大脑皮层结构网络方法研究及其在精神分裂症中的应用

发布时间：2017-10-20 04:21

  本文关键词：大脑皮层结构网络方法研究及其在精神分裂症中的应用

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【摘要】：人类的大脑是已知的目前世上最为精密和复杂的实体系统,从功能上讲,大脑负责控制着个体的各种初高级行为,在结构上,大脑拥有约1011个神经元,和约1015个神经突触相互联接这些神经元。大脑皮层网络有两类结构特点,一类为少数的连接密集的节点集群(hub),另一类,是连接数远小于大脑平均连接数的节点,而此类节点占脑中节点的大部分。正是由于这样的结构特征,所以使得人类大脑可以快速且低能耗的运转。研究中,人们发现连接密集的节点集群的一些已知的功能异常通常和它们所相关联的精神疾病有着密不可分的联系。虽然人们的对大脑功能连接的节点集群已经能做了大量的研究,但是人们对大脑皮层的机构连接仍然知之甚少。而基于磁共振成像数据的大脑结构网络研究,一直以来都缺少一种基于体素水平的数据驱动研究方法来探究大脑结构网络节点的一些属性。精神分裂症是一种常见的重大精神疾病,而其病因至今仍尚未明确。目前对于精神分裂症的诊断,大多都是依据患者的临床症状,这是因为目前对精神分裂症仍然没有一种有效而客观的生理病理学标记。目前,利用磁共振对精神分裂症的研究多集中于功能磁共振与基于脑区的结构磁共振形态学研究,而在这里,我们将提出一种大脑结构网络的基于体素水平的数据驱动研究方法。本文的主要研究工作包括如下两个部分:1、根据先前研究结果,选取皮层厚度为大脑结构形态学指标,刻画大脑结构网络的连接特征。考虑到大脑皮层厚度可以反映神经元细胞的尺寸、密度和排列情况,我们提出了一基于体素水平的数据驱动大脑结构连接研究方法,即“大脑结构连接密度图谱”。我们首先利用网格顶点来建立大脑每个半球的灰质白质、大脑灰质脑脊液表面模型,将大脑皮层分别确定为一个个体素,并测量皮层厚度信息。而两个皮层体素之间是否存在连接,是根据在人群水平上这两个体素是否存在显著的共变一致性来确定。之后,根据大脑整体的连接情况,我们构建了全局,局部和长程的大脑结构连接密度图谱,并验证了算法的稳定可靠性。2、利用大脑结构连接密度算法,我们对了精神分裂症患者和健康被试的局部结构连接密度图谱和长城结构连接密度图谱进行了对比研究。并将对比的差异结果投射至自动解剖标记模版所对应的脑区。本研究发现这些差异结果主要为,精神分裂症患者的局部结构连接密度在双侧额上回内侧,额中回,额下回等脑区较正常被试较高,而中央前回、楔前叶、中央后回、颞上回和缘上回等脑区却有着显著低于健康被试的局部结构连接密度。而精神分裂症病人的长程结构链接密度在额上回内侧,额下回盖部和楔叶等脑区较正常被试较高,而在中央前回、中央后回、脑岛和枕中回等脑区却有着显著低于健康被试的长程结构连接密度。这些脑区的异常与精神分裂症病理息息相关,意味着大脑结构连接密度算法对于精神分裂症患者的诊断、治疗都具有很重要的意义。本研究的工作包括算法的提出和算法验证,以及算法在精神分裂症患者数据中进行的临床数据的验证研究。这些研究结果都证实了大脑结构连接密度算法的可靠、稳定与实用性,为研究大脑结构连接网络带来一种新的途径。
【关键词】：脑网络 结构连接 数据驱动 精神分裂症
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：R749.3
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 第一章 绪论11-19
• 1.1 研究背景11-12
• 1.2 研究现状12-17
• 1.2.1 结构磁共振研究12-13
• 1.2.2 大脑皮层网络研究13-15
• 1.2.3 精神分裂症分析研究15-17
• 1.3 研究内容和意义17-18
• 1.4 论文组织结构18-19
• 第二章 大脑皮层结构网络连接密度算法研究19-33
• 2.1 引言19
• 2.2 材料与方法19-23
• 2.2.1 被试19-20
• 2.2.2 数据采集20
• 2.2.3 数据预处理20-21
• 2.2.4 大脑结构网络构建21
• 2.2.5 全局结构连接密度图谱构建21-22
• 2.2.6 局部结构连接密度图谱构建22-23
• 2.2.7 长程结构连接密度图谱构建23
• 2.3 结果23-29
• 2.3.1 全局结构连接密度图谱23-25
• 2.3.2 局部结构连接密度图谱25-27
• 2.3.3 长程结构连接密度图谱27-29
• 2.4 讨论29-32
• 2.4.1 算法稳定性评估29-31
• 2.4.2 算法效力评估31-32
• 2.5 本章小结32-33
• 第三章结构连接密度算法在精神分裂症中的应用33-43
• 3.1 引言33
• 3.2 材料与方法33-36
• 3.2.1 被试33-34
• 3.2.2 数据采集34
• 3.2.3 数据预处理34
• 3.2.4 局部结构连接密度图谱构建34-35
• 3.2.5 长程结构连接密度图谱构建35
• 3.2.6 置换检验评估35-36
• 3.3 结果36-40
• 3.3.1 精神分裂症病人和正常被试局部结构连接密度比较37-39
• 3.3.2 精神分裂症病人和正常被试长程结构连接密度比较39-40
• 3.4 讨论40-41
• 3.5 本章小结41-43
• 第四章 总结和展望43-45
• 4.1 本文总结43-44
• 4.2 展望44-45
• 致谢45-46
• 参考文献46-54
• 攻读硕士学位期间取得的成果54-55

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5 陆林,王学义;ECT对大脑结构的影响[J];华西医学;1996年04期

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8 邹吉林;王美芳;曹仁艳;闫秀梅;;性别发展的生物学取向研究述评[J];心理科学进展;2009年05期

9 王凤;冯正直;;自传体记忆的大脑结构基础[J];中国临床心理学杂志;2009年04期

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1 田建中;;统筹安排育英才[A];面向21世纪的科技进步与社会经济发展（下册）[C];1999年

2 杨俊平;陈霖;卓彦;杨静;陈晓丹;谭力海;;中国人大脑结构的不对称性及其发展特点研究[A];第一届全国脑与认知科学学术研讨会论文集[C];2005年

3 李洁潢;;开发右脑 加速培养创新人才[A];西部大开发 科教先行与可持续发展——中国科协2000年学术年会文集[C];2000年

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1 记者 文俊 通讯员 罗芳;重度吸烟者伴随有大脑结构与功能异常[N];湖北日报;2014年

2 记者 李凝;运动员大脑结构与普通人确有不同[N];科技日报;2009年

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8 劳英坚;Voxel-压缩描图追踪大脑结构变化[N];医药经济报;2001年

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1 曹子钰;大鼠大脑结构网络的构建与研究[D];中国科学院研究生院(武汉物理与数学研究所);2016年

2 刘东博;大脑皮层结构网络方法研究及其在精神分裂症中的应用[D];电子科技大学;2016年

3 曾雨雯;两种开放性球类项目运动员大脑结构的共通性和特异性[D];上海体育学院;2014年

4 姚建亮;手术减肥对肥胖病患者大脑结构的干预机制研究[D];西安电子科技大学;2014年

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本文编号：1065209