本文關(guān)鍵詞：短期頭低位臥床期間靜息態(tài)腦功能影像研究

  更多相關(guān)文章： 頭低位臥床 模擬微重力 靜息態(tài)功能性核磁共振成像 低頻振幅 局部一致性 默認(rèn)網(wǎng)絡(luò) 模式識別

【摘要】：載人航天飛行任務(wù)已有近五十多年的歷史,數(shù)以百計(jì)的宇航員進(jìn)入太空執(zhí)行任務(wù),寄托著幾十億人探索宇宙的熱情與希望。在執(zhí)行太空飛行任務(wù)起初,研究者就十分關(guān)注航天員進(jìn)行太空后會面臨哪些變化,從而尋找相應(yīng)的對抗措施。就太空飛行而言,宇航員會面臨重力變化、晝夜節(jié)律改變、輻射、噪音等多重負(fù)面因素的影響,對個(gè)體的生理和行為績效造成不利影響,不利于航天飛行任務(wù)的順利執(zhí)行。特別是重力變化,作為地面環(huán)境和太空環(huán)境的一個(gè)顯著差異因素,是醫(yī)學(xué)和心理學(xué)等諸多領(lǐng)域研究者普遍關(guān)注的熱點(diǎn)。了解個(gè)體在微重力狀態(tài)下認(rèn)知和行為變化及其內(nèi)在機(jī)制,對于航天飛行保障具有積極意義。通過長久以來的在軌飛行研究來看,從行為學(xué)監(jiān)測發(fā)現(xiàn)個(gè)體在進(jìn)入太空微重力狀態(tài)下后在注意、執(zhí)行控制、空間信息加工以及運(yùn)動控制等諸多層面發(fā)生行為受損。隨后研究者開始關(guān)注于解釋這些行為受損背后的內(nèi)在機(jī)制。研究者最初集中于從生理變化角度來探討微重力對個(gè)體行為受損的貢獻(xiàn)并得到了一些具有積極意義的成果。如前庭系統(tǒng)紊亂可能對空間信息加工受損有關(guān),而肌肉骨骼系統(tǒng)的變化則對運(yùn)動控制有貢獻(xiàn)。體液變化特別是心血管系統(tǒng)變化則影響執(zhí)行控制能力。這些研究結(jié)果對于理解微重力下的績效受損具有十分積極的意義。然而需要指出的是,大腦作為人類行為控制的中樞,在微重力下腦功能如何變化卻鮮有研究提及,這主要是受囿于太空在軌環(huán)境的局限造成先進(jìn)的腦影像設(shè)備難以在軌展開。目前僅有少量研究記錄了在軌微重力狀態(tài)下的腦電變化,發(fā)現(xiàn)個(gè)體在微重力狀態(tài)下腦電的Alpha和mu頻率的腦電活動異常,可能反映了腦功能活動受到抑制。但是對于由于腦電記錄技術(shù)存在空間分辨率低的局限,對于具體是哪些腦區(qū)的功能活動受損依然并不清楚,需要借用其他影像學(xué)技術(shù)進(jìn)一步研究。本研究結(jié)合太空飛行地面模擬模型之一的-6°頭低位臥床模型和靜息態(tài)功能性核磁共振技術(shù)來探討短期頭低位臥床狀態(tài)下個(gè)體靜息態(tài)腦功能的變換情況。在為期3天和7天的兩次頭低位臥床任務(wù)中,分別招募到16名(平均年齡26歲,年齡范圍24到31歲)和20名青年男性被試(平均年齡24歲,年齡范圍20到30歲之間)納入研究,使用了低頻振幅算法、局部一致算法和功能連接算法了解頭低位臥床狀態(tài)下腦功能的局部自發(fā)神經(jīng)活動變化、局部功能活動一致性以及默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)變化情況。通過以上量化的腦功能指標(biāo)數(shù)據(jù),本研究試圖探討頭低位臥床狀態(tài)下個(gè)體的靜息態(tài)腦功能是否會發(fā)生變化、變化的時(shí)間特征以及變化代表意義這三個(gè)問題,以期為航天員短期飛行任務(wù)期間的行為績效維持提供了一些參考依據(jù)。主要研究結(jié)果結(jié)論總結(jié)如下:1.短期頭低位臥床模擬會影響靜息態(tài)腦功能的局部自發(fā)活動水平。經(jīng)過為期3天的頭低位臥床處理后,個(gè)體丘腦區(qū)域的局部自發(fā)活動水平下降(p0.05,Alpasim校正),具體反映為丘腦的背內(nèi)側(cè)神經(jīng)核團(tuán)和腹外側(cè)神經(jīng)核團(tuán)區(qū)域觀察到了低頻振幅活動的減弱。研究中觀察到的丘腦區(qū)域活動變化可能會對微重力狀態(tài)下運(yùn)動控制以及執(zhí)行功能的受損提供部分合理的解釋,更主要的是從局部腦功能活動指標(biāo)上表明了頭低位臥床狀態(tài)下會發(fā)生靜息態(tài)腦功能變化。2.短期頭低位臥床模擬會影響靜息態(tài)默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的功能連接。在7天的頭低位臥床處理后,額上回、額中回、內(nèi)側(cè)前額葉皮層、頂下小葉、顳中回、海馬、丘腦、中扣帶回之間的功能連接在模擬微重力處理后產(chǎn)生異常(p0.05,Alpasim校正)。此外,模式識別計(jì)算表明模擬微重力狀態(tài)和正常重力狀態(tài)下的腦功能狀況可以被有效區(qū)分開,腦連接組學(xué)可以作為區(qū)分和監(jiān)測微重力狀態(tài)下腦功能變化的有效生物標(biāo)記物。這從功能連接這個(gè)更廣的尺度層面再次證明了頭低位臥床狀態(tài)下會發(fā)生靜息態(tài)腦功能變化。3.短期頭低位臥床期間靜息態(tài)腦功能變化的時(shí)間特征表現(xiàn)為先驟然改變后逐漸趨于穩(wěn)定的自適應(yīng)變化。在7天的頭低位臥床模擬期間,臥床期后扣帶回、中央旁小葉、前扣帶回以及小腦后葉區(qū)域的低頻振幅顯著低于臥床前的基線狀態(tài)(p0.05,Alpasim校正),并且大多呈現(xiàn)在臥床期先驟然改變?nèi)缓笾饾u趨于穩(wěn)定的自適應(yīng)變化特征。4.短期頭低位臥床期間靜息態(tài)腦功能變化可以解釋部分認(rèn)知行為績效受損。本研究以心理轉(zhuǎn)換這種認(rèn)知過程為例,發(fā)現(xiàn)頭低位臥床期間頂下小葉區(qū)域腦功能活動局部一致性的下降與心理轉(zhuǎn)換速率有關(guān)(r=-0.59,p0.05),表明頭低位臥床狀態(tài)下觀察到的腦功能變化與認(rèn)知行為表現(xiàn)的變化之間具有關(guān)聯(lián),為理解頭低位臥床期間的靜息態(tài)腦功能變化的意義提供了部分證據(jù)。綜合而言,本研究發(fā)現(xiàn)短期模擬微重力狀態(tài)下個(gè)體負(fù)責(zé)注意、執(zhí)行功能、空間信息加工、運(yùn)動控制的多個(gè)腦區(qū)會發(fā)生靜息態(tài)功能活動異常,并且腦區(qū)功能活動變化呈現(xiàn)出先驟然改變?nèi)缓笾饾u趨于穩(wěn)定的自適應(yīng)時(shí)間變化特征。以心理轉(zhuǎn)換功能為例肯定了短期模擬微重力狀態(tài)變化下的腦功能變化與認(rèn)知和行為績效改變之間的聯(lián)系,對于后續(xù)完善微重力狀態(tài)下的腦功能監(jiān)護(hù)措施及腦功能維持措施的開發(fā)都具有積極參考價(jià)值。
【關(guān)鍵詞】：頭低位臥床 模擬微重力 靜息態(tài)功能性核磁共振成像 低頻振幅 局部一致性 默認(rèn)網(wǎng)絡(luò) 模式識別
【學(xué)位授予單位】：第四軍醫(yī)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：R85
【目錄】：

