抑郁症脑解剖网络的纵向变化研究

发布时间：2017-07-06 12:21

  本文关键词：抑郁症脑解剖网络的纵向变化研究

  更多相关文章： 抑郁症 抗抑郁治疗 弥散张量成像 脑结构网络 机器学习 脑连接组

【摘要】：抑郁症是一种较为常见的情绪障碍,多年来在神经生化和遗传及社会心理等多方面对抑郁症的发病机制展开了大量的临床研究,但目前具体机制仍不完全清楚。随着神经影像技术不断发展,以及与多学科的紧密结合,抑郁症被认为是一种“失连接”故障。本文的工作主要围绕着基于弥散张量成像模态的脑白质结构网络进行,通过不同的分析方法和角度,来研究抑郁症患者及经过抗抑郁药物治疗后患者的脑结构网络拓扑属性的变化,以及这些变化与临床现象间的关系。本文的主要研究工作和内容有如下四项,概括如下：(1)从网络的分化、整合和中心性角度,分析抑郁症患者的脑结构网络的拓扑属性特征我们采用弥散张量成像技术来探究抑郁症患者脑结构网络的拓扑组织结构的变化。首先构建了FA加权的无向脑白质网络,并计算了网络的拓扑属性指标。结果发现,网络的全局属性没有发现显著性变化,而局部属性上受损的节点大多集中于认知情绪环路和额顶环路。其中,右侧前额叶皮层部分节点的中心性与病程呈负相关性,右侧额下回三角部的中心性和右侧额上回眶额部的效率属性与疾病严重程度呈正相关性。这些结果首次表明在抑郁症患者中,与情绪和认知处理相关的白质结构连接存在损伤。抑郁症患者的功能网络上的紊乱具有物质结构的基础,这对于探究抑郁症发病机制中有着重要的意义。(2)受脑网络结构经济性特征启发,探究脑结构网络中高能量消耗的hub点在疾病识别中的效果将网络指标作为分类特征,并采用两种策略将这些特征分成HUB类(仅包含hub点脑区的特征)和MIX类(同时包括hub点和非hub点的特征)。运用基于径向基核函数的支持向量机分类器进行抑郁症患者和健康对照的识别。结果显示HUB和MIX特征都能将患者和对照进行区分,但HUB在识别患者的能力上比MIX更优。说明网络中hub点的损伤对整个网络的影响更大。在进一步的特征辨别力分析中发现,发生变化的hub点主要集中在额顶环路。这些结果暗示hub点能作为识别抑郁症患者的潜在诊断指标,以及额顶环路上hub点的损伤与抑郁症病理机制有着重要的关系。(3)发作期与缓解期抑郁症患者脑结构网络模式的差异为了更好的描述抑郁症疾病的信息,提出了一种新颖的分类模式架构。具体来说,我们引入了五种生理参数指标,并基于这五种指标构建了五种加权结构网络。接着分别选择了具有代表性的网络参数指标,分别是网络强度、边的介数和网络通讯指标。结果显示,发作期与缓解期患者分别与健康对照的区分模式类似,主要改变的是警醒网络,默认网络和额顶网络度的属性；而发作期与缓解期患者之间主要的差异模式是默认网络内和默认网络与其他网络(如视觉识别网络和警醒网络)间的通讯指标。这些结果表明抑郁症的损伤主要与警醒网络,默认网络和额顶网络内直接的结构连接的破损有关,而抑郁症的缓解可能与默认网络内,以及默认网络与其他网络间(如警醒网络和视觉皮层网络)的网络代偿有关。(4)抑郁症患者治疗前后hub水平社区结构的变化神经信息处理过程中的分化和整合功能是脑网络信息通讯的两个重要方面,这两方面的平衡是执行认知功能时各个相互分散的子网络系统间信息高效交互的保证。在网络分析中,社区结构和hub点能分别对这两个方面进行观察。目前,鲜有研究探讨抗抑郁药物对脑网络中信息通讯的分化和整合功能的影响。基于此,我们利用弥散张量技术研究经过抗抑郁药物之后患者hub水平上社区结构的变化情况。同时,在方法部分,尝试改进置换网络检验的统计方式,使得能在个体水平上进行统计分析。首先构建脑白质网络,并进行模块探测,接着主要关注每一个被试的hub水平社区结构分析。结果发现,与对照相比,治疗前后患者的hub水平社区结构发生了重组,主要集中在额顶环路和认知情绪环路。此外,治疗前后患者分别与对照相比,在hub角色变化主要集中在额顶环路,且变化模式比较稳定：而在治疗前后对比中发现,两组间存在着hub角色互换的不稳定状态。在相关分析中发现,左侧前扣带回和右侧楔前叶的模块相关属性与17项汉密尔顿总分呈显著相关性。同时,治疗前后内侧额上回的模块间度值的减分率与治疗前后17项汉密尔顿总分的减分率呈正相关性。这些实验结果表明抗抑郁药物治疗使得hub水平社区结构发生了重组,且此影响主要位于额顶环路,预示着这些受影响环路中可能存在着一种分化和整合能力之间的不平衡性,以及不同脑区间功能整合能力的紊乱。同时,这些受影响的环路可能是抑郁症疗效的敏感反应区。
