【摘要】：青少年時期是大腦認知控制、情緒管理發(fā)育的重要階段,吸煙成癮會對青少年的身體和精神狀態(tài)產生毒害作用。隨著影像學技術的發(fā)展應用,國內外學者對吸煙成癮的研究取得了很大的進展,但研究結果大多集中于吸煙成癮者大腦局部腦區(qū)結構和功能的異常變化,關于全腦網絡水平的研究結果并不多。因此,本文從全腦網絡水平對吸煙青少年大腦結構和功能網絡拓撲屬性的異常變化展開研究。首先,本論文采用圖論的分析方法對被試大腦白質網絡拓撲屬性進行分析。結果顯示兩組被試大腦白質網絡都具有高度分化和整合的“小世界”屬性,符合進化過程中大腦形態(tài)變化的自然規(guī)律。但與非吸煙青少年相比,吸煙青少年大腦白質網絡全局拓撲屬性發(fā)生了顯著的變化:網絡強度、網絡效率增加,特征最短路徑降低。其中網絡強度和全局效率與青少年吸煙成癮者的尼古丁依賴程度具有顯著性正相關,特征最短路徑與尼古丁依賴程度呈現顯著性負相關;此外吸煙青少年大腦部分節(jié)點效率顯著性增加,節(jié)點效率增加的腦區(qū)主要分布在眶額葉,紋狀體和前扣帶皮層。最后我們對大腦的白質網絡連接采用基于網絡的統(tǒng)計方法(Network-based statistic,NBS)進行了組間分析,結果顯示與非吸煙青少年相比,吸煙青少年成癮者大腦白質網絡前額葉和扣帶皮層等腦區(qū)的連接顯著增加。為了進一步探究青少年吸煙成癮者大腦功能網絡的異常變化,我們采用組內實驗設計對吸煙青少年吸煙滿足和12小時戒斷兩種狀態(tài)的大腦功能網絡進行了分析。本研究中我們將大腦分為246個腦區(qū)節(jié)點,腦區(qū)之間的皮爾遜(Pearson)相關系數作為連接的邊。結果顯示兩種狀態(tài)的大腦功能網絡在0.1~0.4的稀疏度范圍內均表現出小世界特性,并且大腦全局參數之間均沒有顯著差異。此外我們對兩種狀態(tài)的246個腦區(qū)進行了節(jié)點效率分析,結果顯示相對于吸煙滿足狀態(tài),吸煙戒斷狀態(tài)下大腦皮層默認網絡、枕葉以及皮下腦區(qū)的杏仁核、伏隔核、蒼白球和丘腦的節(jié)點效率顯著降低。并且發(fā)現丘腦節(jié)點效率的改變量與吸煙青少年主觀渴求分數的改變量呈現負相關。該研究結果從網絡層次為戒斷誘導吸煙渴求神經機制的研究提供了新的見解。本文采用組間和組內實驗設計對青少年吸煙成癮者大腦白質結構和功能網絡的異常進行分析,從大腦復雜網絡水平發(fā)現吸煙青少年大腦網絡的異常與其行為缺陷之間的關系。本文研究成果可為吸煙青少年成癮的研究提供一份理論依據。
【學位授予單位】：西安電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：R749.6
【圖文】：

西安電子科技大學碩士學位論文巴胺的分泌量降低，當吸煙者受到外界環(huán)境提示或情緒因素時，如吸煙圖片或誘惑，精神壓力等，就會希望迅速補充尼古丁促進多巴胺釋放以緩解焦躁不心、失眠等戒斷癥狀。長期反復的尼古丁刺激會使大腦形成對尼古丁依賴的新回路（即大腦的可塑性），即對尼古丁依賴的獎賞回路。大腦在尼古丁的反復下，神經元細胞上的尼古丁乙酰膽堿受體對尼古丁越來越不敏感，需要更大量古丁才能滿足成癮者對多巴胺帶來的愉悅感的需求。如此以來吸煙者便陷入一性的循環(huán)并逐漸發(fā)展為煙草成癮者。

圖 2.1 血氧水平依賴（BOLD）原理圖[37]2.3.2靜息態(tài)功能磁共振成像數據處理大腦功能磁共振成像一般分為任務態(tài)功能磁共振成像和靜息態(tài)功能磁共振像（Resting-state fMRI，R-fMRI）。任務態(tài)功能磁共振是指受試者處于外界刺激某一種任務中時，對受試者采集任務態(tài)功能磁共振圖像，然后計算任務態(tài)和靜息下磁共振信號的差值，通過差值查看受試者大腦腦區(qū)的激活部位，從而判斷與任相關的腦區(qū)有哪些。很長一段時間內，研究者們認為大腦的激活只有在外界的刺下才能夠被喚醒。近年來越來越多研究表明，當人類大腦處于靜息狀態(tài)時，大腦然會有大量氧氣的消耗，也就是說即使人們處于靜息狀態(tài)下，大腦神經活動依然持續(xù)的進行。有研究表明，即使大腦處于靜息狀態(tài)下，大腦神經元的能量消耗占腦消耗總量的五分之三到五分之四，高出任務態(tài)下能量的消耗的 20 倍。研究者現這種大腦自發(fā)性的腦區(qū)活動對研究大腦固有特性具有重要意義。靜息狀態(tài)是指受試者不接受任何刺激、保持清醒并且不做系統(tǒng)思維活動的一

pG(G)N( )iSs i (2-7)其中 s ( i )是節(jié)點 i 所有連接邊加權連接的總和。（2）小世界屬性（Small-worldness）復雜網絡根據其網絡屬性可以分為隨機網絡、規(guī)則網絡以及小世界網絡。如 2.3所示，規(guī)則網絡具有較高的局部效率（集群系數高）和較低全局效率（最短路徑長度較長），與之相反，隨機網絡擁有較低局部效率（集群系數低）和較高全局效率（最短路徑長度較短）。Watts 和他的同事發(fā)現由真實系統(tǒng)抽象而來的復雜網絡具有處于規(guī)則網絡和隨機網絡之間的一種特殊網絡屬性：小世界特性。具有小世界屬性的網絡既有規(guī)則網絡較高全局效率(高聚類特性)，又具有與隨機網絡類似的較高局部效率（較短的最短路徑長度），使具有該屬性的網絡同時擁有規(guī)則網絡和隨機網絡的優(yōu)勢拓撲屬性，使信息無論在局部還是在整體水平的傳遞都具有較高的效率。集群系數（pC ）和最短特征路徑（pL ）是描述小世界屬性的兩個重要網絡參數。

【參考文獻】

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1 梁夏;王金輝;賀永;;人腦連接組研究:腦結構網絡和腦功能網絡[J];科學通報;2010年16期

本文編號：2800951