【摘要】：睡眠剝奪會(huì)損傷人的認(rèn)知功能,而損傷的程度在不同個(gè)體之間存在明顯的個(gè)體差異,即睡眠剝奪易損性。行為學(xué)研究表明睡眠剝奪易損性是人的特質(zhì)屬性,但其潛在的神經(jīng)機(jī)制尚不完全清楚。以往研究發(fā)現(xiàn),睡眠剝奪易損性與腦功能可塑性變化有關(guān),但有關(guān)大腦灰質(zhì)結(jié)構(gòu)在睡眠剝奪后是否也會(huì)發(fā)生可塑性改變,并呈現(xiàn)灰質(zhì)結(jié)構(gòu)的易損性,目前還不清楚。因此本文的目的是探索大腦灰質(zhì)結(jié)構(gòu)在睡眠剝奪后的變化以及其與行為學(xué)易損性的關(guān)系,在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步探索與灰質(zhì)結(jié)構(gòu)相關(guān)的大腦功能的變化。首先,本論文基于結(jié)構(gòu)磁共振(Magnetic Resonance Imaging,MRI)數(shù)據(jù),采用基于體素的形態(tài)學(xué)分析方法(Voxel-Based Morphometry,VBM),分析24小時(shí)睡眠剝奪前后大腦灰質(zhì)密度的改變,并與行為學(xué)指標(biāo)做Pearson相關(guān)性分析。結(jié)果顯示:睡眠剝奪后前額葉部分腦區(qū)的灰質(zhì)密度顯著增加。在行為學(xué)方面,發(fā)現(xiàn)睡眠剝奪后被試嗜睡程度增加,正性情緒減少同時(shí)負(fù)性情緒增加,精神運(yùn)動(dòng)警覺(jué)性任務(wù)(Psychomotor Vigilance Test,PVT)反應(yīng)速度下降,表明警覺(jué)性下降。前額葉灰質(zhì)密度變化量與睡意正相關(guān),亦與PVT最快的10%的反應(yīng)速度正相關(guān)。這可能是一種結(jié)構(gòu)上的“代償”機(jī)制,反映了大腦結(jié)構(gòu)的可塑性以及其在睡眠壓力下的彈性。這些腦區(qū)灰質(zhì)密度的變化可能是行為學(xué)表現(xiàn)改變的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。其次,本論文基于睡眠剝奪前后直接做差得到的結(jié)構(gòu)MRI的差值圖像,對(duì)全腦水平上腦灰質(zhì)密度的變化與認(rèn)知行為變化之間的關(guān)系進(jìn)行分析。結(jié)果顯示:睡眠剝奪后睡意的增加與中扣帶皮層密度的變化量顯著正相關(guān);而負(fù)性情緒的增加與杏仁核皮層密度的增加量顯著正相關(guān),亦與腹內(nèi)側(cè)前額葉皮層密度的減少顯著負(fù)相關(guān)。前人研究表明,腹內(nèi)側(cè)前額葉與杏仁核之間的神經(jīng)通路是控制情緒的關(guān)鍵,前者通過(guò)抑制杏仁核的活動(dòng)來(lái)抑制負(fù)性情緒的產(chǎn)生。本論文發(fā)現(xiàn)的杏仁核皮層和內(nèi)側(cè)前額葉與負(fù)性情緒之間的相反的相關(guān)性趨勢(shì),可以作為解釋這一神經(jīng)通路作用機(jī)制的證據(jù)。最后,本論文基于功能MRI數(shù)據(jù),選取上述分析中得到的灰質(zhì)結(jié)構(gòu)異常腦區(qū)作為種子點(diǎn),對(duì)睡眠剝奪前后種子點(diǎn)區(qū)域的全腦功能連接(Functional Connectivity,FC)及功能連接密度(Functional Connectivity Density,FCD)的變化,及其與灰質(zhì)密度變化的關(guān)系進(jìn)行分析。結(jié)果顯示:前額葉與海馬、腦干、丘腦、杏仁核之間的FC在睡眠剝奪后顯著降低,殼核與丘腦、中扣帶回與島葉皮層等腦區(qū)之間的FC顯著增加。這些結(jié)果解釋了睡眠剝奪造成的行為學(xué)損傷的神經(jīng)基礎(chǔ)以及可能存在的代償機(jī)制,但功能的變化與結(jié)構(gòu)變化之間未發(fā)現(xiàn)線(xiàn)性相關(guān)性。FCD分析發(fā)現(xiàn),右側(cè)額上回和右側(cè)額中回的FCD在睡眠剝奪后顯著降低。前面研究發(fā)現(xiàn)的這兩個(gè)腦區(qū)灰質(zhì)密度的顯著增加可以解釋為大腦為了維持一般性表現(xiàn)水平而產(chǎn)生的代償機(jī)制,但未發(fā)現(xiàn)兩者之間的顯著相關(guān)性。睡眠剝奪后腹內(nèi)側(cè)前額葉皮層FCD值亦顯著降低,這可能導(dǎo)致其對(duì)杏仁核抑制作用減弱,進(jìn)而表現(xiàn)出負(fù)性情緒的增加。這一發(fā)現(xiàn)在功能層面上驗(yàn)證了睡眠剝奪對(duì)該神經(jīng)通路的影響。此外,島葉皮層的FCD變化與灰質(zhì)密度變化之間存在顯著相關(guān)性,結(jié)合其與負(fù)性情緒增加的顯著相關(guān)結(jié)果,這些發(fā)現(xiàn)表明在睡眠剝奪過(guò)程中該腦區(qū)的結(jié)構(gòu)與功能以及行為學(xué)之間存在相互關(guān)聯(lián)的改變。綜上所述,本研究發(fā)現(xiàn)睡眠剝奪前后大腦存在體素級(jí)別的灰質(zhì)密度差異,且行為學(xué)的易損性與灰質(zhì)結(jié)構(gòu)有關(guān)。希望本論文的研究結(jié)果能夠?yàn)檫M(jìn)一步理解睡眠剝奪易損性的神經(jīng)機(jī)制提供一定的影像學(xué)證據(jù)。
【圖文】：

