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正常中老年人词语联想磁共振功能连接研究

作　者: 伊慧明
导　师: 李威；张权
学　校: 天津医科大学
专　业: 影像医学与核医学
关键词: 功能磁共振成像词语联想功能连接神经网络
分类号: R445.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

目的：采用功能磁共振成像(functional magnetic resonance imaging, fMRI)技术对正常中老年人进行词语联想任务研究,检测与运动性语言相关脑区的激活特点,并探讨功能区间的功能连接状态,为运动性失语的临床fMRI研究提供合理的正常对照。方法：采用GE 1.5T磁共振扫描仪对28例(男15例,女13例)正常中老年人行fMRI研究,所有被试者进行组块设计的词语联想任务和静息态扫描,词语联想任务要求被试者根据给出的提示语默想出属于同类别的词语。扫描技术为梯度回波单次激发平面回波成像(gradient echo-echo planar imaging, GRE-EPI)序列；词语联想任务扫描参数如下：TR/TE=2500/60ms, FOV=24cm, Matrix=64×64,层厚=5mm,层间距=lmm,层数=22,共采集145个时相,时间为6分13秒。静息态扫描时要求被试者保持清醒、平卧于检查床上、闭眼、平静呼吸,固定头部并最大限度地减少头部及其他部位的主动与被动运动,同时要求尽量不做任何主动性思维活动,共采集180个时相,其它参数与任务状态一致,时间为7分14秒。采用SPM2软件进行fMRI数据预处理和统计分析。预处理包括时间校正、头动校正、空间标准化和平滑处理。采用单样本t-检验进行组分析,将激活区叠加于蒙特利尔神经科学研究所(Montreal Neurological Institute, MNI)标准模板脑,观察有统计学意义的体素所在的脑区及其MNI坐标,记录激活区的激活强度。依据组分析结果提取功能区种子点,然后采用Matlab软件分别计算各种子点之间的连接系数,并计算各种子点的总连接度。结果：在严格控制被试者头动、行为学表现及机械噪声等因素影响后,最终符合实验要求的被试者共18例,其中男9例,女9例。词语联想任务的正激活脑区主要包括Broca区、SMA、右侧小脑半球、双侧岛叶前部及额下回和双侧纹状体；负激活脑区主要包括PCC、MPFC、双侧缘上回、右顶叶外侧皮层及双侧岛叶后部。各激活脑区组成复杂的神经网络,进一步可分为任务相关正激活网络、任务相关负激活网络和非任务相关负激活网络。任务相关正激活网络主要由Broca区、SMA、右侧小脑半球、双侧岛叶前部及额下回、双侧纹状体组成；网络中以SMA与左侧岛叶前部之间的连接系数最大,左侧额下回与左侧岛叶前部之间的连接系数次之；网络中以SMA的连接度最大,Broca区次之。任务状态下的正激活网络结构稳定,不同的统计阈值时各节点之间的连接均有统计显著性；正激活网络在静息状态下结构不稳定,随统计阈值的增加网络连接趋于稀疏,部分节点之间的连接失去统计显著性。与静息状态对比,任务状态下双侧纹状体总连接度减低。任务相关负激活网络主要包括两侧缘上回、右顶叶外侧皮层及两侧岛叶后部。网络中以右岛叶后部与右侧缘上回之间的连接系数最大,以右侧缘上回的总连接度最大。任务状态下的负激活网络当阈值大于0.1时其结构趋于稳定,各节点之间的功能连接均有统计显著性；在静息状态下随统计阈值的增加,网络连接趋于疏松。与静息状态对比,右侧缘上回在任务状态下总连接度增高,而两侧岛叶后部及右侧顶叶外侧皮层总连接度减低。非任务相关负激活网络主要包括PCC和MPFC两个节点,PCC的激活程度大于MPFC; PCC与MPFC之间的功能连接紧密,|z|取不同的阈值时其连接始终具有统计学意义。PCC的总连接度大于MPFC,但二者在静息状态时的总连接度均低于任务状态。正激活网络和负激活网络各自内部节点之间为正性连接,连接紧密。任务状态时正激活网络与负激活网络之间为负性连接；静息状态时PCC与R IFG、PCC与SMA、PCC与L_IFG、MPFC与SMA、MPFC与R_Sriatum、MPFC与L_Sriatum之间为负性连接,其余节点之间为正性连接。不论任务状态还是静息状态网络间连接均随阈值|Z|的增大而趋于稀疏。结论：1、中老年人词语联想任务由包括Broca区、SMA等在内的多个脑区共同完成,与青年人比较涉及脑区有诸多不同,提示随语言功能是一不断重塑和调整的过程。2、参与词语联想任务表达的脑区组成不同的神经网络,网络在任务和静息状态下分别表现为不同的连接方式,网络可动态调制。3、任务相关正激活网络的重要节点为SMA；任务相关负激活网络的重要节点在任务状态和静息状态时网络的重要节点不同,任务状态时为R_SMG,而静息状态时为R_LP.R_pIns.L_pIns；非任务相关负激活网络核心节点为PCC。

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中文摘要  4-7
Abstract  7-11
符号说明  11-12
前言  12-14
  研究现状、成果  12
  研究目的、方法  12-14
材料和方法  14-20
结果  20-33
讨论  33-42
结论  42
总结和展望  42-44
参考文献  44-48
发表论文和参加科研情况说明  48-49
综述  49-57
  fMRI功能连接技术研究进展  49-53
  综述参考文献  53-57
致谢  57-59

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