额叶脑外伤数字正反序工作记忆的功能MRI研究

发布时间：2020-05-31 16:44

【摘要】： 第一部分正常人的不同广度数字正反序工作记忆的fMRI研究 目的：利用血氧水平依赖性功能磁共振成像技术(BOLD—fMRI)研究视觉呈现的不同广度数字正序和反序任务工作记忆的脑功能区分布特点及两种任务的神经机制；初步探讨该方法在临床上的应用价值。材料和方法：12名正常志愿者(男6，女6)分别参加数字正序(Forward 2、5、8位数字)和反序(Backward 2、5、8位数字)复述记忆的实验；实验采用参数设计，使用single—trial设计方法；功能磁共振扫描使用GE公司的3.0T Signa VH／i系统；结构像扫描为SE序列T1WI，功能成像程序(brain wave)采用GRE-EPI序列进行Bold—fMRI扫描，以FSPGR序列进行全脑三维扫描。数据分析应用linux操作系统下的AFNI软件，测量兴趣区的Talairach坐标并分析激活强度进行组间定量统计。统计处理使用Matlab6.5.1软件进行数据整理，spss10.0软件做统计运算，利用重复观测多因素方差分析(Repeated Measures ANOVA)方法，分别进行组内分析(双因素，任务类型(正背、反背)*负载(2位数字、5位数字、8位数字))，组内因素分析有交互作用的ROI，进行Post-hoc，t检验。结果：两种类型和三种负载任务刺激所取得感兴趣区激活强度分别进行比较(1)5位数字正倒背比较，倒背激活强度大于正背；正背8位和5位数字比较，8位大于5位；倒背5位和2位数字比较，5位大于2位，上述三组比较统计结果达到显著性(p＜0.05)的脑区范围较广，共同脑区包括辅助运动区SMA、左侧前运动区、左侧DLPFC、左侧顶叶、枕叶视觉皮层、双侧壳核、左侧broca区；5位数字正倒背比较组还有双侧的MTL，正背8位和5位数字比较组、倒背5位和2位数字比较组激活脑区还包括后语言区Wernick's area；(2)8位数字倒背大于正背组和倒背8位大于5位数字组统计差别的脑区较少，除了相同脑区枕叶视觉皮层、后语言区Wernick's area，还分别包括左侧顶叶和左侧DLPFC；(3)2位数字的正倒背、正背2位和5位数字之间比较无显著性差异；(4)前额叶内侧区和楔叶区表现出正背大于倒背(5、8)和负载反效应(2大于5，5大于8位数字)结论：数字正反序工作记忆激活脑区重叠性较多，主要反映词语工作记忆系统，并且部分脑区在正序任务时具有一定的强度线性相关性，其中数字反序记忆与额叶相关密切；数字正反序记忆任务可作为理想的fMRI刺激模型在临床上应用。 第二部分额叶脑外伤后1月的数字工作记忆损害的fMRI研究 目的：利用功能磁共振成像技术(fMRI)研究额叶外伤1月时执行数字工作记忆任务时脑激活功能区的改变与额叶脑结构损伤的关系，探讨功能区变化的神经机制及TBI临床fMRI研究的可操作性。材料和方法：对10例额叶外伤后1月的患者(伤后平均31天，其中男7，女3；平均年龄30.1y)和12例正常志愿者作为对照组(男7，女5；平均年龄26.9y)分别进行2位和4位数字的正反序工作记忆的实验，实验采用参数设计，使用single—trial设计方法；功能磁共振扫描使用GE公司的3.0T Signa VH／i系统，采用8通道线圈；SE序列采集横轴位T1WI结构像，功能成像程序(brain wave)，采用GRE-EPI序列进行BOLD—fMRI扫描，以FSPGR序列进行全脑三维扫描。数据分析应用linux操作系统下的AFNI软件，利用时间信号曲线确定感兴趣激活脑区，，测量兴趣区的Talairach坐标并分析激活强度进行组间定量统计。统计处理使用Matlab6.5.1软件进行数据整理，spss10.0软件做统计运算。取BOLD信号时间曲线的积分面积作为指标，利用重复观测多因素方差分析(Repeated Measures ANOVA)方法，分别进行组内分析(双因素，任务类型(正背、反背)*负载(2位数字、4位数字))和组间分析(三因素，一个组间因素(病人、正常人)，两个组内因素(任务类型(正背、反背)*负载(2位数字、4位数字)))。分析有交互作用的ROI，进行Post-hoc，t检验。