青少年吸烟者大脑功能连接度及其模式分类研究

发布时间：2020-06-15 03:39

【摘要】：吸烟成瘾严重危害人类健康,先前研究发现了吸烟与大脑结构和功能异常有关。然而,对于吸烟成瘾脑神经机制,目前仍没有统一定论。研究表明,戒断能诱发渴求,目前对于青少年吸烟者渴求的大脑功能变化模式并不清楚,因此本文针对青少年吸烟者戒断状态下的功能连接度进行研究。此外,为了能清楚地探究吸烟者脑影像的差异是否能推广到新的样本,本文使用了模式分类方法,对吸烟个体进行分类。前者研究为后者提供了先验指导,后者研究为前者作了进一步推广,两项研究紧密相关。本文的核心内容和创新点如下:(1)采用功能连接度方法探究青少年吸烟者戒断诱发渴求的大脑功能变化模式。功能连接度方法对体素的时间序列间进行皮尔逊相关分析,本文采用高斯核函数改进传统线性时间序列,提出基于高斯核的时间序列模型。相比传统模型,改进后的模型拥有更好拟合效果。结合改进后的模型和功能连接度分析方法,提取两种状态的青少年吸烟者的功能连接度,并进行配对T检验,得到戒断诱发渴求大脑功能连接度差异,运用多元回归分析方法,探究青少年吸烟者渴求与功能连接度的关系。本研究促进了对吸烟者短期戒断下全脑功能变化模式的理解,并为吸烟者戒断诱发渴求的神经机制提供了一定的影像学依据。(2)采用模式分类方法识别青少年吸烟者。本文提出基于多模态影像数据的特征融合和多元属性选择的模式分类方法,并将该方法应用于青少年吸烟者的研究。该工作使用青少年吸烟者的多模态磁共振成像数据,提取各类影像指标,进行特征融合;然后,采用低秩自表达属性选择算法进行特征选择;最后,利用线性支持向量机进行分类,同时,用逻辑回归验证线性支持向量机的鲁棒性,比较两种分类器的有贡献脑区/有贡献特征是否相同,有贡献特征的权重是否相关。结果表明融合特征的效果优于单变量分析方法的效果。对分类贡献最大的脑区涉及纹状体-额叶回路的脑区,该脑区在工作一中也有发现,验证了工作一的结果。综上所述,本文使用功能连接度方法揭示了戒断诱发吸烟者渴求强度与认知控制损伤的脑神经机制有关。此外,使用基于多元属性选择的模式分类方法对吸烟个体进行分类。两项研究都发现,纹状体-额叶回路的脑区在吸烟成瘾中具有重要作用,这将为吸烟成瘾的治疗提供指导和借鉴。
【学位授予单位】：广西师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TP391.41;C913.5
【图文】：

模型图,神经回路,模型

随着研究的深入，越来越多的科研者认为成瘾是一种大脑疾界顶级医学杂志《新英格兰医学杂志》报道，成瘾者往往要经历三个阶段的兴奋成迷阶段，再到戒断药物的消极情绪阶段，以及戒断药物后强烈的脑区的激活、脑区回路的激活以及临床行为指标都相关[5, 6]。研究者通常把非物质成瘾以及物质成瘾。常见的物质成瘾有可卡因，冰毒，酒精，海洛烟草在生活中非常常见。常见的非物质成瘾有社交媒体、网络游戏、病理等。成瘾往往对个人和社会都带来严重危害，例如引发重大疾病、暴力犯罪对个人和社会都会带来不同程度地危害，并且研究神经回路有利于了解药kow 等研究者对此做了相关的研究，发现成瘾者的多个脑神经回路的功能发与行为有关。他们团队就此提出了药物成瘾模型[7]。随着研究的进一步深瘾和脑神经回路网络有关，特别是以下的四个神经回路网络，与纹状体脑 (reward circuit)，与眶额叶脑区有关的动机驱动回路 (motivation/drive circu关的记忆学习回路 (memory and learning circuit) 以及与额叶脑区有关的认nitive control circuit)[8, 9]（如下图 1.1）。如果成瘾者的认知控制相关的神经回会使得成瘾模型发生异常并表现为无法控制自己的行为。

处理流程图,形态学,处理流程,白质

图 2.1 基于体素形态学处理流程1）对图像进行空间的标准化操作（包括仿射变化）2）图像分割（包括使用先验概率信息和高斯混合模型），将图像分割成白质、3）平滑（包括使用高斯平滑去噪）4）对数据进行统计分析弥散磁共振成像弥散核磁共振原理于水分子在不同的介质（例如白质、灰质和脑脊液）中扩散特性不同，弥散磁这一原理，可以检测到大脑白质纤维[39]。水分子在大脑中的灰质和脑脊液（分脑区沿着每个方向的扩散速率是均等的，进而表现出各向同性扩散。而在大脑非均匀，这使得水分子在白质中轴向扩散较快以及径向扩散速率慢，进而表现散。当处于磁场中的人体组织（大脑）施加一个垂直的射频脉冲，不同的脑组

【参考文献】