本文關(guān)鍵詞：頂葉腦圖譜構(gòu)建及應(yīng)用，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：大腦是人體最復(fù)雜的系統(tǒng)之一,人類對其組織結(jié)構(gòu)和功能定位的探索由來已久。早在18世紀(jì)時,就有學(xué)者建立了大腦機(jī)能分區(qū)學(xué)說,這也成為了腦圖譜的雛形。到了20世紀(jì)初,腦圖譜的研究誕生了奠基性的成果。1909年,Brodmann腦圖譜發(fā)表,引領(lǐng)了此后腦圖譜研究的快速發(fā)展。腦圖譜的出現(xiàn)和不斷完善對腦科學(xué)及臨床研究都具有重要意義。腦圖譜一直以來都是研究腦的結(jié)構(gòu)和功能的重要工具,它能為我們定義宏觀尺度的感興趣區(qū),對腦部激活進(jìn)行功能定位,為圖像介導(dǎo)的神經(jīng)外科手術(shù)提供導(dǎo)航等�？梢哉f,如果想知道大腦是如何運(yùn)作的,就必須要知道大腦是如何分區(qū)的。在本文的研究中,我們使用基于連接模式的腦區(qū)分區(qū)方法,重點(diǎn)考察了位于人腦頂葉的后內(nèi)側(cè)皮質(zhì)和頂內(nèi)溝的分區(qū)情況,針對兩個腦區(qū)的各自特點(diǎn)選擇適宜的方法,并從多種視角研究了每個子區(qū)的功能定位,探討其生理學(xué)意義。后內(nèi)側(cè)皮質(zhì)主要位于內(nèi)側(cè)頂葉,此前的功能研究已經(jīng)揭示了人腦后內(nèi)側(cè)皮質(zhì)的高度異質(zhì)性,并有文獻(xiàn)討論了它的功能子區(qū)構(gòu)成。但是,幾個相關(guān)的研究盡管同樣基于靜息態(tài)功能影像,得出的功能子區(qū)卻不盡相同。大腦的功能由它內(nèi)在的連接模式?jīng)Q定,因此,我們的研究通過分析解剖連接模式來研究后內(nèi)側(cè)皮質(zhì)的分區(qū),從更為本質(zhì)的角度闡述它的組織結(jié)構(gòu)。我們使用了彌散張量成像,利用概率性纖維跟蹤算法來獲取后內(nèi)側(cè)皮質(zhì)體素的解剖連接,然后通過譜聚類算法將連接模式相似的體素分割到一個子區(qū)。我們在人腦后內(nèi)側(cè)皮質(zhì)中共識別出了5個連接模式各異的子區(qū),并在另一套獨(dú)立的數(shù)據(jù)上得到了驗(yàn)證。然后,我們對各個子區(qū)的解剖連接和功能連接進(jìn)行了分析。后內(nèi)側(cè)皮質(zhì)背前側(cè)子區(qū)與感覺運(yùn)動網(wǎng)絡(luò)的有著豐富的連接,背中部的子區(qū)承擔(dān)了認(rèn)知及聯(lián)絡(luò)的功能,背后側(cè)的子區(qū)主要與視覺相關(guān)腦區(qū)相連。后內(nèi)側(cè)皮質(zhì)腹側(cè)的兩個子區(qū)中,背側(cè)的子區(qū)扮演了上方的楔前葉和下方的后扣帶之間的過渡區(qū),而最為腹側(cè)的子區(qū)和邊緣系統(tǒng)聯(lián)系緊密,是默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)的一個核心節(jié)點(diǎn)。另外,薈萃分析表明人腦與猴腦的后內(nèi)側(cè)皮質(zhì)在組織結(jié)構(gòu)和連接模式上相類似,有著很好的同源性。接下來,我們研究了頂內(nèi)溝的分區(qū)。頂內(nèi)溝是外側(cè)頂葉最為明顯的腦溝結(jié)構(gòu),埋藏在大腦深處且個體差異較大,分區(qū)難度較高,鮮少有報道涉及。考慮到人腦頂內(nèi)溝的復(fù)雜性和個體差異,在定義種子區(qū)時,我們沒有采用常規(guī)的從標(biāo)準(zhǔn)空間提取種子區(qū)配準(zhǔn)到個體空間的方法,而是對每一個個體進(jìn)行了手工勾畫,極大的減少了配準(zhǔn)誤差的影響。此外,我們使用了3套獨(dú)立的被試組,采用同樣的方法對頂內(nèi)溝進(jìn)行分割,選取一致性最好的結(jié)果作為最終的頂內(nèi)溝分區(qū),具有很高的可靠性。