精神分裂症中凸显网络与执行控制网络之间的异常连接

摘要

大脑功能的实现源于脑网络内部以及脑网络之间频繁的信息交流。研究显示，与语言、视觉、认知相关的脑网络在精神分裂症(schizophrenia)中普遍发生了变化。其中，凸显网络(salience network/SN)功能的失常会导致妄想与幻听等症状的产生。执行控制网络(central executive network/CEN)功能的失常与患者工作记忆减退、注意力下降以及任务管理能力减弱有着密切联系。在认知相关的任务中，凸显网络起着调控执行控制网络与默认网络（default-mode network/DMN）切换的作用。这种调控功能在精神分裂症患者中出现了异常。但是，目前仍缺乏网络间功能连接异常的直接证据。另一方面，对于凸显网络与执行控制网络之间调控作用失常的结构基础也缺乏深入研究。
　　本文结合静息态功能核磁成像(resting state functional magnetic resonanceimaging/rs-fMRI)与弥散张量成像（diffusion tensor imaging/DTI）数据，对精神分裂症中凸显网络与执行控制网络之间的连接变化进行了研究。实验共招募22名精神分裂症患者（病程大于2年）与21名健康被试。采用纤维束示踪的空间统计法(tract-based spatial statistics/TBSS)与感兴趣区域分割法两种方式检测患者脑内白质纤维束的完整性。相关分析法被运用于rs-fMRI数据以分析网络间的功能连接强度。此外，本研究对功能连接与结构连接的相互关系进行了探究。
　　研究结果显示:在结构上，精神分裂症患者的右侧大脑下纵束(inferior longfasciculus/ILF)、胼胝体(Callosal body)、左侧下额枕束(inferior fronto-occipitalfasciculus/IFOF)中的部分各向异性（fractional anisotropy/FA）发生了下降;在功能上，右侧前脑岛皮层(right Fronto-insular Cortex/rFIC)与右侧后顶叶皮层(rightposterior parietal cortex/rPPC)之间的功能连接也降低了。同时，在精神分裂症患者中右侧ILF中的FA值与rFIC-rPPC的功能连接成正相关。本研究显示，精神分裂症患者脑内凸显网络与执行控制网络之间的结构连接与功能连接均出现了异常。ILF完整性降低可能是两网络间功能连接异常的原因，进而造成精神分裂症相关症状的出现。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．1．1 精神分裂症的症状

1．1．2 精神分裂症的发病机制

1．1．3 精神分裂症的流行病学调查

1．2 国内外研究现状

1．2．1 精神分裂症中核磁共振成像的应用

1．2．2 精神分裂症中多模态技术的应用

1．3 本文工作及内容安排

第2章 凸显网络-执行控制网络体系

2．1 大脑的网络属性

2．1．1 大脑的拓扑结构

2．1．2 大脑中的内在网络体系

2．2 脑网络的分析手段

2．2．1 网络整体结构分析

2．2．2 网络局部结构分析

2．3 凸显网络-执行控制网络体系

2．3．1 三网络体系理论

2．3．2 凸显网络-执行控制网络体系的信息传递

2．4 精神分裂症中内在网络的变化

2．4．1 凸显网络与精神分裂症的关系

2．4．2 执行控制网络与精神分裂症的关系

2．5 本章小结

第3章 精神分裂症中网络间的结构成像研究

3．1 前言

3．2 弥散张量成像的研究现状

3．2．1 弥散张量成像的理论基础

3．2．2 弥散张量成像数据的信号特征

3．3 材料和方法

3．3．1 实验技术路线

3．3．2 实验对象

3．3．3 数据获取

3．3．4 数据预处理

3．3．5 TBSS分析法

3．3．6 基于感兴趣区域分割法

3．3．7 统计分析与协方差处理

3．4 结果

3．4．1 基于TBSS分析白质束中的FA值

3．4．2 基于感兴趣区域分割法分析白质束中的FA值

3．4．3 基于感兴趣区域分割法分析白质束中的MD、RD值

3．5 讨论

3．5．1 FA值降低与白质纤维完整性

3．5．2 MD、RD值与FA值变化的差异与白质纤维细节变化

3．5．3 讨论总结

3．6 本章小结

第4章 精神分裂症中网络间的功能成像研究

4．1 前言

4．2 功能核磁共振的研究现状

4．2．1 功能核磁共振的理论基础

4．2．2 静息态核磁共振信号的特征

4．3 材料和方法

4．3．1 实验技术路线

4．3．2 实验对象

4．3．3 数据获取

4．3．4 数据预处理

4．3．5 感兴趣区域的选取与时间序列的提取

4．3．6 统计分析与协方差分析

4．4 结果

4．5 讨论

4．5．1 精神分裂症中脑岛功能连接的异常

4．5．2 精神分裂症中后顶叶皮层功能连接的异常

4．5．3 凸显网络与执行控制网络在精神分裂症中异常连接

4．5．4 凸显网络与执行控制网络在精神分裂症中异常连接的生物学基础

4．6 本章小结

第5章 精神分裂症中网络间异常功能连接的结构基础

5．1 前言

5．2 精神分裂症中的DTI-fMRI多模态研究

5．3 精神分裂症中网络结构-功能连接研究现状

5．3．1 整体网络的结构-功能连接

5．3．2 网络内部的结构-功能连接

5．3．3 网络之间的结构-功能连接

5．4 数据处理

5．5 结果

5．6 讨论

5．6．1 结构-功能连接的生理学基础

5．6．2 结构-功能连接变化生物学基础

5．6．3 结构-功能连接的影像学证据

5．7 本章小结

第6章 总结与展望

6．1 总结

6．2 本文的局限性与展望

参考文献

致谢

在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果