本文關(guān)鍵詞：睡眠剝奪影響大腦認(rèn)知功能的功能磁共振成像研究

  更多相關(guān)文章： 睡眠剝奪 功能磁共振成像 情緒 杏仁核 突顯網(wǎng)絡(luò) 風(fēng)險決策 自發(fā)功能活動 功能連接密度

【摘要】：睡眠剝奪是指由于各種原因?qū)е滤呷笔?并引起一系列生理及心理功能改變,導(dǎo)致多種認(rèn)知能力下降的狀態(tài)。隨著現(xiàn)代高技術(shù)戰(zhàn)爭激烈性、突然性、緊張性加劇,參戰(zhàn)軍事人員時常處于睡眠剝奪狀態(tài),由此引發(fā)的腦力疲勞對于特殊技術(shù)兵種以及操縱高、精、尖武器的軍事人員影響最為突出。在新軍事變革時代,如何提高現(xiàn)代戰(zhàn)爭系統(tǒng)中最關(guān)鍵也是最脆弱的環(huán)節(jié)—操作者的能力,最大限度地發(fā)揮軍事裝備性能,成為了各軍事大國軍事心理學(xué)研究的重要課題。因此揭示睡眠剝奪影響認(rèn)知功能的關(guān)鍵神經(jīng)機(jī)制,做好軍事人員腦力疲勞預(yù)測及對抗已經(jīng)是迫在眉睫的重大課題。本論文源自軍隊十一五、十二五課題資助,旨在通過構(gòu)建實驗室條件下的完全睡眠剝奪模型,深入揭示睡眠剝奪所導(dǎo)致的認(rèn)知功能損傷特點及機(jī)制,為構(gòu)建軍事認(rèn)知損傷的評價和防護(hù)體系提供理論依據(jù),推動軍事認(rèn)知功能防護(hù)策略和認(rèn)知障礙治療措施的進(jìn)展,為保障部隊?wèi)?zhàn)斗力和提升軍事作業(yè)能力發(fā)揮積極作用。研究方法實驗采用自身前后對照設(shè)計,研究對象為51名健康志愿者,分兩批進(jìn)行實驗。利用功能磁共振成像技術(shù)(functional Magnetic Resonance Imaging,fMRI),研究睡眠剝奪影響大腦自發(fā)功能活動、大尺度功能網(wǎng)絡(luò)交互、靜息態(tài)情緒功能網(wǎng)絡(luò)及風(fēng)險決策相關(guān)神經(jīng)回路的特征模式。研究結(jié)果1、睡眠剝奪對大腦自發(fā)功能活動的影響分別研究了功能連接密度、局部一致性及分?jǐn)?shù)低頻振幅這三個能夠反映大腦自發(fā)功能活動的fMRI指標(biāo)在睡眠剝奪前后的變化模式,并分析了不同指標(biāo)間變化模式的關(guān)聯(lián)性以及與個體警覺程度的關(guān)系。我們發(fā)現(xiàn):(1)睡眠剝奪條件下功能連接密度、局部一致性以及分?jǐn)?shù)低頻振幅顯著下降的腦區(qū)主要包括背外側(cè)前額葉、內(nèi)側(cè)前額葉、后扣帶回、楔前葉及頂下小葉;(2)睡眠剝奪條件下功能連接密度、局部一致性及分?jǐn)?shù)低頻振幅顯著上升的區(qū)域主要包括中央后回、顳葉、丘腦及枕葉;(3)功能連接密度、局部一致性及分?jǐn)?shù)低頻振幅在睡眠剝奪前后的變化程度之間具有顯著正相關(guān)關(guān)系;(4)后扣帶回區(qū)域局部功能連接密度值的變化與個體心理運動警覺度任務(wù)中反應(yīng)時的變化呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系。研究結(jié)果表明睡眠剝奪后大腦負(fù)責(zé)感知覺信息整合加工的腦區(qū)自發(fā)功能活動顯著增強(qiáng),而負(fù)責(zé)高級認(rèn)知加工的腦區(qū)自發(fā)功能活動顯著減弱。2、睡眠剝奪對大尺度腦功能網(wǎng)絡(luò)交互的影響基于三網(wǎng)絡(luò)模型研究了睡眠剝奪對靜息狀態(tài)下大腦默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)(defaultmodenetwork,dmn)、執(zhí)行控制網(wǎng)絡(luò)(executivecontrolnetwork,ecn)和突顯網(wǎng)絡(luò)(saliencenetwork,sn)之間交互作用的影響。