【关键词】：抑郁症 抗抑郁治疗 弥散张量成像 脑结构网络 机器学习 脑连接组
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：R749.4
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-13
• 本论文专用术语缩略词及中英文对照表13-15
• 第一章 绪论15-33
• 1.1 引言15-19
• 1.2 抑郁症的脑网络神经影像学研究现状19-28
• 1.2.1 抑郁症患者受损的功能连接网络20-21
• 1.2.2 抑郁症患者受损的结构连接网络21-22
• 1.2.3 寻找抑郁症诊断生物学标记22-23
• 1.2.4 探寻抑郁症治疗机制及潜在的治疗靶点23-28
• 1.3 本文的研究内容和创新28-30
• 1.4 本文的组织结构30-33
• 第二章 抑郁症脑结构网络分析方法综述33-45
• 2.1 引言33-35
• 2.2 脑结构网络基本概念35-42
• 2.2.1 弥散张量成像技术基本概念35-36
• 2.2.2 脑结构网络构建方法36-38
• 2.2.3 常用的脑网络图论分析指标38-42
• 2.3 抑郁症脑结构网络分析现状42-44
• 2.4 结论44-45
• 第三章 抑郁症患者脑结构网络的图论指标分析45-65
• 3.1 引言45-46
• 3.2 材料与方法46-55
• 3.2.1 实验数据46-47
• 3.2.2 数据预处理及结构网络构建47-50
• 3.2.3 图论指标分析50-53
• 3.2.4 统计分析53-54
• 3.2.5 测试模型54-55
• 3.2.6 临床相关分析55
• 3.3 实验结果55-60
• 3.3.1 全局网络指标55-57
• 3.3.2 局部网络指标57-59
• 3.3.3 测试模型59
• 3.3.4 临床相关59-60
• 3.4 讨论60-64
• 3.5 结论64-65
• 第四章 抑郁症患者hub点损伤模式分析65-79
• 4.1 引言65-67
• 4.2 材料与方法67-70
• 4.2.1 实验数据和数据预处理67
• 4.2.2 定义hub点67-68
• 4.2.3 特征选择68
• 4.2.4 模式分类及异常模式分析68-70
• 4.3 实验结果70-74
• 4.3.1 hub点分布70-71
• 4.3.2 分类性能和异常模式71-74
• 4.4 讨论74-77
• 4.5 结论77-79
• 第五章 发作期与缓解期抑郁症患者脑结构网络模式的差异79-97
• 5.1 引言79-80
• 5.2 材料与方法80-86
• 5.2.1 实验数据80-81
• 5.2.2 数据预处理和网络构建81-84
• 5.2.3 特征提取和特征选择84-85
• 5.2.4 模式识别和异常模式分析85-86
• 5.3 实验结果86-90
• 5.3.1 分类性能86-87
• 5.3.2 异常模式87-90
• 5.4 讨论90-94
• 5.4.1 高辨别力的特征90-92
• 5.4.2 损伤模式92-93
• 5.4.3 恢复模式93-94
• 5.5 结论94-97
• 第六章 抑郁症患者治疗前后hub水平社区结构的变化97-123
• 6.1 引言97-98
• 6.2 材料与方法98-105
• 6.2.1 实验数据98-99
• 6.2.2 数据预处理和网络构建99-100
• 6.2.3 hub水平社区结构(HLCSN)100-101
• 6.2.4 统计分析101-105
• 6.2.5 临床相关分析105
• 6.3 实验结果105-116
• 6.3.1 HLCSN结构105-107
• 6.3.2 HLCSN的全局和局部差异107-113
• 6.3.3 HLCSN的hub角色变化113-114
• 6.3.4 临床相关114-116
• 6.4 讨论116-121
• 6.5 结论121-123
• 第七章 总结与展望123-131
• 7.1 总结123-128
• 7.1.1 研究内容总结123-127
• 7.1.2 研究的局限性127-128
• 7.2 展望128-131
• 参考文献131-151
• 致谢151-153
• 作者简介153-156
• 个人简介153
• 期刊论文153-155
• 会议论文155-156

