基于静息态功能磁共振成像的台风相关创伤后应激障碍的脑网络研究

发布时间：2017-11-10 00:18

  本文关键词：基于静息态功能磁共振成像的台风相关创伤后应激障碍的脑网络研究

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【摘要】：创伤后应激障碍(post-traumatic stress disorder, PTSD)是由军事战争、自然灾害、交通事故等创伤事件引起的一种常见精神疾病。临床上,PTSD以创伤经历再体验、回避、负性的情绪和认知、高警觉性等四大症状群为特征。尽管PTSD症状严重影响了患者的生活质量,目前该疾病的神经学基础尚未完全阐明。大量基于任务的PTSD神经影像学研究发现杏仁核、内侧前额叶及海马等脑区局部脑功能的异常。然而,这些研究的结果常不一致,推测可能与影像模态、实验范式的不同及样本的异质性有关。此外,近来研究表明分析脑区间连接的改变模式有助于进一步揭示PTSD的神经学发生机制。静息态功能磁共振成像是一种不依赖于刺激或目标导向的任务即可对脑活动进行检测的新方法,目前已被应用于多种神经精神疾病的脑连接研究。在本研究中,我们采用该方法从杏仁核的功能连接和效应连接、静息态网络及大尺度功能连接网络等三个层次对PTSD患者的脑功能进行研究。第一部分台风相关创伤后应激障碍患者杏仁核及其亚区的功能连接研究目的：既往研究表明PTSD患者杏仁核整体的功能连接存在异常。杏仁核是由基底外侧杏仁核(basolateral amygdala, BLA)和中央内侧杏仁核(centromedial amygdala, CMA)等结构和功能各异的亚区组成。但目前少有研究对杏仁核亚区的功能连接进行分析,杏仁核功能连接的改变是否具有PTSD特异性尚不清楚。本研究旨在观察PTSD及创伤对杏仁核及其亚区功能连接的影响。材料与方法：采集27例台风相关PTSD患者、33例创伤对照(trauma-exposedcontrol, TEC)及30例健康对照(healthy control, HC)的静息态3T功能磁共振数据。采用基于种子点的方法分析双侧BLA、CMA及杏仁核整体的功能连接,并采用方差分析对各组的功能连接进行比较。结果：PTSD患者BLA存在广泛的功能连接异常,而CMA的功能连接改变仅限于少数脑区。杏仁核整体及BLA的功能连接改变模式比较相似。与PTSD组和HC组相比,TEC组BLA与腹内侧前额叶(ventral medial prefrontal cortex, vmPFC)的功能连接降低,与中央后回(postcentral gyrus, PoCG)的功能连接增高。与TEC组及HC组相比,PTSD组BLA与额中回、顶下小叶及眶额回的功能连接增高。TEC组BLA与颞上回的功能连接高于PTSD组但低于HC组。结论：BLA与vmPFC较低的功能连接、与PoCG较高的功能连接是PTSD发病的保护因素。PTSD患者突显网络与默认网络及执行控制网络的功能连接存在异常。创伤可导致BLA与颞上回功能连接的降低,但PTSD可进一步加重这种损伤。以杏仁核整体为种子点的分析方法可用于杏仁核脑功能改变的初步探究。第二部分基于Granger因果分析的台风相关创伤后应激障碍患者杏仁核的效应连接研究目的：观察杏仁核静息状态下的效应连接在发生及未发生PTSD的创伤经历者中是否发生了改变。材料与方法：采集27例台风相关PTSD患者、33例创伤对照(trauma-exposed control, TEC)及30例健康对照(healthy control, HC)的静息态功能磁共振数据。基于Granger因果分析的方法分析双侧杏仁核的效应连接,并采用方差分析对各组的效应连接进行比较。结果：PTSD组及TEC组杏仁核对内侧前额叶(medial prefrontal cortex, mPFC)的激活作用较HC组增强,TEC组mPFC对杏仁核的抑制作用较HC组增强。与TEC组相比,PTSD组杏仁核对辅助运动区(supplementary motor area. SMA)的激活增强,而SMA对杏仁核的抑制作用增强。PTSD组及 TEC 组颞上回(superior temporal gyrus, STG)对杏仁核的激活作用较HC组减弱。