人口老齡化是當(dāng)今社會面臨的巨大挑戰(zhàn)。老化過程伴隨工作記憶、處理速度、情境記憶等認知功能減退,是影響老年人日常生活獨立能力和生活質(zhì)量的主要因素。人類大腦是各種認知功能的物質(zhì)基礎(chǔ),厘清其功能和結(jié)構(gòu)在老化過程中的改變是認知老化的重要課題。越來越多的認知神經(jīng)科學(xué)研究重塑了我們對大腦老化的認識,一方面,其結(jié)構(gòu)和功能的改變導(dǎo)致認知功能減退,另一方面,干預(yù)也會引起腦功能和結(jié)構(gòu)的改變,改善老年人的認知功能。本文采用功能磁共振成像技術(shù),以健康老年人為研究對象,探索正常老化過程和認知干預(yù)引起的大腦功能網(wǎng)絡(luò)特征的改變。主要研究內(nèi)容包括:1.老化對前扣帶腦功能網(wǎng)絡(luò)的影響。前扣帶回作為額葉的重要腦區(qū),與人類認知控制和情緒管理密切有關(guān)。我們采用靜息態(tài)功能連接分析比較了老年和年輕對照被試的前扣帶回腦功能網(wǎng)絡(luò)的差異。首先,根據(jù)功能連接模式相似性,采用k均值聚類分析將前扣帶分為背側(cè)和腹側(cè)兩個亞區(qū),接著探測了老化對兩個前扣帶亞區(qū)功能網(wǎng)絡(luò)的影響。研究發(fā)現(xiàn),老年被試與年輕對照被試相比有更高的背側(cè)與腹側(cè)前扣帶的體積比,提示老化過程中前扣帶內(nèi)部功能發(fā)生了重組。進一步的功能連接分析發(fā)現(xiàn),與年輕對照被試相比,老年被試背側(cè)前扣帶與顳頂聯(lián)合以及腹側(cè)前扣帶與腦島之間的功能連接增強,提示老化對突顯網(wǎng)絡(luò)的影響,老年人可能需要更多資源來維持對外界的注意。老年被試背側(cè)前扣帶與海馬以及丘腦之間的功能連接,以及腹側(cè)前扣帶與默認模式網(wǎng)絡(luò)腦區(qū)之間的功能連接顯著降低,這些降低的功能連接可能與老年人認知功能降低有關(guān)。另外,我們也發(fā)現(xiàn)老年被試腹側(cè)前扣帶與額下回及顳上回的連接增強,可能與老年人保持的情緒管理有關(guān)。2.老化對小腦功能網(wǎng)絡(luò)的影響�；陟o息態(tài)功能數(shù)據(jù)研究發(fā)現(xiàn),與年輕對照被試相比,老年被試小腦與前額葉、海馬及紋狀體之間的功能連接顯著降低,表明老化過程中小腦與大腦皮層及皮層下結(jié)構(gòu)之間的功能連接異常是老年人工作記憶等認知功能減退的腦功能特征。研究也發(fā)現(xiàn)老年被試的小腦運動亞區(qū)與腦島之間的功能連接增強,與輔助運動皮層之間的功能連接降低,表明老化過程中重組的感知運動網(wǎng)絡(luò)維持了老年人的感知運動功能。3.老化對工作記憶相關(guān)腦功能網(wǎng)絡(luò)的影響。我們采用任務(wù)激活和功能連接分析方法,比較了老年和年輕對照被試的工作記憶相關(guān)的突顯、中央執(zhí)行以及默認模式網(wǎng)絡(luò)的任務(wù)激活和功能連接差異。行為學(xué)結(jié)果表明老年被試與年輕對照被試相比較對高負荷工作記憶任務(wù)響應(yīng)時間更長,正確率更低。任務(wù)激活研究發(fā)現(xiàn),與年輕對照被試相比,老年被試左側(cè)后頂葉和默認模式網(wǎng)絡(luò)對高負荷工作記憶任務(wù)處理時顯著降低,提示老年人在高負荷任務(wù)時可能無更多資源可以調(diào)配,行為表現(xiàn)差。功能連接分析研究發(fā)現(xiàn),老年被試在高負荷任務(wù)時的中央執(zhí)行和突顯網(wǎng)絡(luò)的皮層腦區(qū)與小腦之間的功能連接、默認模式網(wǎng)絡(luò)的后扣帶與前額葉之間的功能連接顯著降低,以及中央執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)的后頂葉與默認模式網(wǎng)絡(luò)的后扣帶以及腹內(nèi)側(cè)前額葉之間的功能連接顯著降低。這些結(jié)果表明,老化影響了工作記憶相關(guān)的功能網(wǎng)絡(luò)整合和網(wǎng)絡(luò)間耦合性,可能反映了老年人的工作記憶功能減退。4.認知干預(yù)對老年人工作記憶相關(guān)腦功能網(wǎng)絡(luò)的影響。采用靜息態(tài)功能連接分析,本研究探測了認知干預(yù)前后老年人的工作記憶相關(guān)的三個功能網(wǎng)絡(luò)的特征改變,以及與認知表現(xiàn)之間的關(guān)系。研究結(jié)果表明,與老年對照組相比,在一年后,老年干預(yù)組的默認模式和突顯網(wǎng)絡(luò)的整合性被維持,中央執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)的整合性增強,以及默認模式和中央執(zhí)行以及突顯網(wǎng)絡(luò)間的耦合性也被維持。而且,老年干預(yù)組增強的中央執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)功能連接與提高的認知評分之間具有正相關(guān)關(guān)系。這些結(jié)果提示認知干預(yù)延緩了老化對工作記憶相關(guān)功能網(wǎng)絡(luò)整合性和網(wǎng)絡(luò)間耦合性的影響,可能與老年人認知干預(yù)后認知功能得到改善有關(guān)。5.認知干預(yù)對海馬腦功能網(wǎng)絡(luò)的影響。采用靜息態(tài)功能連接分析,本研究全面探測了正常老化和認知干預(yù)對海馬腦功能網(wǎng)絡(luò)的影響。對于前海馬功能網(wǎng)絡(luò),研究發(fā)現(xiàn),老年被試與年輕對照被試相比前海馬與顳極之間的功能連接降低而與腹側(cè)前額葉之間的功能連接增強,提示老化過程中前海馬功能網(wǎng)絡(luò)發(fā)生了重組。進一步的認知干預(yù)研究發(fā)現(xiàn),相比與老年對照組,老年干預(yù)組的左側(cè)前海馬與右側(cè)顳極之間的功能連接在一年仍被維持。對于后海馬功能網(wǎng)絡(luò),研究發(fā)現(xiàn)老年組相比年輕對照組的后海馬與皮層間的功能連接顯著降低,而且認知干預(yù)沒有阻止或延緩老化對后海馬功能網(wǎng)絡(luò)的影響。本研究的結(jié)果表明,海馬功能網(wǎng)絡(luò)在老化過程中的改變可能反映了老年人的記憶功能損害。然而,認知干預(yù)可以延緩老化對前海馬功能網(wǎng)絡(luò)的影響。綜上所述,本文發(fā)現(xiàn)與工作記憶等認知相關(guān)的多個腦功能網(wǎng)絡(luò)特征在老化過程中的改變,而認知干預(yù)可以阻止或延緩老化對腦功能網(wǎng)絡(luò)的影響。這些結(jié)果為進一步理解腦認知老化的神經(jīng)機制,為延緩老化進程及預(yù)防老年癡呆等疾病的認知干預(yù)措施制定提供了重要影像學(xué)參考。
【學(xué)位單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：R445.2;R338
【部分圖文】：

