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癫痫网络的定义:立体脑电图和信号分析的贡献
致痫网络定义为癫痫放电产生和传播过程中累及的脑区.基于颅内电极电生理数据的分析,文章综述介绍了致痫网络的历史、方法和概念.在癫痫术前评估中,确定产生癫痫发作的脑区(如致痫区)是重要的目标.较药物难治性局灶性癫痫传统的、局限性的视觉分析方法而言,致痫网络作为一个模型已逐渐得到公认.该模型能更好地描述发作动态演变的复杂性、更真实地描述大脑致痫性的异常分布.致痫网络概念在历史上与立体脑电图(SEEG)方法学的发展及随后脑电信号定量分析相关.SEEG有明确的发作期、发作前及发作间期放电模式,可以用信号分析方法对上述模式进行分析,如高频振荡定量分析或分析功能连接的改变.我们可以在皮层和皮层下脑区癫痫发生和传播的过程中,依据SEEG数据分析得到大脑连接的显著变化,这些变化与不同的发作症状学模式相关.发作间期特征就是致痫网络产生异常电活动(发作间期棘波)及功能连接的改变.致痫网络大尺度建模新方法的引入为更好地预测手术预后提供了新方法.就明确致痫性脑区的分布而言,致痫网络的概念是一个关键的要素,这对癫痫手术尤为重要.
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基于脑网络信息传递特性的癫痫病灶区定位
目的 癫痫是一种反复发作的慢性脑疾病,严重危害患者身心健康.如何精确定位癫痫病灶区是目前医学研究热点之一.本文旨在基于脑网络信息传递特性定位癫痫病灶区,期望为临床确诊病灶区提供创新思路.方法 应用频域因果连接分析构建5位颞叶癫痫患者颅内脑电特征频段因果网络,计算网络节点因果流.结果 (1)颞叶癫痫患者颅内脑电能量分布优势频带是 δ、θ 频段,δ、θ 频段能量显著高于其他频段,病灶区能量分布高于非病灶区.(2)颞叶癫痫患者病灶区因果流小于0,非病灶区因果流大于0.结论 (1)颞叶癫痫患者颅内脑电特征频段为 δ、θ,病灶区特征频段能量异常增强.(2)颞叶癫痫患者因果网络中,被定义为因果汇的脑区为临床确诊病灶区,因果源脑区为非病灶区,病灶区易受非病灶区影响.
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rTMS联合运动训练对静息态脑网络影响的研究
重复经颅磁刺激(rTMS)联合运动训练可以提高肢体运动能力,在脑卒中后的运动康复中有重要的应用价值.探讨rTMS联合运动训练对静息态脑网络的影响.招募10名健康受试者,使用1 Hz rTMS刺激优势半球,结束后非利手立即执行运动训练,以提高非利手的运动能力,rTMS联合运动训练共持续14天.采集rTMS联合运动训练前后闭目静息态的脑电(EEG)信号,使用相位延迟指数(PLI)进行功能连接性分析,并以PLI值为边的权重计算依据来建立有权无向脑网络,计算网络节点的短路径长度和节点效率,使用非参数符号秩和检验进行统计学分析.结果发现,rTMS联合运动训练使EEG低频段(theta和alpha)脑功能区间的连接显著增加、高频段(beta、gamma1和gamma2)显著降低,对脑功能区内的连接影响较小.特别地,采取rTMS联合运动训练,使alpha频段非优势侧中央区与优势侧额叶区(训练前0.141 4±0.102 5,训练后0.2172±0.1347,P＜0.05)、菲优势侧额时区(训练前0.141 0±0.109 9,训练后0.205 9±0.136 1,P＜0.05)的功能连接性显著增加.网络特征结果显示,节点效率在低频段增加、高频段降低,而节点短路径长度表现出相反的结果,其中gamma2频段在双侧中央区的节点效率(左中央区,实验前0.060 0±0.000 3,实验后0.042 9±0.001 3,P＜0.05;右中央区,实验前0.060 7±0.002 3,实验后0.041 9±0.002 4,P＜0.05)和短路径长度(左中央区,实验前18.539 0±0.457 1,实验后28.585 8±1.001 4,P＜0.05;右中央区,实验前18.650 8 ±-0.438 6,实验后28.853 0±1.652 6,P＜0.05)发生显著性的改变.通过该项研究,加深对rTMS联合运动训练促进运动能力神经机制的理解,为未来探究其对脑卒中、脑损伤患者脑活动的影响提供帮助.