与HC组相比,TEC组杏仁核对背外侧前额叶(dorsolateral prefrontal cortex, d1PFC)的抑制作用增强,PTSD组及TEC组d1PFC对杏仁核的抑制作用减弱。PTSD组楔前叶对杏仁核的抑制作用较两个对照组减弱, PTSD组杏仁核对楔前叶的抑制作用较HC组增强。结论：创伤可导致杏仁核对mPFC的上行激动增强及d1PFC对杏仁核的调控减弱,mPFC对杏仁核较强的抑制作用是PTSD发病的保护因素。杏仁核与SMA及STG的效应连接改变可能反映了脑功能的代偿性调控机制。楔前叶与杏仁核效应连接的改变表明PTSD患者存在突显网络和默认网络间的平衡紊乱。第三部分基于独立成分分析的台风相关创伤后应激障碍患者的静息态网络内及网络间脑连接研究目的：基于感兴趣区方法的功能连接研究表明PTSD患者存在默认网络(default mode network, DMN)、执行控制网络(executive control network, ECN)及突显网络(salience network, SN)的功能连接异常。本研究拟采用数据驱动的方法观察该三个静息态脑网络内和网络间脑连接在患及未患PTSD的创伤经历者是否发生了改变。材料与方法：采集27例台风相关PTSD患者、33例创伤对照(trauma-exposed control, TEC)及30例健康对照(healthy control, HC)的静息态功能磁共振数据。基于独立成分分析的方法分析DMN、ECN及SN的网络内功能连接,网络间功能连接和效应连接,然后采用方差分析对结果进行组间比较。结果：TEC组DMN内额上回的功能连接低于PTSD组但高于HC组。与HC相比,TEC组DMN内角回的功能连接增高,SN内颞上回/后岛叶的功能连接降低。与TEC组相比,PTSD组ECN内额中回、辅助运动区及SN内额下回/前岛叶的功能连接增高。与两个对照组相比,PTSD组SN内辅助运动区的功能连接降低。此外,PTSD组ECN对DMN的激活作用较两个对照组增强,TEC组DMN对ECN的抑制作用较HC组增强。结论：PTSD患者和TEC存在DMN及SN内功能连接的异常,PTSD患者ECN内的功能连接也发生了改变。ECN与DMN之间的效应连接改变在PTSD组与TEC组不同,可能反映了两组被试为使静息态网络恢复平衡而采取的不同脑功能代偿机制。第四部分 台风相关创伤后应激障碍患者的全脑功能连接及脑网络拓扑学性质研究目的：观察患及未患PTSD的创伤经历者全脑功能连接及该脑网络拓扑学性质的改变情况。材料与方法：对27例台风相关PTSD患者、33例创伤对照(trauma-exposed control,TEC)及30例健康对照(healthy control, HC)行静息状态下的功能磁共振扫描。基于自动解剖标记模板构建全脑功能连接网络。基于图论方法对该大尺度功能连接网络的全局和局域性质进行分析。采用方差分析对全脑功能连接及脑网络拓扑学性质进行组间比较。结果：与PTSD组和HC组相比,TEC组的海马与中央后回(postcentral gyrus, PoCG)的功能连接增高。与两个对照组相比,PTSD患者背侧前扣带回(dorsal cingulate cortex, dACC)与中央后回及中央旁小叶的功能连接增高。此外,三组被试的功能连接网络均具有典型的小世界属性。PTSD组和TEC组岛叶的节点连接强度和节点效率较HC组增高。TEC组壳核的节点连接强度较PTSD组和HC组增高。PTSD组楔前叶的节点中介中心度较两个对照组增高。结论：海马与PoCG的功能连接增强及壳核节点度的增高是PTSD发病的保护因素。创伤可引起岛叶节点连接强度和节点效率的增高,可能与创伤经历者的高警觉性有关。dACC与感觉运动区的功能连接增强及楔前叶节点中介中心度的增高具有PTSD相对特异性。今后还需更多纵向研究来探讨脑功能改变是PTSD的发病原因还是结果。
【学位授予单位】：南京大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：R445.2;R749.5
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本文编号：1164224