海洛因成瘾戒断者静息态脑电的微状态分析与研究

发布时间：2020-06-22 09:16

【摘要】：海洛因成瘾是世界范围内的一个重要健康问题,其难戒断和高复吸率一直困扰着成瘾人群和相关研究人员。本文致力于探索新的更为客观的生理指标,为海洛因成瘾的诊断和治疗提供帮助。一方面,我们在了解海洛因成瘾的机制之后,从神经科学的角度去探索海洛因成瘾对大脑的损伤以及成瘾程度与损伤程度之间的关系,从而提出更客观的成瘾评价参数。另一方面,如果我们可以构建更高效客观的参数指标系统,那么这些参数就会成为诊断和治疗海洛因成瘾等临床应用的关键指标。本文聚焦于探索海洛因成瘾戒断人群和正常人群闭眼静息态脑电信号微状态参数的差异性以及将微状态参数用于区分两组人群的有效性。这是一类基于脑电微状态的拓扑结构分析和二值分类器设计的研究。与常见的源定位分析方法相比,微状态可以较好地保留脑电信号的时域信息,与传统的EEG信号分析相比,微状态分析尽可能地保留了一定的空间分辨率。除此之外,本文提出了三类新的微状态特征,为微状态分析提供了连接性研究的可能。计算出海洛因成瘾戒断人群和对照组各50名被试的闭眼静息态脑电信号的128个微状态特征之后,对其进行二值分类发现SVM是最优分类器且平均分类准确率达到了72.3%,由此也证实了微状态参数作为诊断海洛因成瘾的生理指标的有效性。值得注意的是,在这项研究中,我们还尝试使用GA算法对特征进行加权,然后使用加权后的特征进行分类。通过对比GA、CE、CV和Critic四个特征加权法的结果,发现利用GA加权法后准确率有效地提高至81%。本文包含两个部分。第一部分基于微状态分析,结合重复测量方差分析、T检验与置换检验等统计方法,更科学地探索和检验微状态参数在海洛因成瘾人群与正常人群中是否存在差异,以及微状态之间的转换是否存在随机性。第二部分探索如何基于微状态参数来构建实际的临床应用,即基于微状态参数的二值分类器的设计。在参数提取部分,除微状态常用的参数之外,本文发现了三类新的有效特征用于共同构建特征集。在不改变特征原始属性的前提条件下,本研究最终选择了算法SFFS为封装型的评价函数提供子集,同时根据封装型评价函数的自身特点选择出了最优分类器。除此之外,本文利用遗传算法,对特征选择的最优特征子集进行赋权。本研究的结果在一定程度上有助于了解海洛因成瘾机制,并验证了微状态特征。可以为海洛因成瘾的诊断提供客观高效的评估准则。我们相信,这些研究对未来的海洛因成瘾诊断和治疗方案的制定将大有裨益。
【学位授予单位】：兰州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TN911.7;R749.64
【图文】：

中模,相互影响,模型

持在清醒的状态下闭眼、安静地休息[30]。在 fMRI 技术中，静息态功能连接（resting-state functional connectivity，r是对血氧水平依赖（blood oxygen level-dependent，BOLD）信号中低频信号关性的检查[31][32]。Greicius 的团队发现功能连接很大程度上反映了结构连（structural connectivity, SC），但是这种映射关系不是一一对应的[33]。最近态成像研究表明，人类大脑是由最小路径的高密度集群的子网络组织在一起这个发现意味着功能上的区域连通性具有小世界拓扑结构[34]。综上可以rsFC、SC、以及小世界拓扑构成了大脑休息时功能的全局描述。当研究具变注意力、运动和执行控制力的人群时，静息态连接提供了可靠、快速和直数据集[35]。静息态连接还能够检测许多神经系统疾病中潜在的神经元回路功碍，包括自闭症[36]，阿尔茨海默病[37][38][39][40]，抑郁症，注意力障碍和多动以及多发性硬化症[43]。因此，静息态连接在被认为神经疾病的生物标志物的同也被视为一个高效的诊断工具[35]。此外，Glahn[44]和 Aven[45]等人提出静息态网络与行为之间必然存在关联。

神经元,突触,兴奋性,突触后膜

电位是脑电的主要组成成分。突触后电位（postsynaptic potential），简称 PSP，也可称为突触电位（如图 2.1 所示）。这是突触传递在突触后神经元中所产生的电位变化。AP 沿神经纤维的传导是双向的，以局部电流的形式传向远端，但在到达突触时，AP 只能从突触前膜向另一神经元的突触后膜单向传导。如果 AP沿着纤维传播，且以兴奋性突触结束，即兴奋性神经递质使突触后膜去极化，导致静息电位升高，神经元兴奋性增加，引起兴奋性突触后电位（excitatoryprosynaptic activity，EPSP）。反之，如果纤维以抑制性突触结束，那么将发生超极化，也就是说抑制性电位降低，神经元性降低，引起抑制性突触后电位（inhibitory prosynaptic activity，IPSP）[81][82]。当 Na+、Ca2+从细胞外流向细胞内时引发兴奋性电流，而抑制性电流主要与细胞内的 Cl-、K+向细胞外外流有关。当仅发送单个兴奋性事件时，不会发生突触后神经元上的 AP。如果两个或更多的动作电位沿着相同的光纤在短距离上传导，则将存在 EPSP 的总和，从而突触后神经元上产生动作电位（AP），即可达到膜电位的特定阈值。一旦兴奋性事件的总和超过阈值，AP 就会出现并沿着神经向下移动。

【相似文献】