关键词： 重复经颅磁刺激(rTMS) 运动训练 相位延迟指数(PLI) 功能连接性 脑网络 -
基于偏定向相干性(PDC)的脑卒中后抑郁症患者脑网络研究
探究脑卒中后抑郁症(PSD)患者脑网络异常.采集PSD患者及其对照组(卒中后无抑郁症(PSND)患者及健康人(CONT))各10例16导联静息态脑电信号进行偏定向相干性(PDC)分析,利用单尾单样本t检验构建这3类人群的平均脑网络图,并对所得脑网络进行基于图论的拓扑参数比较分析.结果表明,经统计学检验(P＜0.05),当PDC阈值取0.2时,三类人群平均脑网络节点度、平均集群系数及中介中心度参数差异明显.具体表现为脑卒中患者相对健康人出现了优势半球(左半球)信息流入的减弱,PSD患者相对PSND患者在与“情绪”相关的左额叶及左颞叶信息流出减弱.PSD患者相对CONT及PSND人群平均集群系数分别下降2.4％及1.8％,脑网络集团化程度减弱;网络核心节点个数分别增大2.2倍及1.6倍,且核心节点有所转移,枢纽节点核心地位下降.受脑卒中和抑郁情绪的影响,PSD患者的脑网络发生了异常改变.
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复杂网络主成分分析的分类方法在音乐家白质可塑性研究中的应用
人脑在多种时间和空间尺度上都是复杂网络,而复杂网络中往往包含着大量的连接信息.主成分分析(PCA)方法主要被用于从大量信息中提取重要特征,因而可以被用于探寻复杂网络中的一些重要信息.众所周知,音乐家是研究训练导致的脑可塑性问题的一个理想模型,探求音乐家脑网络的可塑性变化是非常有意义的.首先通过基于弥散加权成像(DWI)数据的纤维束追踪,构建了16位音乐家与16位非音乐家的脑白质结构网络;然后对两组人的整体脑网络进行了PCA分析,进而对得到的每个主成分做支持向量机(SVM)分类处理,得到分类效果好的主成分;终找出对此主成分贡献前1％的连接即为音乐家相对于非音乐家在大脑白质结构网络上发生改变的主要连接.本方法为组间复杂网络对比分析提供了一种基于PCA分类的新思路.基于上述思路,对于音乐家与非音乐家的脑白质结构网络对比分析,表明音乐家在运动、听觉、情绪和记忆等功能脑区表现出更高的脑区间信息传递效率;进而扩展了在网络层面对长期音乐训练改变音乐家白质可塑性问题的理解.
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作曲家大脑的静息态脑功能网络研究
音乐家大脑是认识大脑可塑性机制的天然模型,也是脑影像科学关注的重点研究对象之一.但是,目前针对音乐家的研究,包括对音乐创作方面的脑机制研究,仍以钢琴演奏家为主要研究对象.鉴于创作与表演是两个不同阶段且存在巨大差异,仅以钢琴演奏家作为研究对象对音乐家脑机制的研究是不完整的.专业作曲家是一类特殊的音乐家,他们经历过长期的音乐训练,能够在创造性思维的引领下,结合情感等要素来进行音乐素材的组织.用功能磁共振(fMRI)采集29名作曲家在作曲任务前后的大脑静息态影像,利用独立成分分析方法分离出其脑功能网络中常见的13个成分.采用配对t检验,对比分析作曲前后这些成分的变化.结果发现,在完成作曲任务后,以下脑功能网络连接显著减弱,包括听觉网络(AN)与右侧额顶网络(RFPN)、感觉运动网络(SMN)与突显网络(SN);同时也发现在完成作曲任务后,以下脑功能网络连接显著增强,包括自我参照网络(SRN)与视觉Ⅰ区网络(VN1)、自我参照网络(SRN)与视觉Ⅱ区网络(VN2)、默认模式网络(DMN)与视觉Ⅰ区网络(VN1).这些结果证明,感觉、认知加工等与视觉区域的协调整合在作曲过程中的重要性,对推动音乐家大脑可塑性的认识和音乐创作的脑机制研究均十分有意义.