隨后,我們還研究了頂內(nèi)溝每個子區(qū)的解剖和功能連接模式及子區(qū)間的差異,但頂內(nèi)溝作為聯(lián)合皮層的腦區(qū),參與的認(rèn)知功能眾多,這些功能難以簡單地從連接模式加以區(qū)分。因此,我們又通過對任務(wù)態(tài)的行為數(shù)據(jù)進(jìn)行薈萃分析的方法,探討了頂內(nèi)溝每個子區(qū)參與的功能和行為,和連接模式一起,從多方面展示了頂內(nèi)溝子區(qū)的角色定位。最后,我們應(yīng)用新構(gòu)建的后內(nèi)側(cè)皮質(zhì)圖譜,在更精細(xì)的尺度上研究了阿爾茲海默癥疾病進(jìn)程中后內(nèi)側(cè)皮質(zhì)不同子區(qū)獨(dú)特的功能變化。研究中招募的被試包括一組健康對照,一組輕度認(rèn)知障礙患者,一組輕度阿爾茲海默癥患者和一組重度阿爾茲海默癥患者。以雙側(cè)后內(nèi)側(cè)皮質(zhì)的5個子區(qū)作為種子區(qū),我們分別研究了3組病人與健康對照組相比,后內(nèi)側(cè)皮質(zhì)5個子區(qū)各自功能連接的變化情況。我們發(fā)現(xiàn)后內(nèi)側(cè)皮質(zhì)的過渡區(qū)是最先表現(xiàn)出顯著的功能連接損傷的子區(qū),然后隨著疾病的發(fā)展,存在功能連接異常的子區(qū)逐步向四周擴(kuò)散。異常的功能連接影響到后內(nèi)側(cè)皮質(zhì)和不同功能網(wǎng)絡(luò)的聯(lián)絡(luò)通信,在阿爾茲海默癥進(jìn)程中,后內(nèi)側(cè)皮質(zhì)子區(qū)與情景記憶、默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)、語法處理、詞匯語義、視覺及感覺運(yùn)動等網(wǎng)絡(luò)的連接可逐漸表現(xiàn)異常。
【關(guān)鍵詞】：腦圖譜 連接模式 后內(nèi)側(cè)皮質(zhì) 頂內(nèi)溝 阿爾茲海默癥
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：R338
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-13
• 第一章 緒論13-34
• 1.1 研究背景13
• 1.2 腦科學(xué)與腦圖譜13-20
• 1.2.1 腦科學(xué)13-14
• 1.2.2 腦圖譜14-20
• 1.3 腦網(wǎng)絡(luò)與腦圖譜20-22
• 1.3.1 面向腦網(wǎng)絡(luò)的腦圖譜20
• 1.3.2 腦連接20-22
• 1.4 醫(yī)學(xué)影像技術(shù)22-23
• 1.5 基于醫(yī)學(xué)影像的腦連接23-28
• 1.5.1 解剖連接23-27
• 1.5.2 功能連接27-28
• 1.6 基于連接模式的腦圖譜28-31
• 1.7 本文的主要貢獻(xiàn)與創(chuàng)新31-33
• 1.7.1 人腦后內(nèi)側(cè)皮質(zhì)的腦圖譜構(gòu)建31-32
• 1.7.2 人腦頂內(nèi)溝的腦圖譜構(gòu)建32
• 1.7.3 阿爾茲海默癥進(jìn)程中后內(nèi)側(cè)皮質(zhì)子區(qū)的功能連接變化32-33
• 1.8 本文的結(jié)構(gòu)安排33-34
• 第二章 人腦后內(nèi)側(cè)皮質(zhì)的腦圖譜構(gòu)建34-61
• 2.1 研究背景34-38
• 2.1.1 后內(nèi)側(cè)皮質(zhì)的解剖知識34-35
• 2.1.2 后內(nèi)側(cè)皮質(zhì)的功能35-36
• 2.1.3 后內(nèi)側(cè)皮質(zhì)的異質(zhì)性36-38
• 2.2 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與方法38-50
• 2.2.1 實(shí)驗(yàn)被試38-39
• 2.2.2 數(shù)據(jù)采集39-40
• 2.2.3 T1加權(quán)結(jié)構(gòu)像數(shù)據(jù)預(yù)處理40-41
• 2.2.4 彌散張量成像數(shù)據(jù)預(yù)處理41-42
