數(shù)字倒背能力神經(jīng)機(jī)制：基于體素形態(tài)學(xué)和靜息態(tài)功能連接的研究.pdf

1、目的：
　　數(shù)字倒背(digitsbackward，DB)是廣泛應(yīng)用的神經(jīng)心理學(xué)測(cè)試，是評(píng)價(jià)言語(yǔ)工作記憶簡(jiǎn)單有效的指標(biāo)，然而它的神經(jīng)機(jī)制仍然不清楚。采用結(jié)構(gòu)磁共振成像(structuralmagneticresonanceimaging，structuralMRI)和靜息態(tài)功能磁共振成像(functionalmagneticresonanceimaging，fMRI)技術(shù)，聯(lián)合運(yùn)用基于體素的形態(tài)學(xué)(voxel-basedmorph

2、ometryanalysis，VBM)和靜息態(tài)功能連接(resting-statefunctionalconnectivity，rsFC)分析方法研究大樣本健康成年人數(shù)字倒背與灰質(zhì)體積(graymattervolume，GMV)和rsFC的關(guān)系。
　　材料與方法：
　　本研究招募了324例健康年輕成年志愿者，要求每個(gè)人在檢查室外完成中國(guó)修訂成人韋氏智力量表中數(shù)字廣度的分測(cè)驗(yàn)-DB。利用GE3.0TSignaHDX磁共振掃描儀

3、對(duì)所有被試進(jìn)行靜息態(tài)及結(jié)構(gòu)像數(shù)據(jù)的采集。靜息態(tài)掃描時(shí)囑被試閉眼、保持身體靜止不動(dòng)，均勻呼吸，精神放松，盡量不思考任何事情。其中2名被試因圖像質(zhì)量不合格、23名被試因缺乏倒背評(píng)價(jià)被排除，最終299例被試入組。采用基于Matlab平臺(tái)的SPM8軟件對(duì)高分辨率結(jié)構(gòu)像進(jìn)行預(yù)處理，預(yù)處理過(guò)程包括：灰白質(zhì)分割、空間標(biāo)準(zhǔn)化及空間平滑。采用基于Matlab平臺(tái)的REST。軟件對(duì)靜息態(tài)功能數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，預(yù)處理過(guò)程包括：時(shí)間校正、頭動(dòng)校正、空間標(biāo)準(zhǔn)化、重

4、采樣到2×2×2mm3體素、帶通濾波(帶寬：0.01-0.08Hz，以去掉高頻噪聲和低頻漂移)及空間平滑。在嚴(yán)格控制頭動(dòng)因素的影響后，符合靜息態(tài)功能連接分析要求的被試有282例。首先進(jìn)行VBM分析，VBM分析結(jié)果存在顯著相關(guān)的腦區(qū)作為感興趣區(qū)(regionofinterest，ROI)進(jìn)行功能連接分析。將每個(gè)ROI重采樣到2×2×2mm3體素，用REST軟件提取感興趣區(qū)的平均時(shí)間序列曲線并與全腦其他體素進(jìn)行相關(guān)分析，得到功能連接的相關(guān)圖

5、。統(tǒng)計(jì)分析都采用SPM8軟件second-level下的多重回歸分析，在控制被試年齡、性別、教育年限的影響下，將GMV及每個(gè)ROI的功能連接相關(guān)圖分別同每個(gè)被試的DB得分做偏相關(guān)分析，并采用AlphaSim的多重比較矯正方法對(duì)結(jié)果進(jìn)行矯正，最后將矯正后的統(tǒng)計(jì)參數(shù)映射到MNI標(biāo)準(zhǔn)三維模板腦進(jìn)行顯示，觀察與DB得分有顯著相關(guān)的區(qū)域。描述并記錄有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義腦區(qū)的團(tuán)塊大小、Brodmann分區(qū)、MNI坐標(biāo)及相關(guān)強(qiáng)度。
　　結(jié)果：
　

6、　經(jīng)多重比較矯正后，GMV與DB得分呈顯著正相關(guān)的腦區(qū)包括：右側(cè)顳上回前部(BA22/38)、與左側(cè)Wernicke’s區(qū)對(duì)應(yīng)的右側(cè)顳上回后部(BA22/42)、左側(cè)額下回的Broca's區(qū)(BA44/45)、與說(shuō)話有關(guān)的左側(cè)Rolandic蓋區(qū)(BA43)。沒(méi)有腦區(qū)GMV與DB得分呈顯著負(fù)相關(guān)。
　　基于GMV與DB得分呈正相關(guān)的四個(gè)區(qū)域(ROIs)作為種子點(diǎn)進(jìn)行靜息態(tài)功能連接的分析，結(jié)果包括：突顯網(wǎng)絡(luò)內(nèi)右側(cè)顳上回前部(ROI1

7、)與背側(cè)前扣帶皮層(BA24/32)、右側(cè)額.島皮層(BA13/47)之間的功能連接與DB得分呈正相關(guān)，ROI1的功能連接沒(méi)有發(fā)現(xiàn)顯著負(fù)相關(guān)的結(jié)果；后島葉網(wǎng)絡(luò)內(nèi)右側(cè)顳上回后部(ROI2)與左側(cè)島葉后部(BA13)之間的功能連接與DB得分呈負(fù)相關(guān)，ROI2的功能連接沒(méi)有發(fā)現(xiàn)顯著正相關(guān)的結(jié)果。左側(cè)額下回(ROI3)和左側(cè)Rolandic蓋區(qū)(ROI4)的功能連接與DB得分均沒(méi)有顯著的相關(guān)性。
　　結(jié)論：
　　1、健康青年DB得分

8、與局部GMV呈正相關(guān)的腦區(qū)涉及音韻回路中音韻感知、儲(chǔ)存和復(fù)述過(guò)程。工作記憶模型中音韻回路可能對(duì)言語(yǔ)工作記憶的能力起重要作用，音韻回路中局部腦區(qū)的結(jié)構(gòu)影響言語(yǔ)工作記憶的能力；
　　2、健康青年DB得分與突顯網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的功能連接呈正相關(guān)，與后島葉網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的功能連接呈負(fù)相關(guān)。突顯網(wǎng)絡(luò)與后島葉網(wǎng)絡(luò)是兩個(gè)相互拮抗的網(wǎng)絡(luò)，突顯網(wǎng)絡(luò)及其拮抗網(wǎng)絡(luò)可能對(duì)言語(yǔ)工作記憶能力起重要作用，這兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)局部的連接強(qiáng)度影響言語(yǔ)工作記憶的能力；
　　3、工作記憶