西安電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文就是“晝夜節(jié)律”，這是生物在進(jìn)化中產(chǎn)生的對(duì)地球 24 小時(shí)自轉(zhuǎn)現(xiàn)象適應(yīng)的結(jié)果�！皶円构�(jié)律”也稱(chēng)為“生物鐘”，其在體內(nèi)的周期幾乎正好是 24 小時(shí)，與地球自轉(zhuǎn)的周期一致。在大多數(shù)生物中，內(nèi)部同步的生物鐘使生物體能夠預(yù)測(cè)與晝夜周期相對(duì)應(yīng)的環(huán)境變化，并相應(yīng)地調(diào)整其各項(xiàng)生理活動(dòng)。生物鐘是驅(qū)動(dòng)晝夜節(jié)律的核心機(jī)制，它們由三個(gè)主部分組成：一個(gè)周期約為 24 小時(shí)的中樞生化振蕩器；這個(gè)中央振蕩器的一系列輸入通路；與振蕩器的不同階段相聯(lián)系的一系列輸出通路，在整個(gè)有機(jī)體中調(diào)節(jié)生物化學(xué)、生理和行為的節(jié)律。人體的晝夜節(jié)律表現(xiàn)如圖 1.1 所示。晝夜節(jié)律振蕩器在人體組織中無(wú)處不在，它們由內(nèi)源性和外源性信號(hào)同步，以組織特異性的方式調(diào)節(jié)生物全天的轉(zhuǎn)錄活動(dòng)。

第一章 緒論不相同。前人研究表明，N2 階段下的特殊波形紡錘波和 N3 階段下的慢波在學(xué)習(xí)和記憶功能中都起到關(guān)鍵性作用。此外，快速眼動(dòng)睡眠對(duì)于人類(lèi)情緒調(diào)節(jié)至關(guān)重要[15, 16]。總而言之，睡眠具有重要的體內(nèi)平衡功能，在睡眠期間，身體的大多數(shù)系統(tǒng)處于合成代謝狀態(tài)，有助于恢復(fù)免疫、神經(jīng)、骨骼和肌肉系統(tǒng)的功能，這些系統(tǒng)在內(nèi)分泌和免疫系統(tǒng)的活動(dòng)中發(fā)揮重要作用，并且對(duì)于維持情緒、記憶和認(rèn)知功能至關(guān)重要。睡眠對(duì)于人類(lèi)是不可或缺的，充足且質(zhì)量高的睡眠在保持良好的心情和認(rèn)知敏銳度，以及促進(jìn)生理平衡和維持身體機(jī)能方面的作用不容忽視。
【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類(lèi)號(hào)】：R740;TP391.41

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本文編號(hào)：2619066