• 2.2.5 靜息態(tài)功能像數(shù)據(jù)預(yù)處理42-43
• 2.2.6 后內(nèi)側(cè)皮質(zhì)種子區(qū)的定義43-44
• 2.2.7 纖維跟蹤44-45
• 2.2.8 連接模式45-46
• 2.2.9 基于連接模式的分割46-47
• 2.2.10 重復(fù)性驗(yàn)證47-48
• 2.2.11 后內(nèi)側(cè)皮質(zhì)子區(qū)的解剖連接指紋圖48
• 2.2.12 后內(nèi)側(cè)皮質(zhì)子區(qū)的功能連接48-49
• 2.2.13 與猴腦后內(nèi)側(cè)皮質(zhì)分區(qū)的對照49-50
• 2.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果50-56
• 2.3.1 基于連接模式的分區(qū)50
• 2.3.2 重復(fù)性分析50-52
• 2.3.3 后內(nèi)側(cè)皮質(zhì)子區(qū)的解剖連接指紋圖52-54
• 2.3.4 后內(nèi)側(cè)皮質(zhì)子區(qū)的功能連接54-56
• 2.4 結(jié)果討論56-60
• 2.5 本章小結(jié)60-61
• 第三章 人腦頂內(nèi)溝的腦圖譜構(gòu)建61-83
• 3.1 研究背景61-65
• 3.1.1 頂內(nèi)溝簡介61-63
• 3.1.2 頂內(nèi)溝的功能63-64
• 3.1.3 頂內(nèi)溝的異質(zhì)性64-65
• 3.2 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與方法65-72
• 3.2.1 實(shí)驗(yàn)被試65
• 3.2.2 數(shù)據(jù)采集65-66
• 3.2.3 磁共振圖像預(yù)處理66-67
• 3.2.4 人腦頂內(nèi)溝種子區(qū)的定義67-69
• 3.2.5 頂內(nèi)溝體素的連接模式69-70
• 3.2.6 頂內(nèi)溝分割70
• 3.2.7 頂內(nèi)溝子區(qū)的解剖連接指紋圖70-71
• 3.2.8 頂內(nèi)溝子區(qū)的功能連接71
• 3.2.9 行為分析71-72
• 3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果72-80
• 3.3.1 基于連接模式的分區(qū)72-73
• 3.3.2 頂內(nèi)溝子區(qū)的解剖連接指紋圖73-76
• 3.3.3 頂內(nèi)溝子區(qū)的功能連接76-78
• 3.3.4 頂內(nèi)溝子區(qū)的行為分析78-80
• 3.4 結(jié)果討論80-82
• 3.5 本章小結(jié)82-83
• 第四章 后內(nèi)側(cè)皮層子區(qū)在阿爾茲海默癥進(jìn)程中的功能連接變化83-98
• 4.1 研究背景83-85
• 4.1.1 阿爾茲海默癥83-84
• 4.1.2 后內(nèi)側(cè)皮質(zhì)與阿爾茲海默癥84-85
• 4.2 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與方法85-90
• 4.2.1 實(shí)驗(yàn)被試85-87
• 4.2.2 圖像采集87-88
• 4.2.3 磁共振圖像預(yù)處理88
• 4.2.4 功能連接及統(tǒng)計(jì)分析88-90
• 4.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果90-93
• 4.3.1 功能連接的變化90-92
• 4.3.2 功能連接和行為評分的關(guān)系92-93
• 4.4 結(jié)果討論93-96
• 4.5 本章小結(jié)96-98
• 第五章 全文總結(jié)與展望98-101
• 5.1 全文總結(jié)98-99
• 5.2 未來展望99-101
• 致謝101-102
• 參考文獻(xiàn)102-119
• 攻讀博士學(xué)位期間取得的成果119-120
• 個人簡歷120-121

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本文編號：309065