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 李曦,李艳红,陈晓兰;30例抑郁症患者的P_(300)电位研究[J];健康心理学杂志;2000年03期

2 艾丽,秦晓霞;抑郁症与自杀问题[J];中国乡村医生;2000年03期

3 卢胜利;光量子氧透射治疗抑郁症的对照研究[J];现代康复;2000年06期

4 孔淑华;青春期抑郁症的防治效果分析[J];中国校医;2000年06期

5 万艳琼,谢斌,郑瞻培;抑郁症患者1年内再次住院的相关因素分析[J];上海精神医学;2000年03期

6 赵庆莲,李莲芳,王立伟,诸索宇;血管性因素在抑郁症发病中的作用[J];上海精神医学;2000年03期

7 闫立新,韦好儒,陈林庆;以反复呃逆为首发症状的抑郁症一例[J];中华精神科杂志;2001年01期

8 郁缪宇;抑郁症的神经营养机制[J];国外医学.精神病学分册;2001年04期

9 李银霞,张淑兰,林桂梅;抑郁症患者的心理问题及康复指导[J];现代康复;2001年11期

10 张然;让抑郁症无处藏身[J];中国工商;2001年10期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 赵海京;李跃华;杨慧敏;肖爽;;抑郁症相关因素的归因分析[A];中国中西医结合学会养生学与康复医学专业委员会委员会议暨第七次学术研讨会论文集[C];2011年

2 范振国;;青少年抑郁症的咨询与分析[A];中国心理卫生协会青少年心理卫生专业委员会第八届全国学术会议论文集[C];2002年

3 周东丰;孙学礼;张心保;赵贵芳;马崔;许毅;欧红霞;李惠春;李斌彬;;噻奈普汀与氟西汀治疗抑郁症疗效与安全性的多中心开放研究[A];中国神经科学学会精神神经专业委员会成立大会暨第一届学术会议论文集[C];2004年