• 縮略語表5-7
• 中文摘要7-10
• 英文摘要10-13
• 前言13-14
• 文獻(xiàn)回顧14-33
• 1 微重力14-31
• 2 靜息態(tài)功能性核磁共振成像31-33
• 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)33-37
• 1 問題提出與研究意義33-34
• 2 研究方案34-35
• 3 技術(shù)路線35-36
• 4 研究創(chuàng)新點(diǎn)36-37
• 第一部分 短期頭低位臥床狀態(tài)下靜息態(tài)腦功能自發(fā)活動水平的變化37-47
• 1 材料和方法39-41
• 1.1 研究對象39
• 1.2 研究方法39-41
• 2 結(jié)果41-43
• 3 討論43-47
• 第二部分 短期頭低位臥床狀態(tài)對靜息態(tài)腦功能默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)的影響47-58
• 1 材料和方法48-53
• 1.1 研究對象48
• 1.2 研究方法48-53
• 2 結(jié)果53-55
• 2.1 分類結(jié)果53-54
• 2.2 最具區(qū)分度的默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的功能連接54-55
• 3 討論55-58
• 第三部分 短期頭低位臥床狀態(tài)下靜息態(tài)腦功能變化的時(shí)間特征58-68
• 1 材料和方法60-61
• 1.1 研究對象60
• 1.2 研究方法60-61
• 2 結(jié)果61-65
• 3 討論65-68
• 第四部分 短期頭低位臥床狀態(tài)下認(rèn)知能力變化的腦影像學(xué)證據(jù)68-77
• 1 材料和方法70-72
• 1.1 研究對象70
• 1.2 研究方法70-72
• 2 結(jié)果72-74
• 2.1 心理轉(zhuǎn)換任務(wù)的行為學(xué)結(jié)果72-73
• 2.2 局部一致性結(jié)果73-74
• 2.3 ReHo值和心理轉(zhuǎn)換速率之間的關(guān)系74
• 3 討論74-77
• 小結(jié)77-79
• 參考文獻(xiàn)79-96
• 附錄96-99
• 個(gè)人簡歷和研究成果99-101
• 致謝101

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本文編號：979101