抑郁癥腦網(wǎng)絡(luò)異常拓撲結(jié)構(gòu)及相關(guān)性研究.pdf

1、抑郁癥是一種精神疾病，臨床表現(xiàn)為焦慮憂慮，情緒低落，悲觀絕望。其中重度抑郁癥患者最為嚴重，多數(shù)有自殺傾向。抑郁癥的傳統(tǒng)研究方法是借助于功能核磁共振、腦電圖等成像設(shè)備獲取患者大腦圖像，通過分析腦圖像的血氧活性水平等方法進行研究，此類方法不夠全面，未從全腦結(jié)構(gòu)角度進行探究。人腦神經(jīng)系統(tǒng)是最復(fù)雜的系統(tǒng)之一，其復(fù)雜性不僅體現(xiàn)于數(shù)以億計的神經(jīng)元相連，更體現(xiàn)于思想、情感、認知等高級模式下的協(xié)同作用。近年來，研究者將核磁共振圖像構(gòu)建成腦網(wǎng)絡(luò)，并將復(fù)雜

2、網(wǎng)絡(luò)理論應(yīng)用到腦網(wǎng)絡(luò)研究中，以期望發(fā)現(xiàn)其潛在的網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)關(guān)系。復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論使我們從全腦拓撲結(jié)構(gòu)角度去分析患者大腦機制，以得到更加細致，更加全面的結(jié)論。為抑郁癥的成病原理提供了一個新的研究方向。
　　本文結(jié)合復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論體系和腦科學(xué)理論體系，并基于實際問題，即重度抑郁癥的成病原理，進行跨學(xué)科研究。探究復(fù)雜腦網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建方法。利用網(wǎng)絡(luò)指標進行組間比較，從全局效率，局部效率，節(jié)點效率，邊介數(shù)，社團結(jié)構(gòu)等角度進行組間差異分析，為臨床治療抑

3、郁癥提供可靠的理論依據(jù)。利用相關(guān)分析探究患者腦網(wǎng)絡(luò)的相關(guān)性，提出可行的抑郁癥預(yù)防方案。主要研究內(nèi)容包括：⑴構(gòu)建靜息態(tài)功能腦網(wǎng)絡(luò)。借助于靜息態(tài)功能核磁共振成像技術(shù)獲取大腦圖像，并進行圖像預(yù)處理。然后利用AAL大腦模板將預(yù)處理圖像分割成90個區(qū)域，計算圖像在對應(yīng)區(qū)域內(nèi)所有體素的BOLD信號算術(shù)平均值，最后計算區(qū)域間相關(guān)性以構(gòu)建出腦網(wǎng)絡(luò)。⑵分析腦網(wǎng)絡(luò)小世界特性和經(jīng)濟性。分別計算重度抑郁癥腦網(wǎng)絡(luò)、正常人腦網(wǎng)絡(luò)、隨機網(wǎng)絡(luò)、規(guī)則網(wǎng)絡(luò)的全局效率和局部

4、效率。結(jié)果顯示，腦網(wǎng)絡(luò)滿足小世界特性和經(jīng)濟性。這項工作證明腦網(wǎng)絡(luò)也具有復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)特性。⑶分析重度抑郁癥腦網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點和連接。基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論體系，計算腦網(wǎng)絡(luò)的點效率和邊介數(shù)。結(jié)果顯示，患者邊緣環(huán)路腦區(qū)點效率顯著升高，執(zhí)行功能腦區(qū)點效率顯著下降，以及執(zhí)行功能腦區(qū)與邊緣環(huán)路腦區(qū)之間的連接顯著下降。邊緣環(huán)路腦區(qū)參與情感加工功能，執(zhí)行功能腦區(qū)參與行為調(diào)節(jié)功能。結(jié)果表明，患者執(zhí)行功能對負性情感加工行為的調(diào)節(jié)作用下降，導(dǎo)致負性情感加工增強，負性情緒過剩

5、，從而導(dǎo)致抑郁。這項工作為抑郁癥的治療提供可靠的理論依據(jù)，治療應(yīng)該增強執(zhí)行功能腦區(qū)的活性，抑制邊緣環(huán)路腦區(qū)的活性。⑷分析重度抑郁癥腦網(wǎng)絡(luò)的社團結(jié)構(gòu)，核團，親密度。本文采用Newman模塊度算法和 CNM模塊劃分算法，計算腦網(wǎng)絡(luò)的社團結(jié)構(gòu)、核團以及親密度。結(jié)果顯示，腦網(wǎng)絡(luò)相對隨機網(wǎng)絡(luò)呈現(xiàn)顯著的模塊性，患者執(zhí)行功能腦區(qū)與語言功能腦區(qū)之間的核團親密度顯著下降。結(jié)果表明，患者執(zhí)行功能對語言功能的協(xié)同作用下降，導(dǎo)致語言能力失調(diào)，交流困難，自我封閉