关键词： 作曲家 静息态 功能磁共振(fMRI) 脑网络 -
脊髓型多发性硬化患者默认网络及突显网络的功能连接
目的 采用独立成分分析(ICA)方法分析脊髓型多发性硬化(SMS)患者脑静息态默认网络(DMN)及突显网络(SN)功能连接(FC)的异常.方法 对我院22例SMS患者(SMS组)及22名健康对照者(正常对照组)行静息态fM-RI,对所得数据进行ICA分析,并利用SPM8比较两组脑网络FC的差异,同时分析差异脑区的对间序列信号(FC分数)与临床扩展残疾状态量表(EDSS)评分及病程的相关性.结果 与正常对照组相比,SMS组DMN的FC减弱的脑区包括双侧内侧额上回、边缘叶及双侧楔叶,FC增强的脑区包括双侧前扣带回、右侧距状皮层;SMS组SN的FC减弱的脑区为双侧内侧扣带回,FC增强的脑区延伸到双侧中央前回、左侧中央后回.两组FC分数与EDSS评分及病程均无相关性(P均＞0.05).结论 SMS患者静息态DMN、SN均存在FC异常,可能与继发于脊髓病变的逆行性神经元变性或功能网络重构有关.
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脑损伤后意识障碍患者音乐治疗的研究进展
脑损伤后意识障碍的恢复治疗十分棘手.音乐治疗是意识障碍患者促醒治疗的重要手段之一,不同个体之间、植物状态和小意识状态患者之间、不同的音乐作品之间,音乐刺激的效果可能存在一定差异.默认网络是维持意识的主要网络之一,还有其他网络参与.音乐治疗影响的脑区存在于多个网络中,包括听觉、认知、情感等网络.
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卒中后命名性失语症脑损伤定位的研究进展
卒中后命名性失语症特指以命名不能为主要症状的卒中后失语综合征,其脑损伤部位一直不明确.近年来,基于MRI T1WI的脑区定位研究发现,卒中后慢性期命名性失语症病变部位不确定,而急性期命名性失语症病变部位多位于优势半球颞叶;基于弥散张量成像的研究提示,皮质下白质,尤其是左侧额下回白质在命名加工中发挥重要作用;基于fMRI的脑网络研究认为,命名性失语症患者语言功能的损伤与一些特定灰质脑区间的连接破坏有关.认知心理学理论认为,语言加工可以划分为不同步骤,每一步又由不同脑区负责,而且对于不同词性,如动词和名词的加工,其过程也有不同.
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针刺足三里穴后续效应的动态脑功能网络研究
目的:对针刺足三里穴后多个时间点的脑功能网络动态变化特点进行初步研究.方法:选择18例健康志愿者,分别针刺足三里穴及假穴,针刺采取标准化操作,真、假穴位的针刺深度、刺激方式、刺激程序均相同.采集针刺前及针刺后10、25、45、60 min的fMRI数据.每次fMRI扫描持续6 min,将扫描所获fMRI数据构建成大脑功能网络,计算脑网络的核心脑区,计算其富人俱乐部属性和全脑效率属性、局部效率属性.结果:针刺穴位前,健康受试者的大脑功能网络核心脑区主要分布于脑默认网络、视觉相关皮层、感觉运动皮层和小脑半球.针刺后4个时间点健康受试者的脑功能网络核心脑区仍主要位于上述区域,其中双侧舌回、楔前叶、颞中回及颞上回、右侧距状回、左侧枕中回等脑区与针刺前相同;针刺后60 min的核心脑区分布与针刺前相似,而针刺后10、25、45 min的多个核心脑区与针刺前不同.与针刺前相比,针刺后45 min时健康受试者的大脑核心脑区构成的脑网络富人俱乐部属性和全脑效率属性均显著增加(均P<0.05).上述改变在针刺假穴组均未发现.结论:针刺足三里穴后健康受试者的脑功能网络属性存在动态变化,其中针刺后45 min的脑网络变化显著.
