吸烟与网络成瘾对大脑结构连接与功能连接的影响

发布时间：2020-10-26 00:33

　　 吸烟具有致瘾性并严重危害人类健康。当前,国内外研究者利用脑成像技术发现,吸烟成瘾与吸烟者大脑结构和功能异常有关,促进了我们对吸烟成瘾脑神经机制的认识。然而目前对于吸烟成瘾的脑神经机制仍没有统一定论。网络成瘾与吸烟成瘾有着类似的行为表现,并严重影响青少年的身心健康发展、学业和生活。研究表明,网络成瘾的青少年很容易发展成为吸烟成瘾,因此研究网络成瘾的脑神经机制对于干预和预防网瘾和吸烟成瘾至关重要。本论文以吸烟成瘾和网络成瘾青少年为研究对象,采用磁共振成像技术,对吸烟成瘾和网络成瘾青少年的大脑结构连接和功能连接进行了深入研究,本文所取得的主要研究成果和创新点如下:首先,吸烟青少年脑岛静息态功能连接异常研究。脑岛在认知控制功能和吸烟渴求中起着重要作用。本文运用静息态功能连接度分析方法研究吸烟青少年左/右前脑岛和左/右后脑岛的静息态功能连接度异常,并采用皮尔逊相关分析方法探索脑岛功能连接异常与Stroop认知行为表现以及渴求分数等吸烟行为之间的相关关系。研究发现,吸烟青少年左侧前脑岛与前扣带回皮层之间的功能连接度降低,右侧前脑岛与前扣带回皮层、腹内侧前额叶皮层、杏仁核、左背外侧前额叶皮层以及背侧纹状体之间的功能连接度降低。前脑岛与前扣带回皮层之间的功能连接度与Stroop任务中不一致的错误数以及尼古丁依赖程度显著相关。右侧前脑岛与左腹内侧前额叶皮层之间的功能连接度与渴求分数显著相关。本研究从功能连接角度揭示了脑岛在吸烟行为中的作用,并为前脑岛-前扣带回皮层回路在吸烟认知控制损伤,以及右侧前脑岛-腹内侧前额叶皮层回路在吸烟渴求中的重要作用提供了科学依据。其次,青少年戒烟12小时诱发脑岛静息态功能连接改变研究。本文运用静息态功能连接度的分析方法研究了戒断12小时对吸烟青少年脑岛功能连接度的影响,并运用多重回归分析方法探索戒断诱发脑岛功能连接的改变与吸烟渴求之间的相关关系。结果表明,戒断12小时后,吸烟青少年右侧前脑岛与右内侧眶额叶皮层、腹内侧前额叶皮层以及前扣带回皮层之间的功能连接度显著升高,戒断诱发的右侧前脑岛-右外侧眶额叶皮层回路功能连接的改变与吸烟渴求变化显著相关。本研究促进了我们对于短期戒断对脑岛回路连接影响的理解,并为戒断诱发渴求的脑神经机制提供了新视角。再次,中央执行网络白质结构连接预测吸烟线索诱发脑激活研究。吸烟人群存在注意力偏向和认知控制损伤,中央执行网络与认知控制功能和注意力偏向密切相关。本文使用弥散张量成像和确定性纤维束追踪的分析方法评估了中央执行网络白质纤维束结构连接对吸烟者认知控制损伤以及吸烟刺激诱发脑激活的影响。研究发现,与不吸烟者相比,吸烟者双侧中央执行网络白质纤维束的部分各向异性值增大。吸烟者左侧中央执行网络白质部分各向异性值与吸烟刺激诱发的背外侧前额叶皮层以及右侧枕叶皮层的激活呈正相关,与Stroop任务中不一致的错误数呈正相关。当前的研究表明了中央执行网络白质结构连接在吸烟刺激诱发脑激活以及认知控制行为中的重要作用,中央执行网络白质结构连接的改变可能与吸烟者表现出的对吸烟刺激的注意力偏向以及认知损伤有关。本文将大脑结构与功能结合的多模态影像学研究模式进一步确认了结构连接可以调节特定脑区的脑活动。最后,网络成瘾青少年半脑间结构连接与功能连接异常研究。研究报道网络成瘾青少年的大脑结构和功能出现异常,然而网络成瘾是否与脑同伦功能连接和结构连接异常有关仍不清楚。本文运用镜像体素同伦连接度的分析方法研究了网瘾青少年静息态大脑镜像体素之间功能连接度的变化。同时,运用纤维束追踪技术探索了同伦功能连接异常的对称脑区之间的纤维束完整性,并评估了两种连接之间的相关关系。与非网络成瘾组相比,网络成瘾青少年背外侧前额叶皮层的同伦功能连接和结构连接都降低。降低的同伦功能连接度与网络成瘾病程呈显著负相关。背外侧前额叶皮层的功能和结构同伦连接在非网络成瘾组中有相关,在网络成瘾组中此相关消失。本文的研究发现为背外侧前额叶皮层在网络成瘾中的作用提供了科学依据,多模态影像学研究方法为研究网络成瘾对大脑的影响提供了全新的视角。综上所述,本文从吸烟和短期戒断相关的脑岛静息态功能连接异常角度揭示了吸烟者渴求强烈和认知控制损伤的脑神经机制。吸烟者中央执行网络白质结构连接可以预测吸烟刺激诱发的脑激活以及认知控制行为。此外,网络成瘾青少年双侧背外侧前额叶皮层之间的同伦功能连接和结构连接出现异常增进了我们对网络成瘾的神经机制的理解。
【学位单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2018
【中图分类】：R318.04;R749.99
【部分图文】：

