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中华放射学杂志 2023年第5期57卷 490-497页

作者：牛晓玉张勇杨镇圭张孟哲高昕宇汪卫建程敬亮郑州大学第一附属医院磁共振科郑州450002

目的基于功能MR探讨吸烟成瘾患者动态功能连接密度(dFCD)改变的脑区及其与尼古丁依赖量表(FTND)评分的关系。方法回顾性分析2019年9月至2020年12月通过微信等网络平台在郑州大学第一附属医院招募的176名志愿者的临床及影像资料。均为男... 详细信息

目的基于功能MR探讨吸烟成瘾患者动态功能连接密度(dFCD)改变的脑区及其与尼古丁依赖量表(FTND)评分的关系。方法回顾性分析2019年9月至2020年12月通过微信等网络平台在郑州大学第一附属医院招募的176名志愿者的临床及影像资料。均为男性,年龄20~55岁,根据文献结果分为吸烟成瘾轻度组(59例)、吸烟成瘾重度组(61例)、对照组(56例)。所有受试者均接受静息态功能MR扫描并计算dFCD。采用方差分析对3组dFCD进行分析(GRF校正,体素水平P0.05)。结论不同程度吸烟成瘾者间存在与吸烟行为相关的脑区改变,并且重度吸烟成瘾人群的吸烟行为相较于轻度吸烟成瘾人群更趋向于习惯性。

关键词：行为,成瘾吸烟磁共振成像动态功能连接密度

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基于静息态功能磁共振成像的卒中后失语脑动态功能连接密度的研究

基于静息态功能磁共振成像的卒中后失语脑动态功能连接密度的研究

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作者：徐璐瑶青岛大学

学位级别：硕士

目的:卒中后失语(post-stroke aphasia,PSA)是由于脑血管病变所导致的语言功能障碍。然而,目前对于PSA恢复过程中大脑功能的变化仍在探索中。以前的研究多集中于探讨PSA亚急性期或慢性期的脑功能变化,而对急性期的脑功能变化研究极少,而... 详细信息

目的:卒中后失语(post-stroke aphasia,PSA)是由于脑血管病变所导致的语言功能障碍。然而,目前对于PSA恢复过程中大脑功能的变化仍在探索中。以前的研究多集中于探讨PSA亚急性期或慢性期的脑功能变化,而对急性期的脑功能变化研究极少,而PSA急性期的脑功能变化尚不清楚。因此,本研究采用具有时变分析功能的动态功能连接密度(dynamic functional connectivity density,d FCD)来探讨急性PSA患者的脑网络功能连接的变化情况,并进一步探讨d FCD值与失语严重程度的相关性。方法:我们收集了32名PSA患者和32名年龄、性别、受教育程度匹配的健康人的静息态功能磁共振成像数据。将获得的数据采用滑动窗口方法计算dFCD值,并采用k-means算法将获得的dFCD值进行聚类。应用双样本t检验比较PSA组和健康组间d FCD值在同一状态下的差异。此外,还应用非参数Mann–Whitney U检验来比较PSA组和健康组间状态属性的差异。最后,应用Spearman相关分析来探讨脑区d FCD值与失语严重程度的关系。结果:(1)与健康组相比,PSA组在多个语言相关脑区及认知相关脑区d FCD值降低,而在右侧小脑d FCD值增高;(2)在脑网络水平,主要表现为PSA组在默认模式网络、左额-颞-顶网络以及小脑网络的功能连接发生改变;(3)k-means算法将所有研究对象的d FCD值聚为两种状态;相比于健康组,PSA组在状态一的平均通过时间高于状态二,且两个状态间的转换次数增多;(4)左侧颞上回z-d FCD值(d FCD值的标准分数)与听理解得分呈正相关(rs=0.387,P=0.029)。结论:该研究为探讨PSA急性期大脑功能连接的变化提供了有价值的信息。在该研究中,我们发现在PSA的急性期存在多个脑网络dFCD值的降低,这是由于语言功能脑区的病变所致。我们还发现仅有小脑网络的d FCD值增加,结合既往有关小脑与语言功能的研究,我们认为这一现象可能与PSA急性期语言功能的自发恢复有关,同时也进一步验证了小脑与语言功能关系密切。