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脑结构和功能网络在血管性轻度认知障碍诊断中的研究进展
血管性轻度认知障碍(VaMCI)是血管性认知障碍(VCI)的早期阶段,VCI是指由脑血管病及其危险因素引起的包涵轻度认知功能缺损到痴呆的一大类综合征.已有研究表明VaMCI的病程是可逆的,早期识别及干预VaMCI,阻止其转化为血管性痴呆(VaD),有着重要意义.但目前VaMCI并无统一的诊断标准.随着神经成像技术的研究和应用,大脑结构网络和功能网络的改变,有望为早期诊断VaMCI提供可靠的生物学标志物.本文就VaMCI患者脑结构及功能网络改变新进展进行综述.
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视神经脊髓炎患者默认网络及额顶网络功能连接的研究
目的 采用独立成分分析(independent component analysis,ICA)方法分析静息态功能磁共振成像(resting-state functional magnetic resonance imaging,rs-fMRI)数据,观察视神经脊髓炎(neuromyelitis optica,NMO)患者大脑默认网络(default mode network,DMN)及额顶网络(frontoparietal network,FPN)功能连接的异常以及与临床评分的相关性.材料与方法 对我院20例NMO患者(NMO组)及20名健康对照者(正常对照组)行静息态fMRI扫描,所得数据利用DPARSFA软件预处理,然后利用GIFT软件行ICA分析,并用SPM8比较两组默认网络及额顶网络功能连接的差异,同时分析有差异脑区的时间序列信号与临床扩展残疾状态量表评分及病程的相关性.结果 与对照组比较,NMO组DMN功能连接增强的脑区包括双侧舌回,延伸到右侧顶上小叶及左侧辅助运动区;功能连接减弱的脑区包括右侧额中回及右侧枕中回;NMO组FPN功能连接减弱的脑区为双侧楔叶,无功能连接增强的脑区.右侧舌回与病程呈正相关(r=0.682,P<0.05).结论 NMO患者静息态DMN、FPN均存在功能连接异常,提示患者的脊髓及视神经病变不仅引起患者相应的临床症状,局部结构损伤所致的功能改变也不仅仅局限于病变对应的区域,脑功能网络是一个复杂的互相关联的网络,存在损伤与代偿的复杂过程.
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风险决策的动态功能网络研究
目的 研究与青少年风险决策相关的动态脑功能网络特征.材料与方法 基于49个对象的静息态功能磁共振数据利用动态窗技术进行了动态功能网络的构建,并使用低频振荡振幅作为特征对风险决策行为进行了预测和网络分析.结果 动态功能连接较好地预测了风险决策行为(r=0.3612,P=0.0108),并提取了与之相关的功能网络模式,即与风险决策相关的动态功能连接主要位于网络之间,且默认网络的预测能力强,然后是两个控制网络即额顶网络和带状盖网络.结论 本研究使用动态功能连接较好地预测了风险决策行为,更重要的是从动态功能网络上阐明了风险决策行为的特征.
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双相情感障碍的静息态功能MRI研究进展
磁共振成像(MRI)技术在评估脑解剖结构及功能变化方面得到日益广泛的应用，并逐渐成为临床研究双相障碍(BD)的重要工具。作者就静息态功能磁共振成像的常用分析方法及其在BD研究中的应用进展进行文献综述，以期为BD的病理机制研究提供影像学依据。
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抑郁症功能磁共振成像脑网络研究进展
近年来,功能磁共振成像技术的发展使得研究者可以无创地研究活体脑组织结构和功能特点,结合多种脑成像技术研究大尺度的脑结构和功能网络,为研究某些疾病的发生和发展机制提供了可靠的方法.目前抑郁症患者的磁共振脑网络研究还处在初步探索阶段,脑网络的拓扑属性在某种程度上对抑郁症患者的早期诊断和鉴别诊断起到一定的辅助作用,同时也可以作为一个衡量抑郁症严重程度的生理指标.脑结构和功能的异常模式也可作为敏感特征用于诊断相关脑疾病,因此本文将从抑郁症层面综述几个主要的磁共振脑网络的结构和功能方面的研究成果.