4 邹春玲;;96例老年住院荣军抑郁症调查[A];中国民政康复医学第四届学术会议论文集[C];1993年

5 魏道敏;汪厚根;;抑郁症与自杀关系的探讨[A];湖北省民政康复医学会第六届学术会议论文集[C];1998年

6 耿峰;李晓驷;郑东旭;周晓琴;谢雯;季益富;夏海涛;;抑郁症患者早年分离经历调查研究[A];中华医学会第十次全国精神医学学术会议论文汇编[C];2012年

7 周翠粉;王世伟;;青少年抑郁症的诱发因素及防治[A];精神科护理风险管理培训班及学术交流会论文集[C];2012年

8 王培;;就诊于口腔科的抑郁症12例临床分析[A];中华口腔医学会全科口腔医学专业委员会第一次学术年会会议论文集[C];2009年

9 芮晓东;;老年人首发抑郁症头颅影像学分析[A];中华医学会第十三次全国神经病学学术会议论文汇编[C];2010年

10 ;关于建立抑郁症科学防治体系的几点建议[A];2010中国科协科技工作者建议汇编[C];2010年

中国重要报纸全文数据库 前10条

1 本报记者 张新德;知识分子高发抑郁症[N];长春日报;2005年

2 彭怀仁;归属感与抑郁症[N];光明日报;2000年

3 本报记者 罗序文 实习生 周新宇;不可忽视的抑郁症[N];湖北日报;2005年

4 本报记者 非尔;抑郁症“盯上”白领丽人[N];华夏时报;2004年

5 绿水;抑郁症与全身疾病[N];卫生与生活报;2003年

6 吕斌;关注男性抑郁症[N];中国医药报;2005年

7 广东 廖祖笙;给抑郁症患者真正的出路[N];中国信息报;2005年

8 陈福新;抑郁症青睐5种人[N];中国中医药报;2005年

9 刘共;话语太多可能是抑郁症[N];大众卫生报;2007年

10 唐艳英;更年期情绪低落警惕抑郁症[N];大众卫生报;2007年

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 刘志芬;抑郁症外周血特异lncRNAs的筛选与验证[D];山西医科大学;2015年

2 米国琳;HTR3A基因多态性与抑郁症及其临床表型的关联研究[D];山东大学;2015年

3 赵约翰;银杏叶提取物EGb761改善脂多糖诱导的小鼠抑郁样行为及其机制研究[D];山东大学;2015年

4 钟静玫;替普瑞酮抵抗环境应激所致抑郁的作用机制研究[D];昆明理工大学;2015年

5 曲姗姗;电针印堂、百会治疗轻中度原发性抑郁症的临床观察及Rs-fMRI研究[D];南方医科大学;2015年

6 王凯明;抑郁症脑电信号的非线性研究与诊断模型构建[D];北京工业大学;2015年

7 魏强;抑郁症电抽搐治疗的静息态功能磁共振成像研究[D];安徽医科大学;2015年

8 陈玉明;抑郁症患者的负性认知偏向[D];湖南师范大学;2015年

9 刘佳佳;KIBRA基因多态性、社会心理因素及端粒在抑郁症中的研究[D];山东大学;2015年

10 张永东;银杏叶提取物EGb761抑制NF-κB-IL-6信号通路缓解长期避光诱发的小鼠抑郁样行为[D];山东大学;2015年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 王翠;媒介真实与现实世界的背离：国内报纸抑郁症患者形象再现研究[D];安徽大学;2010年

2 马洋洋;抑郁症的中西医研究进展[D];北京中医药大学;2011年

3 隋丽娜;哈尔滨地区抑郁症患者就诊行为的社会心理因素分析[D];黑龙江中医药大学;2012年

4 刘欢欢;首发青少年抑郁症患者静息态功能磁共振的研究[D];郑州大学;2015年

5 王闪闪;抑郁症患者发病进程中神经机制的探索[D];西南大学;2015年

6 刘瑞凌;高频重复经颅磁刺激治疗抑郁症患者的临床研究[D];安徽医科大学;2015年

7 张洁;巴戟天寡糖胶囊治疗抑郁症的临床研究[D];山西医科大学;2015年

8 郭冰心;抑郁症患者对情绪面孔的定向遗忘效应[D];安徽医科大学;2015年

9 杨欢;柴胡加龙骨牡蛎汤治疗气郁化火型抑郁症疗效观察及其对HPA轴的影响[D];甘肃中医药大学(原名：甘肃中医学院);2015年

10 郑郭Z，

本文编号：526227