首先利用獨立成分分析方法得到大腦的上述三個功能網(wǎng)絡(luò),然后利用雙重回歸分析計算出不同網(wǎng)絡(luò)之間的耦合強(qiáng)度。通過比較睡眠剝奪前后sn與ecn、dmn之間耦合強(qiáng)度的變化,我們發(fā)現(xiàn):(1)在睡眠剝奪條件下sn與dmn的耦合強(qiáng)度顯著升高;(2)sn-dmn的耦合強(qiáng)度跟個體困倦程度以及工作記憶任務(wù)的反應(yīng)時之間具有顯著正相關(guān)關(guān)系,跟工作記憶任務(wù)的單位時間正確率之間具有顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系。研究結(jié)果表明sn-dmn的耦合強(qiáng)度可以作為評估困倦程度的潛在神經(jīng)影像學(xué)指標(biāo)。3、睡眠剝奪對大腦情緒功能的影響采用基于種子點的靜息態(tài)功能連接分析方法研究了睡眠剝奪對大腦情緒功能網(wǎng)絡(luò)的影響。杏仁核是大腦中負(fù)責(zé)情緒加工的主要腦區(qū),由于杏仁核不同亞區(qū)的功能存在差異,我們將杏仁核分為了三個部分,分別是中央內(nèi)側(cè)核、基底外側(cè)核和淺表核,然后分別將三個亞區(qū)作為種子點進(jìn)行功能連接分析。我們發(fā)現(xiàn):(1)睡眠剝奪對杏仁核三個亞區(qū)的全腦功能連接具有不同的特征影響模式;(2)淺表核與內(nèi)側(cè)前額葉之間的連接強(qiáng)度與個體的心境水平具有顯著關(guān)聯(lián);(3)杏仁核三個亞區(qū)與負(fù)責(zé)執(zhí)行控制功能的主要腦區(qū)之間功能連接的減弱以及與默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)主要腦區(qū)之間功能連接的增強(qiáng)可能是睡眠剝奪條件下情緒調(diào)節(jié)能力減弱的主要原因。4、睡眠剝奪對大腦風(fēng)險決策傾向的影響利用模擬氣球冒險任務(wù)結(jié)合功能磁共振掃描研究了睡眠剝奪對大腦風(fēng)險決策傾向的影響。我們首先利用一般線性模型分析方法研究了睡眠剝奪對風(fēng)險決策過程中與風(fēng)險水平大小、獎賞及損失相關(guān)的大腦激活的影響模式。然后利用心理物理交互分析方法研究了風(fēng)險決策過程中,后扣帶回全腦功能連接模式與冒險傾向的關(guān)系。結(jié)果發(fā)現(xiàn)在睡眠剝奪條件下:(1)左側(cè)額下回跟風(fēng)險大小相關(guān)的激活顯著升高,并且左側(cè)額下回激活程度的變化跟個體冒險傾向的變化之間呈顯著正相關(guān)關(guān)系;(2)丘腦和紋狀體跟獎賞相關(guān)的激活顯著上升;(3)右側(cè)顳中回跟損失或遺憾相關(guān)的激活存在顯著下降;(4)后扣帶回與腹內(nèi)側(cè)前額葉的功能連接變化與冒險傾向的變化之間呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系;(5)左側(cè)額下回的活動對后扣帶回-腹內(nèi)側(cè)前額葉連接強(qiáng)度與冒險傾向之間的相關(guān)關(guān)系具有中介作用。本研究利用功能磁共振成像技術(shù)從大腦能量分配和大尺度腦網(wǎng)絡(luò)交互的角度揭示了睡眠剝奪后大腦自發(fā)功能活動的變化模式,為睡眠剝奪的認(rèn)知資源分配假說提供了新的影像學(xué)依據(jù),并進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)了睡眠剝奪影響大腦情緒功能的特征腦網(wǎng)絡(luò)模式,首次揭示了左側(cè)額下回在睡眠剝奪影響風(fēng)險決策傾向中的重要作用。研究結(jié)果對我們深入理解睡眠剝奪影響大腦認(rèn)知功能的神經(jīng)機(jī)制,開發(fā)有效的睡眠剝奪對抗措施具有重要意義。
【關(guān)鍵詞】：睡眠剝奪 功能磁共振成像 情緒 杏仁核 突顯網(wǎng)絡(luò) 風(fēng)險決策 自發(fā)功能活動 功能連接密度