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基于静息态功能磁共振成像的动态功能连接分析及临床应用研究进展
基于静息态功能磁共振成像的脑功能连接分析方法已经在临床医学研究中被普遍用于疾病的神经机制和诊疗研究.近年来,研究者发现仅考虑静态的功能连接不足以解释大脑时变动态的信息交互,而应该研究功能连接的动态性以揭示大脑网络复杂多变的特性及其机制.已有许多临床研究成果表明动态功能连接分析能为临床疾病的病理探究和辅助诊断提供更好的依据,但同时也存在着问题与局限.笔者通过归纳总结常用估算方法、特征提取方法和可靠性检验及统计分析方法,综合论述了基于静息态功能磁共振成像的动态功能连接分析研究进展,并介绍了基于静息态数据的动态功能连接分析在常见临床疾病中的应用及前景.
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基于偏定向相干性的体感振动脑网络研究
目的 探究20 Hz体感振动作用对大脑功能状态调节机制的影响规律.方法 对12名20～ 25岁志愿者(6男6女)进行了20 Hz体感振动刺激实验,采集了志愿者振动前和停振后短时及长时效应期间脑电信号,采用基于偏定向相干性(partial directed coherence,PDC)的方法构建了脑拓扑网络,比较分析了刺激前后网络参数(节点度、集群系数)变化.结果 振动后,节点入度相对节点出度分布更为集中;大脑左右半球对20 Hz体感振动具有不同的响应,显示出右侧出、入度优势;集群系数减小.结论 由脑网络信息流及网络参数的变化得知,20 Hz体感振动刺激能够改变脑网络连接方式及运行效率,从而调节大脑功能状态.
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抑郁状态对认知影响的脑功能网络特征研究
目的 用功能磁共振构建功能脑网络,检测伴有抑郁的MCI(MCI-d)患者的脑功能连接强度(FCS)的变化,并进一步探测抑郁与AD之间的关系.方法共纳入27例不伴有抑郁的MCI患者(MCI-nd),19例伴有抑郁的MCI患者(MCI-d)及32例年龄、性别和受教育程度相匹配的健康对照者(HC).采集所有受试的功能磁共振(fMRI)数据,对数据进行常规预处理,构建基于脑图谱AAL-1024模板分区的脑功能网络,计算各脑区的FCS及核心节点(hub),比较3组在FCS上的差异,然后确定差异脑区及其功能连接特征.结果 HC与MCI-nd之间有差异的脑区(P＜0.005):左脑背外侧额上回(FCS增强)、右脑楔前叶(FCS减弱);HC与MCI-d之间有差异的脑区(P＜0.005):右脑颞下回(FCS减弱)、右脑背外侧额上回(FCS减弱)、左脑颞中回(FCS减弱)、右脑角回(FCS减弱);MCI-nd与MCI-d之间有差异的脑区(P＜0.005):左脑额中回(FCS减弱)、右脑额中回(FCS减弱)、左脑角回(FCS减弱)、右脑角回(FCS减弱).其中左脑颞中回、右脑角回为核心节点.结论 情感网络和默认网络在MCI-d中可能同时受损,提示抑郁有可能是临床前期AD的一个潜在的临床标志,可用于识别有可能进展为AD的MCI.
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主观认知下降多模态脑影像研究进展
伴随着人口老化,与老龄化相关的各种神经退行性疾病会严重影响老年期生活质量.其中,主观认知下降(subjective cognitive decline,SCD)是影响老年期生活质量的重要问题之一,并可能由此而发展成阿尔茨海默病(Alzheimer's disease,AD)痴呆.
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静息态功能磁共振方法学的研究进展
磁共振成像(MRI)研究近年来发展迅猛.静息态脑功能MRI是基于静息态下血氧水平依赖检测功能相关脑区低频波动信号,研究静息态脑网络,静息态脑功能MRI(rs-fMRI)比任务相关脑功能磁共振更简单易行,一致性更高.目前,静息态功能磁共振的研究方法较多,包括低频振幅、比率低频振幅法、局域一致性、种子点相关分析、独立成分分析、格兰杰因果分析及复杂脑网络研究等.该文对rs-fMRI的不同研究方法进行综述.
关键词： 静息态功能磁共振成像 功能分化 功能整合 脑网络