关键词：卒中后失语静息态功能磁共振成像动态功能连接密度脑网络聚类分析

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尼古丁依赖者大脑半球水平动态功能连接密度的研究

尼古丁依赖者大脑半球水平动态功能连接密度的研究

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作者：黄荟玉郑州大学

学位级别：硕士

背景和目的尼古丁可以导致体内稳态重调及神经适应,长期接触会形成依赖,典型特征为强迫性的吸烟行为和戒断症状。又因其易获得性在全球广泛流行,故全球控烟刻不容缓。而了解尼古丁依赖的神经机制有助于科学地指导戒烟。脑科学领域新兴... 详细信息

背景和目的尼古丁可以导致体内稳态重调及神经适应,长期接触会形成依赖,典型特征为强迫性的吸烟行为和戒断症状。又因其易获得性在全球广泛流行,故全球控烟刻不容缓。而了解尼古丁依赖的神经机制有助于科学地指导戒烟。脑科学领域新兴技术功能磁共振成像技术以其独特优势在脑功能评估方面独树一帜。其中功能连接密度是一种通过功能连接稀疏度来探索体素中心性的方法,具有一次性分析全脑的优势。本研究将神经活动的时间波动性考虑在内,采用具有时变分析功能的动态功能连接密度（dFCD）分析全脑和半球水平脑功能网络的动态性改变,有助于更好的探究尼古丁依赖者脑功能改变的本质来源。材料与方法本研究纳入汉族男性尼古丁依赖者者70名和健康对照40名,采集所有被试的头颅功能磁共振图像,对获得的功能数据进行全脑和半球水平动态功能连接密度的计算,首先进行两组间比较,然后将吸烟者按照依赖程度分为轻度依赖组（37名）和重度依赖组（33名）,并用ANOVA进行三组间比较,之后组间两两比较以ANOVA结果中的差异区域mask为模板采用双样本T检验,所有结果均进行GRF校正,体素和团块显著性水平分别为P＜0.001、P＜0.05。接着通过改变滑动窗窗宽进行结果验证。最后以尼古丁依赖组和对照组间显著差异脑区极值点为球心勾画半径为5mm的感兴趣区（ROI）并提取其内动态功能连接密度平均值与吸烟相关临床参数作相关。结果1、尼古丁依赖者与对照组间功能整合时变特性比较:（1）全脑水平无显著差异;（2）半球水平:a.与对照者相比,吸烟者额岛颞顶叶局部灰质的半球间和半球内dFCD均增加,枕叶灰质半球间和半球内dFCD均降低;b.吸烟者也表现出额下回、顶叶局部灰质仅半球间dFCD增加,颞叶、额顶叶、边缘叶部分灰质仅半球内dFCD降低。2、不同尼古丁依赖程度组间功能整合时变特性比较:（1）全脑水平无显著差异;（2）半球水平:a.重度依赖组较对照组枕颞叶、顶叶区域局部灰质半球间和半球内dFCD均增加,额岛颞叶、枕叶局部皮层半球间和半球内dFCD均降低;且重度依赖者额上回/扣带回中部半球间dFCD降低。b.轻度依赖组与对照相比,枕叶皮层半球间和半球内dFCD降低。c.重度依赖组较轻度依赖组枕颞叶皮质半球间和半球内dFCD增加,岛颞叶、额叶dFCD减低;此外,与轻度依赖组相比,重度依赖组扣带回/边缘叶半球间dFCD降低,顶叶局部皮层半球内dFCD增加。3、相关性分析:（1）a.左侧颞叶ROI半球内dFCD值与FTND值呈负相关（r=-0.260,P=0.030）,与初始吸烟年龄间呈正相关（r=0.276,P=0.021）;而与日吸烟量、吸烟指数、烟龄等无明显相关性;b.左侧距状沟周围皮层ROI半球内dFCD值与FTND值呈负相关（r=-0.255,P=0.033）,而与日吸烟量、吸烟指数、烟龄、初始吸烟年龄等无明显相关性;c.其他感兴趣区域的dFCD与吸烟相关临床指标间未发现相关性。（2）尼古丁依赖程度评级量表测得的FTND值与吸烟指数（r=0.445,p=0.000）、日吸烟量（r=0.371,P=0.002）和烟龄（r=0.285,P=0.017）呈明显正相关,吸烟指数和烟龄与受教育程度呈负相关,分别为（r=-0.417,P=0.000）和（r=-0.465,P=0.000）。4、验证分析:改变滑动窗窗口长度获得不同时间尺度下脑内皮层间功能连接密度时变特性,发现尼古丁依赖者与对照间全脑、半球水平功能连接密度时变特征差异脑区改变虽有些许差异,但整体组间差异具有稳定性。结论尼古丁依赖者半球水平视觉网络存在网络间分离现象,可能与任意视觉运动相关的执行认知功能受损有关。重度尼古丁依赖者脑内认知、执行控制、情绪、注意力、行为等相关脑区半球水平动态功能连接密度的改变可能是相关功能受损的代偿。

