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基于弥散张量成像的脑结构网络参数研究
目的 利用复杂网络参数评估大脑特征,是探明大脑工作机制的新思路.方法 本研究基于弥散张量纤维束追踪和小世界网络理论构建脑结构网络.首先利用自动解剖标定(automated anatomical labeling,AAL)模板对大脑分区,并计算脑区间的纤维连接情况,对正常人的大脑结构进行网络建模.然后分析脑结构网络中节点度、簇系数和节点介数等网络参数,并通过引入小世界网络的介数和损伤性定义人脑结构网络的核心节点位置和特征.结果 脑结构网络具有小世界属性,且网络中存在少量的核心节点,具有较高的节点度和簇系数值.结论 利用弥散张量成像能够客观构建大脑结构网络,而核心节点的存在为揭示脑疾病的病理生理机制提供新的思路.
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额颞叶肿瘤患者手术前后大脑网络特性研究
脑肿瘤患者大脑的损伤及手术对大脑认知的影响是目前临床为关注的问题.基于静息态fMRI脑功能分析技术及小世界网络分析方法,研究9例脑额颞叶肿瘤患者的大脑肿瘤对大脑默认模式网络和感觉运动网络的影响,以及肿瘤切除对大脑功能网络特性的改变.首先基于ICA方法,研究肿瘤及手术切除对患者大脑默认网络和感觉运动网络的影响;接着构建肿瘤患者术前术后和正常对照组的小世界网络,对网络的拓扑特性和网络参数进行分析;然后运用介数中心度,求出各组的脑功能网络核心节点,并比较分析患者和正常人、患者术前术后核心节点的变化;后比较分析患者术前、术后默认模式网络和感觉运动网络中脑区的具体变化.研究结果发现,默认模式网络和感觉运动网络神经活动活跃程度降低,证明肿瘤病灶对大脑内源性网络的两个模块造成了明显的损害;患者术后的小世界属性(σ=γ/λ)显著降低(术前:3.591±0.302,术后:3.263±0.174),簇系数显著降低(术前:0.482±0.007,术后:0.454±0.011),并且脑肿瘤使核心节点向肿瘤对侧偏移.默认网络中手术后肿瘤的切除使得右侧脑区(原肿瘤侧)活动变得强烈,右脑介数中心度值明显上升(术前:0.012 5±0.000 5,术后:0.018 4±0.001 0);左脑活动有所缓和,左侧介数中心度值显著下降(术前:0.018 0±0.001 l,术后:0.012 2±0.000 6).术后部分被抑制的节点又重新激活.通过对病人的默认模式网络和感觉运动网络的研究,发现肿瘤对患者大脑功能网络有一定的破坏,术后会有所改善.研究结果表明,由于大脑高级神经皮层的重组性和代偿机制,脑肿瘤患者术后可能出现功能恢复.
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静息态脑功能网络中核心节点的定位及其方法比较
本研究致力于对核心节点的定位方法进行比较，并将核心节点映射到相应的解剖区域。分别采用节点度法和介数中心度法求出网络中的核心节点，并通过参数易损性对两种方法进行比较，即分别去掉每一个核心节点，比较网络的全局效率受影响的程度，再进一步将采用介数中心度法将求出的核心节点定位到相应的解剖区域。结果表明采用介数中心度求出的核心节点易损性更大、实验结果的一致性更好，是更为有效的核心节点定义方法，正常人核心节点对应的解剖区域主要集中在顶叶和额叶。结果为进一步探索核心节点在脑网络中的作用奠定了基础，并为进一步研究功能网络的信息传输在解剖结构上的映射提供了帮助。
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精神分裂症患者脑结构网络节点度及其核心节点分布属性研究
目的 通过对精神分裂症患者脑结构网络节点度及其核心节点分布属性的探讨,分析患者不同脑区对大脑整体信息传输活动重要性的改变.方法 对22例精神分裂症患者与24例对照者进行弥散张量成像扫描(diffusion tensor imaging,DTI),利用解剖学自动标记模板(automated anatomical labeling, AAL)将整个大脑划分为90个区域,采用FACT(fiber assignment by continuous tracking)方法进行纤维追踪,构建脑结构二值化网络.并对所得两组脑结构网络的网络平均度和节点度属性值进行双样本t检验.结果 (1)患者组的网络平均度属性值(7.82±0.56)较对照组(8.17±0.56)显著下降(P=0 04);(2)患者组节点度属性值(左侧海马:11.41±1.84;左侧海马旁回:6.41±1.33;左侧矩状裂:11.50±2.97;左侧梭状回:8.27±1.83)较对照组(14.43±2.26;8.54±2.15;14.79±2.80; 10.25± 1.36;均P＜0.01,均通过FDR校正)显著下降.(3)两组脑结构网络的核心节点分布差异主要位于颞叶以及枕叶.结论 精神分裂症患者颞叶海马结构以及枕叶部分脑区在整个大脑信息传输活动中的重要性发生下降,这些脑区拓扑属性的受损导致患者大脑信息传输和整合能力发生紊乱.
