本文關(guān)鍵詞：基于fMRI的有效連接方法研究及其在精神分裂癥中的應(yīng)用

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【摘要】：人類大腦是一個(gè)復(fù)雜的動力學(xué)系統(tǒng)，當(dāng)受到外界任務(wù)的刺激時(shí)，與任務(wù)相關(guān)的腦區(qū)將會被激活，這些腦區(qū)之間通過相互協(xié)調(diào)與整合，完成對信息的一系列加工處理，從而實(shí)現(xiàn)人腦的高級功能。對于人腦功能的研究，依賴于具體的檢測技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步。在傳統(tǒng)的磁共振成像技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的功能磁共振成像技術(shù)（functional Magnetic Resonance Imaging, fMRI），由于其具有無創(chuàng)性、可重復(fù)測量性、高空間分辨率及高時(shí)間分辨率的優(yōu)勢，近年來在腦功能研究方面得到了廣泛的應(yīng)用，尤其在精神病學(xué)的研究具有相當(dāng)大的潛力，為精神病學(xué)研究提供了強(qiáng)有力的研究手段。 基于fMRI的腦功能研究主要包含兩個(gè)基本方向，即功能分化和功能整合。功能分化主要研究與特定任務(wù)相關(guān)的腦區(qū)，功能整合主要探究不同腦區(qū)之間是如何協(xié)同作用來完成一項(xiàng)任務(wù)的。在基于fMRI的腦功能研究中，功能整合通�；诠δ苓B接和有效連接展開研究。功能連接主要研究腦區(qū)之間是否存在統(tǒng)計(jì)依賴性，有效連接不僅探究腦區(qū)之間是否存在聯(lián)系，而且研究腦區(qū)之間信息傳遞的因果機(jī)制和連接強(qiáng)弱。研究有效連接主要基于因果效應(yīng)模型，常用的模型有動態(tài)因果模型（DynamicCausalModellingDCM），格蘭杰因果模型（Grangercausalmodelling GCM），結(jié)構(gòu)方程模型（Structural Equation Model SEM）等，其中動態(tài)因果模型是目前應(yīng)用最廣泛的有效連接模型，因?yàn)樗鼘⑸窠?jīng)動力學(xué)模型和血液動力學(xué)模型相結(jié)合，，從神經(jīng)元水平出發(fā)，構(gòu)建一個(gè)動態(tài)的、非線性的能更加真實(shí)模擬大腦功能機(jī)制原理的模型，同時(shí)在分析有效連接時(shí)考慮了外部擾動的因素。雖然DCM可以揭示信息的動態(tài)流動，但DCM仍存在一些不足之處，例如DCM需要預(yù)先確定感興趣腦區(qū)，既往研究中，腦區(qū)的確定均是基于于先驗(yàn)知識，用這種方法確定的ROI都是既往研究中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的可能與疾病相關(guān)的腦區(qū)，無法發(fā)現(xiàn)新的腦區(qū)，另外，既往研究發(fā)現(xiàn)的腦區(qū)都不統(tǒng)一，所選的腦區(qū)在本研究中也不一定是激活腦區(qū)。為了解決這個(gè)問題，本文采取數(shù)據(jù)驅(qū)動與模型驅(qū)動確定感興趣區(qū)（region of interest,ROI），是一種全新的基于全腦的、整體而客觀的了解大腦有效連接分析策略，并將其應(yīng)用于精神分裂癥患者的有效連接異常情況的分析中，探究其病理生理機(jī)制，為疾病的防治提供理論依據(jù)。 精神分裂癥是一種嚴(yán)重的精神疾病，其存在廣泛的認(rèn)知障礙，目前對其病理機(jī)制及所涉及的腦區(qū)仍無明確的結(jié)論，普遍認(rèn)為是腦功能整合不良引起的。本研究利用功能磁共振成像技術(shù)和N-back任務(wù)分別對25例精神分裂癥患者和27例健康志愿者的工作記憶情況進(jìn)行了探究，通過本文建立的方法分析了精神分裂癥與健康志愿者在完成認(rèn)知任務(wù)時(shí)的有效連接的差異，確定精神分裂癥患者的腦功能整合異常的病理機(jī)制。通過本論文建立的方法初步發(fā)現(xiàn)：精神分裂癥患者和正常對照組在左側(cè)內(nèi)側(cè)額上回(left Superior frontal gyrus medial MPFC.L）、左側(cè)后扣帶回（left Posterior cingulate gyrus PCC.L）和左側(cè)中扣帶回(left Middlecingulate gyrus DCG.L)之間存在相反的有效連接，提示精神分裂癥腦功能有效連接異常可能是其病理生理基礎(chǔ)。另外，連接異常腦區(qū)均在左側(cè)，推測認(rèn)知障礙可能特定在左半球大腦，患者前額葉有功能異常，可能與工作記憶下降有關(guān)，另存在相反的有效連接，提示患者的無意識“經(jīng)驗(yàn)”存在缺陷，導(dǎo)致對中性事件產(chǎn)生錯(cuò)誤的過多的歸因。