dACC，背側(cè)前扣帶；rACC，是研究 ACC 結(jié)構(gòu)和功能有效且無創(chuàng)的注意或執(zhí)行功能，沖突檢測和錯誤監(jiān)測葉及皮下核團等腦區(qū)也被激活[106-108]。及丘腦等腦區(qū)會被情緒處理有關(guān)任務(wù)CC 與以上腦區(qū)密切的功能連接[105]，與靜息態(tài)功能連接分析，發(fā)現(xiàn) dACC 和責(zé)整合和處理來自內(nèi)部和外部的刺激N）[56]。隨著腦網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，突顯內(nèi)以及它與默認模式網(wǎng)絡(luò)等其它網(wǎng)絡(luò)之111]，也會受很多疾病狀態(tài)的影響[112, 11二分化的觀點被很多研究者所接受，為直接采用 ACC 結(jié)構(gòu)模板作為感興息態(tài) fMRI 數(shù)據(jù)，首先采用功能連接模

電子科技大學(xué)博士學(xué)位論文.1 前扣帶分割結(jié)果基于前扣帶體素的全腦功能連接模式的空間相似性，我們成功地把老年照組的前扣帶回分割成兩個功能亞區(qū)，即背側(cè)前扣帶（dACC）和腹側(cè)前ACC）。圖 2-2 顯示了兩組被試前扣帶回的功能分割結(jié)果，視覺觀察可發(fā)現(xiàn)dACC 與 rACC 間的分割界線前移。進一步的分析表明，與年輕對照組相比的 dACC 體積百分比增大（圖 2-2（c），T=2.66，P=0.01），即 rACC 的體降低，分析回歸了全腦的灰質(zhì)體積。

圖 2-3 腹側(cè)和背側(cè)前扣帶的功能網(wǎng)絡(luò)（單樣本 t 檢驗，P< 0.05，F(xiàn)DR 校正）。（a）顯示年輕對照組（左）和老年組（右）的背側(cè)前扣帶（dACC）功能網(wǎng)絡(luò)；（b）顯示年輕對照組（左）和老年組（右）的腹側(cè)前扣帶（rACC）功能網(wǎng)絡(luò)背側(cè)前扣帶功能網(wǎng)絡(luò)分析結(jié)果如圖 2-3（a）所示，在老年和年輕對照組，與背側(cè)前扣帶具有正相關(guān)的區(qū)于額上回、扣帶回、中央前回、頂下小葉、腦島、楔前葉、屏狀核、顳頂上回和緣上回）和丘腦，這些與背側(cè)前扣帶顯著相關(guān)的腦區(qū)與先前研究雙樣本 t 檢驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)，與年輕對照組相比，老年組 dACC 與雙側(cè)顳頂聯(lián)的功能連接顯著增強，而與海馬、右側(cè)丘腦和右側(cè)楔前葉等腦區(qū)有顯著降連接，見圖 2-4（a）和表 2-1。

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6 楊劍;陳書q

本文編號：2833151