国著名成瘾研宄学者Ｎｏｒａ?Ｖｏｌｋｏｗ和她的同事们基于自己课题组的研究发现和近年来??关于成瘾的相关研宄结果提出了初步的成瘾脑神经机制模型。他们指出，成瘾是由成??瘾者大脑部分脑区、回路以及网络之间的信息交互异常所导致Ｍ。如图１．１所示，以??下大脑系统出现异常与成瘾紧密相关，包括：由伏隔核（ＮＡｃ）和腹侧被盖区（ＶＴＡ）??组成的奖赏系统；杏仁核（ａｍｙｇｄａｌａ）、负责情感和突显信息分配的内侧眶额叶（ｍｅｄｉａｌ??ＯＦＣ?）、负责记忆和习惯养成的海马体（ｈｉｐｐｏｃａｍｐｕｓ）以及背侧纹状体（ｄｏｒｓａｌ?ｓｔｒｉａｔｕｍ）??组成的条件／记忆系统；背外侧前额叶皮层（ｄｏｒｓｏｌａｔｅｒａｌ?ｐｒｅｆｒｏｎｔａｌ?ｃｏｒｔｅｘ，ＤＬＰＦＣ）、??前扣带回皮层（ＡＣＣ）、额下皮层（ｉｎｆｅｒｉｏｒｆｒｏｎｔａｌｃｏｒｔｅｘ）和外侧眶额叶（ｌａｔｅｒａｌＯＦＣ）??组成的执行控制系统；负责突显信息分配的内侧眶额叶（ｍｅｄｉａ丨ＯＦＣ）、腹侧前扣带??回皮层（ｖｅｎｔｒａｌＡＣＣ）、腹侧被盖区（ＶＴＡ）、背侧纹状体（ｄｏｒｓａｌｓｔｒｉａｔｕｍ）以及伏隔??核（ＮＡｃ）组成的动机／驱动系统；由脑岛（ｉｎｓｕｌａ）和前扣带回皮层（ＡＣＣ）组成的??内感受系统以及缰核（ｈａｂｅｎｕｌａ）组成的厌恶／回避系统。此成瘾模型提出，成瘾者的??奖赏系统、动机系统以及记忆系统对于药物期望值的增加程度会显著超过控制系统。??成瘾者通过摄入药物，维持动机／驱动回路和记忆回路持续增强的激活有助于正反馈??循环的形成。以上回路也会与与调节情感相关的脑区／回路进行互动来促成成瘾行为

能磁共振成像中显示脑区激活。当脑区处于激活状态时，血液中的氧合血红蛋白和脱??氧血红蛋白的相对含量发生变化会改变血管内外的局部磁场强度和分布，从而影响血??管内外的磁共振信号强度发生改变。如示意图２．１所示，与静息状态相比，激活状态??的脑区耗氧量增加，但由于脑血流量的增加显著高于脑耗氧量的增加，使得激活脑区??血液中的抗磁性物质氧合血红蛋白含量升高，顺磁性物质脱氧血红蛋白含量降低。在??磁共振仪器的强磁场中，顺磁性物质脱氧血红蛋白的存在会影响其周围环境的局部磁??场的强度和分布。脱氧血红蛋白相对含量降低使得局部脑区的磁敏感性降低，表现在??磁共振信号中即信号升高，这就是ＢＯＬＤ脑功能磁共振成像的物理基础。??脑功能磁共振实验中，研宄者常常通过具体的实验设计任务来探测与此任务相关??的脑区激活及其功能。目前，常用于研宄不同脑区功能的主要研究方法是事件相关脑??功能成像（ｅｖｅｎｔ－ｒｅｌａｔｅｄ?ｆＭＲＩ）

第三章吸烟青少年脑岛静息态功能连接度异常研究?右手完成按键反应。右手食指、中指和无名指按键分别对应红色、蓝色和绿色。在??息组块，屏幕中间显示“＋”，被试需要注视“＋’’无需做出反应。此程序包含两个“条件”和“不一致条件”呈现顺序不同的子程序。每个子程序包含４个“一致条件”、４个“不一致条件”组块和９个“休息”组块。每个任务态组块包含７个试次，每个??激呈现丨ｓ，刺激间隔时间２ｓ。在每个任务态组块之前，指导语“请根据字体颜色按??”呈现２ｓ。所有的“休息”组块除了第一个呈现丨９ｓ之外，其他的呈现１７ｓ。在每个??息”组块之前，指导语“休息”呈现２ｓ。所有的被试必须视觉正常，排除色盲情况。??果被试不能理解此任务，他们将不允许进入正式的Ｓｔｒｏｏｐ实验测试。我们将练习中的一致条件下的９０％的正确率作为准确理解任务的标准。练习模块的参数设从正式的任务中选取两个“一致条件”的组块和两个“不一致条件”的组块完成的。??
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本文编号：2856209