【學(xué)位授予單位】：中國人民解放軍軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：R82
【目錄】：

• 縮略詞表9-11
• 摘要11-14
• Abstract14-17
• 第一章 緒論17-27
• 1.1 課題背景與研究意義17
• 1.2 睡眠-覺醒周期調(diào)節(jié)與睡眠剝奪17-18
• 1.3 睡眠剝奪對認(rèn)知功能的影響18-21
• 1.3.1 警覺與注意18-19
• 1.3.2 知覺感知19-20
• 1.3.3 學(xué)習(xí)與記憶20
• 1.3.4 情緒20-21
• 1.3.5 決策與判斷21
• 1.4 睡眠剝奪影響認(rèn)知功能的MRI研究進(jìn)展21-24
• 1.4.1 功能磁共振成像21-23
• 1.4.2 研究進(jìn)展23-24
• 1.5 論文的主要貢獻(xiàn)和組織結(jié)構(gòu)24-27
• 第二章 睡眠剝奪對大腦自發(fā)功能活動的影響27-41
• 2.1 引言27-28
• 2.2 材料與方法28-33
• 2.2.1 研究對象28-29
• 2.2.2 研究方法29-33
• 2.3 結(jié)果33-38
• 2.3.1 行為學(xué)結(jié)果33-34
• 2.3.2 不同狀態(tài)下功能連接密度分布34-35
• 2.3.3 不同狀態(tài)下功能連接密度分布差異35
• 2.3.4 不同狀態(tài)下fALFF值的差異35
• 2.3.5 不同狀態(tài)下ReHo值的差異35-36
• 2.3.6 相關(guān)性分析36-38
• 2.3.7 功能連接密度與警覺度的關(guān)系38
• 2.4 討論38-40
• 2.5 小結(jié)40-41
• 第三章 睡眠剝奪對大尺度腦功能網(wǎng)絡(luò)交互的影響41-55
• 3.1 引言41-42
• 3.2 材料與方法42-46
• 3.2.1 研究對象42-43
• 3.2.2 研究方法43-46
• 3.3 結(jié)果46-50
• 3.3.1 行為學(xué)結(jié)果46-47
• 3.3.2 功能網(wǎng)絡(luò)提取47-48
• 3.3.3 網(wǎng)絡(luò)間連接強(qiáng)度變化48-49
• 3.3.4 網(wǎng)絡(luò)間連接強(qiáng)度與行為學(xué)數(shù)據(jù)相關(guān)性49-50
• 3.4 討論50-53
• 3.5 小結(jié)53-55
• 第四章 睡眠剝奪對大腦情緒功能的影響55-73
• 4.1 引言55-56
• 4.2 材料與方法56-58
• 4.2.1 研究對象56
• 4.2.2 研究方法56-58
• 4.3 結(jié)果58-71
• 4.3.1 行為學(xué)結(jié)果58
• 4.3.2 杏仁核靜息態(tài)功能連接模式58-67
• 4.3.3 睡眠剝奪對杏仁核功能連接模式的影響67-70
• 4.3.4 功能連接強(qiáng)度與POMS得分相關(guān)性分析70-71
• 4.4 討論71-72
• 4.5 小結(jié)72-73
• 第五章 睡眠剝奪對大腦風(fēng)險決策傾向的影響73-87
• 5.1 引言73-74
• 5.2 材料與方法74-78
• 5.2.1 研究對象74
• 5.2.2 研究方法74-78
• 5.3 結(jié)果78-83
• 5.3.1 行為學(xué)結(jié)果78-79
• 5.3.2 一般線性模型分析79-82
• 5.3.3 心理物理交互分析82-83
• 5.4 討論83-86
• 5.5 小結(jié)86-87
• 第六章 總結(jié)與展望87-89
• 6.1 論文工作總結(jié)87-88
• 6.2 未來工作展望88-89
• 參考文獻(xiàn)89-107
• 攻讀博士學(xué)位期間的研究成果107-108
• 參與的科研項目108-109
• 致謝109

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本文編號：1007288