【關(guān)鍵詞】：功能磁共振成像 動態(tài)因果模型 有效連接 精神分裂癥
【學(xué)位授予單位】：鄭州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：R749.3
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 插圖列表10-11
• 表格列表11-12
• 縮略語對照表12-13
• 1 引言13-20
• 1.1 人腦生理結(jié)構(gòu)及其功能研究13-15
• 1.2 有效連接的概念和常用方法15-18
• 1.2.1 結(jié)構(gòu)方程模型15-16
• 1.2.2 格蘭杰因果模型16-17
• 1.2.3 動態(tài)因果模型17-18
• 1.3 本論文主要工作18-19
• 1.4 全論文結(jié)構(gòu)安排19-20
• 2 腦功能磁共振數(shù)據(jù)有效連接分析基礎(chǔ)20-33
• 2.1 功能磁共振成像20-23
• 2.1.1 BOLD-fMRI 成像原理21-22
• 2.1.2 功能磁共振成像技術(shù)條件22-23
• 2.1.3 功能磁共振成像特點(diǎn)23
• 2.1.4 功能磁共振的應(yīng)用23
• 2.2 有效連接分析方法——?jiǎng)討B(tài)因果模型23-33
• 2.2.1 動態(tài)因果模型原理24-28
• 2.2.2 動態(tài)因果模型參數(shù)估計(jì)28-30
• 2.2.3 動態(tài)因果模型的應(yīng)用30-33
• 3 有效連接方法的改進(jìn)與實(shí)現(xiàn)33-48
• 3.1 改進(jìn)原理34-35
• 3.2 方法實(shí)現(xiàn)過程35-46
• 3.2.1 數(shù)據(jù)預(yù)處理35-37
• 3.2.2 模型驅(qū)動建模統(tǒng)計(jì)分析與統(tǒng)計(jì)推斷37-42
• 3.2.3 數(shù)據(jù)驅(qū)動全腦功能連接42-45
• 3.2.4 確定感興趣區(qū)45-46
• 3.2.5 確定有效連接46
• 3.3 方法的總結(jié)46-48
• 4 有效連接改進(jìn)后的應(yīng)用48-57
• 4.1 精神分裂癥研究現(xiàn)狀48
• 4.2 研究對象48-49
• 4.2.1 精神分裂癥患者組48-49
• 4.2.2 正常對照組49
• 4.3 研究方法49-53
• 4.3.1 任務(wù)設(shè)計(jì)49
• 4.3.2 數(shù)據(jù)采集49-50
• 4.3.3 數(shù)據(jù)預(yù)處理50
• 4.3.4 統(tǒng)計(jì)分析50-52
• 4.3.5 全腦功能連接52-53
• 4.4 結(jié)果與討論53-57
• 4.4.1 一般資料53-54
• 4.4.2 ROI 選擇54
• 4.4.3 DCM 分析54-55
• 4.4.4 討論55-57
• 5 總結(jié)與展望57-59
• 5.1 工作總結(jié)57-58
• 5.2 工作展望58-59
• 參考文獻(xiàn)59-63
• 個(gè)人簡介及在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與研究成果63-64
• 致謝64

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 高萬芳;;愉快及非愉快氣味嗅覺fMRI研究進(jìn)展[J];中國醫(yī)藥指南;2012年05期

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 紀(jì)毅敏;功能磁共振成像在語言區(qū)定位及其臨床應(yīng)用中的研究[D];復(fù)旦大學(xué);2011年

本文編號：1004783