关键词：尼古丁依赖功能磁共振动态功能连接密度静息态网络

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基于加窗动态时间序列分析的运动员大脑可塑性研究

基于加窗动态时间序列分析的运动员大脑可塑性研究

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作者：黄月电子科技大学

学位级别：硕士

近年随着脑科学和人工智能技术的快速发展,科学家迫切想要对大脑有更深层次的了解,脑可塑性的研究也变得越来越热门。运动员长期进行着有规律的训练,具有良好的专业技能,为研究大脑可塑性提供了理想样本。目前关于运动训练对大脑功能组... 详细信息

近年随着脑科学和人工智能技术的快速发展,科学家迫切想要对大脑有更深层次的了解,脑可塑性的研究也变得越来越热门。运动员长期进行着有规律的训练,具有良好的专业技能,为研究大脑可塑性提供了理想样本。目前关于运动训练对大脑功能组织的时间动力学的认识仍然有限,本文将以不同训练阶段的小球类运动员为载体,结合大脑连通性和神经元自发活动,基于滑动窗相关法从时间尺度动态探究大脑可塑性,同时用信息熵理论对滑窗法的参数选取进行了讨论。主要工作如下:1.对小球类专业运动员、学生运动员和健康对照组的功能磁共振成像数据计算动态功能连接密度。利用方差分析、k-means聚类、马尔可夫链等方法对其进行分析,结果发现三组被试在双侧眶部额下回、右侧舌回、双侧中央后回、左侧中央旁小叶存在显著差异,同时专业运动员在大多数差异区功能连接密度的时间变异性有回归到健康被试水平的趋势。表明小球类运动训练会对大脑造成可塑性变化,同时不同训练阶段引起的动态脑适应波动具有差异性。2.对乒乓球专业运动员、大学生运动员和普通对照组的功能磁共振成像数据进行动态低频振荡振幅计算,方差分析结果显示在左侧小脑8区和左侧颞中回有显著差异,并且呈现出大学生运动员的低频振荡振幅变异性大于专业运动员大于普通对照组,专业运动员有回归于普通对照组的趋势。差异脑区的动态低频振荡振幅值与训练时长做相关分析发现在训练初期呈负相关,在训练后期无相关关系。表现出乒乓球运动可以带来大脑可塑性变化,并且在训练初期会加大运动与视觉相关脑区的自发活动变异性,到训练后期自发活动趋于稳定,表现出大脑资源节省化的特点。3.利用傅里叶变换对大脑功能磁共振成像数据进行时频转换,然后计算不同窗宽和不同步长时间窗的信息熵,以此评估滑动窗相关法窗宽与步长两个参数的选取。结果表明窗宽大于50TR之后基本可以排除虚假波动,在68TR后时间窗动态性和包含信号量之间达到一个较平衡的状态,大于90TR左右窗宽的时间窗基本丧失动态性特征。信息熵随步长的增大规律不太明显,但总的呈增加的趋势,但是针对我们的问题,选取出现峰值的小数值步长会更好。

关键词：脑可塑性动态功能连接密度动态低频振荡振幅信息熵时间序列

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