患者自省性思考、认知、记忆、注意、情感、运动能力等改变背后的脑功能异常。

目录

声明

摘要

缩略词表

前言

一、适应障碍

二、神经影像研究

第一部分 适应障碍新兵脑局部功能的改变——局部一致性的研究

一、材料与方法

二、结果

三、讨论

第二部分 适应障碍新兵基于种子点的功能连接改变

一、材料与方法

二、结果

三、讨论

第三部分 适应障碍新兵的静息态功能磁共振网络内部连接的研究

一、材料与方法

二、结果

三、讨论

第四部分 适应障碍新兵大尺度网络间连接的研究

一、材料与方法

二、结果

三、讨论

参考文献

附录

综述

攻读学位期间发表论文

致谢