结果：(1)正常对照组任务类型和负载交互作用达到显著性的区域，进行Post-hoc,t检验后反序4位数字任务大于正序4位数字脑区有辅助运动区SMA，双侧背外侧前额叶，左侧顶叶，右侧角回；(2)患者组反序4位数字任务大于正序4位数字的脑区有左侧枕叶；(3)组间比较：正常对照组反序4位数字任务时激活强度显著大于患者组的部位有左侧DLPFC和右侧角回；正序4位数字大于患者组的部位有左侧枕叶和左侧角回。而患者组反序4位数字任务时激活强度显著大于对照组的部位有楔状回和右侧Broca区；正序4位数字大于对照组的部位有右侧初级运动区MA和右侧额极区。结论：额叶区是脑工作记忆网络中的重要节点，损伤后工作记忆功能区明显受损，大脑右侧半球在执行工作记忆任务时起到巨大代偿作用；fMRI研究可提供认知功能损伤的影像学依据及神经功能机制，临床上应用fMRI研究TBI有一定难度。 第三部分额叶外伤恢复后期脑记忆功能重组的fMRI研究 目的：利用功能磁共振成像技术(fMRI)显示额叶外伤患者恢复后期(病程＞6月)工作记忆脑功能区的激活特点，推断额叶损伤后脑功能可塑性变化以及功能重组的可能的机制，初步探讨fMRI对于外伤后工作记忆损伤康复期的阶段检测的价值。材料和方法：对8例额叶外伤恢复后期患者(病程＞6月，伤后平均17.8月，其中男5，女3；平均年龄28.75y)与12例正常志愿者作为对照组(男7，女5；平均年龄26.9y)分别进行2位和4位数字的正反序工作记忆的实验，实验采用参数设计，使用single—trial设计方法；功能磁共振扫描使用GE公司的3.0T Signa VH／i系统，采用8通道线圈；SE序列采集横轴位T1WI结构像，功能成像程序(brain wave)，采用GRE-EPI序列进行BOLD—fMRI扫描，以FSPGR序列进行全脑三维扫描。数据分析应用linux操作系统下的AFNI软件，利用时间信号曲线确定感兴趣激活脑区，测量兴趣区的Talairach坐标并分析激活强度进行组间定量统计。统计处理使用Matlab6.5.1软件进行数据整理，spss10.0软件做统计运算。取BOLD信号时间曲线的积分面积作为指标，利用重复观测多因素方差分析(Repeated Measures ANOVA)方法，分别进行组内分析(双因素，任务类型(正背、反背)*负载(2位数字、4位数字))和两两组间分析(三因素，一个组间因素(病人、正常人)，两个组内因素(任务类型(正背、反背)*负载(2位数字、4位数字)))。分析有交互作用的ROI，进行Post-hoc,t检验。结果：(1)正常对照组任务类型和负载交互作用达到显著性的区域，进行Post-hoc,t检验后反序4位数字任务大于正序4位数字脑区有辅助运动区SMA，双侧背外侧前额叶，左侧顶叶，右侧角回；(2)患者组右侧顶叶和左侧角回正序4位数字激活强度大于2位数字。(3)组间比较：患者组正序4位数字任务时激活强度显著大于对照组的部位有左侧运动区、双侧DLPFC、双侧顶叶、左侧基底区、左侧角回、右侧运动区、楔状回、右侧Broca和右侧额极等脑区；反序4位数字任务时激活强度显著大于对照组的部位有右侧DLPFC、楔状回和右侧Broca。结论：额叶损伤后在自然恢复状态下记忆功能受损严重，慢性期大脑侧化效应更明显；FMRI能够显示脑损伤后功能区的功能重组，临床上应用FMRI指导康复治疗有潜在的价值。
【图文】：

左侧Broca区图1.纵坐标为血氧信号变化百分比，横坐标为数字位数(所有的errorbar都表示Se)GLMr叩eatedmeasureANOVA统计结果显示数字长度与报告方式的交互作用达到显著性的脑区主要有左侧DLPFC，左侧顶叶，左侧前运动区，左侧Broca区，SMA区，如上所示正背和反背任务报告方式受到不同数字任务的影响表现出激活强度的交叉改变。23

图2.2位数字正反序主要激活脑区:辅助运动区SMA，左侧前运动区，左右侧顶叶，枕叶视皮层，内侧颖叶区MTL及两侧小脑半球等;倒背任务激大于正背，所有统计分析结果均未达到显著性(p<0.05)。说明在很低两种任务可能用了相同的神经机制。
【学位授予单位】：复旦大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2006
【分类号】：R445.2

【共引文献】

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本文编号：2690163