基于靜息態(tài)功能磁共振影像的工作記憶網(wǎng)絡(luò)研究.pdf

1、腦是人體中最復(fù)雜的器官，是各種認(rèn)知功能實(shí)現(xiàn)的物質(zhì)基礎(chǔ)。作為認(rèn)知功能的核心，工作記憶（workingmemory）是對信息進(jìn)行暫時加工及存儲，且容量有限的記憶系統(tǒng)，它是言語理解、學(xué)習(xí)和推理等高級認(rèn)知過程的基礎(chǔ)。另外，一些常見的精神疾病，例如精神分裂癥（schizophrenia），伴隨著工作記憶缺陷。然而，工作記憶及其障礙的神經(jīng)機(jī)制目前仍不清楚。因此，本文采用行為學(xué)與影像學(xué)相結(jié)合的方法，研究了正常人工作記憶相關(guān)腦區(qū)的交互機(jī)制，并比較了正常

2、人和精神分裂癥患者這種機(jī)制的差異。另外，本文還采用了影像遺傳學(xué)的方法，研究了精神分裂癥風(fēng)險基因?qū)︼L(fēng)險人群紋狀體-前額葉回路以及工作記憶的調(diào)控。這些研究有助于理解工作記憶的神經(jīng)機(jī)制、揭示精神疾病（尤其是精神分裂癥）與工作記憶障礙之間的關(guān)系以及工作記憶的遺傳基礎(chǔ)。本文的內(nèi)容主要包括以下三個方面：
　　1、前額葉是工作記憶的核心腦區(qū)。因此，基于一組大樣本的功能磁共振成像數(shù)據(jù)，本論文首先以雙側(cè)背外側(cè)前額葉皮層（dorsolateralpr

3、efrontalcortex）這一工作記憶最重要的腦區(qū)為種子區(qū)，采用了種子區(qū)驅(qū)使的功能連接分析與工作記憶相關(guān)分析相結(jié)合的方式，鑒別出了與工作記憶相關(guān)的其它腦區(qū)。接著，本研究使用了譜動態(tài)因果模型（spectraldynamiccausalmodeling）來量化這些腦區(qū)間的效應(yīng)連接。最后，本研究執(zhí)行了效應(yīng)連接和工作記憶表現(xiàn)之間的相關(guān)分析以揭示工作記憶表現(xiàn)和工作記憶相關(guān)腦區(qū)耦合之間的關(guān)系。結(jié)果表明，雙側(cè)背外側(cè)前額葉和背側(cè)前扣帶皮層（dors

4、alanteriorcingulatecortex）之間，以及右側(cè)背外側(cè)前額葉和左側(cè)眶額-腦島皮層（orbitalfronto-insularcortex）之間的靜息態(tài)功能連接與工作記憶表現(xiàn)正相關(guān)。而這些腦區(qū)之間的連接與工作記憶表現(xiàn)的相關(guān)性可能是由從背側(cè)前扣帶到雙側(cè)背外側(cè)前額葉，以及從右側(cè)背外側(cè)前額葉到左側(cè)眶額-腦島的因果影響導(dǎo)致。由于背外側(cè)前額葉是中央執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)（central-executivenetwork）的核心節(jié)點(diǎn)，背側(cè)前扣帶和

5、眶額-腦島是突顯網(wǎng)絡(luò)（saliencenetwork）的核心腦區(qū)，本研究的發(fā)現(xiàn)提示靜息態(tài)下中央執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)和突顯網(wǎng)絡(luò)核心節(jié)點(diǎn)之間的耦合與工作記憶能力相關(guān)?？傊?，本研究揭示了背外側(cè)前額葉相關(guān)的靜息態(tài)效應(yīng)連接與工作記憶表現(xiàn)的關(guān)系，提示了靜息態(tài)效應(yīng)連接能夠反映個體的認(rèn)知能力。
　　2、工作記憶障礙是精神分裂癥的核心癥狀，大量的研究表明精神分裂癥病人的工作記憶網(wǎng)絡(luò)存在異常。因此，本論文的第二個研究基于首發(fā)精神分裂癥患者和匹配的健康控制組的靜息

6、態(tài)功能磁共振成像數(shù)據(jù)，對第一個研究的發(fā)現(xiàn)進(jìn)行了臨床驗(yàn)證。本研究發(fā)現(xiàn)，與控制組相比，首發(fā)精神分裂癥組從背側(cè)前扣帶到雙側(cè)背外側(cè)前額葉的效應(yīng)連接，以及從右側(cè)背外側(cè)前額葉到左側(cè)眶額-腦島皮層的效應(yīng)連接更弱。另外，雖然上述具有顯著組間差異的效應(yīng)連接在健康控制組中與工作記憶表現(xiàn)正相關(guān)，但在首發(fā)精神分裂癥組中，背側(cè)前扣帶到雙側(cè)背外側(cè)前額葉的效應(yīng)連接與工作記憶表現(xiàn)無顯著相關(guān)性，而從右側(cè)背外側(cè)前額葉到左側(cè)眶額-腦島皮層的效應(yīng)連接與工作記憶表現(xiàn)呈負(fù)相關(guān)。這

7、些結(jié)果反映了精神分裂癥患者工作記憶加工時自上而下控制（top-downmechanism）的失調(diào)，支持了工作記憶相關(guān)的前額葉失連接（dysconnectivity）是精神分裂癥患者的普遍特征這一觀點(diǎn)。
　　3、多巴胺D3受體（dopaminereceptorD3，DRD3）基因?qū)穹至寻Y的發(fā)生有著重要影響。然而，這種影響的神經(jīng)機(jī)制仍然未知。而DRD3基因rs167771位點(diǎn)的多態(tài)性被認(rèn)為能影響該基因的生物活性。因此，本論文的第三

8、個研究從DRD3rs167771的多態(tài)性入手，揭示DRD3基因異常造成精神分裂癥工作記憶損傷的神經(jīng)機(jī)制。由于多巴胺對紋狀體的影響尤為突出，本研究選擇了雙側(cè)紋狀體作為種子區(qū)，基于283名健康被試的功能成像數(shù)據(jù)，構(gòu)建了精神分裂癥風(fēng)險組和非風(fēng)險組紋狀體和前額葉之間的靜息態(tài)功能連接。為了進(jìn)一步揭示紋狀體連接與工作記憶的關(guān)系，本研究基于具有組間差異的功能連接的腦區(qū)，進(jìn)行了譜動態(tài)因果模型分析以評估它們的效應(yīng)連接，并進(jìn)行了這些效應(yīng)連接與工作記憶表現(xiàn)的

9、相關(guān)分析。本研究發(fā)現(xiàn)，與非風(fēng)險組相比，風(fēng)險組左側(cè)紋狀體到右側(cè)背外側(cè)前額葉的功能連接更強(qiáng)。另外，不同于非風(fēng)險組的左側(cè)紋狀體和右側(cè)背外側(cè)前額葉之間的功能連接與工作記憶表現(xiàn)正相關(guān)，風(fēng)險組該連接與工作記憶表現(xiàn)無顯著相關(guān)性。兩組人群這些腦區(qū)之間連接的差異以及與工作記憶表現(xiàn)的不同相關(guān)性可能是由風(fēng)險組從左側(cè)紋狀體到右側(cè)背外側(cè)前額葉增強(qiáng)的因果影響造成?？傊狙芯恳约y狀體-前額葉連接為中間表型（intermediatephenotype），揭示了DRD