基于靜息態(tài)功能磁共振影像的工作記憶網(wǎng)絡研究.pdf

1、腦是人體中最復雜的器官，是各種認知功能實現(xiàn)的物質(zhì)基礎。作為認知功能的核心，工作記憶（workingmemory）是對信息進行暫時加工及存儲，且容量有限的記憶系統(tǒng)，它是言語理解、學習和推理等高級認知過程的基礎。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)機制目前仍不清楚。因此，本文采用行為學與影像學相結(jié)合的方法，研究了正常人工作記憶相關腦區(qū)的交互機制，并比較了正常

2、人和精神分裂癥患者這種機制的差異。另外，本文還采用了影像遺傳學的方法，研究了精神分裂癥風險基因?qū)︼L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系以及工作記憶的遺傳基礎。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分析相結(jié)合的方式，鑒別出了與工作記憶相關的其它腦區(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)間的效應連接。最后，本研究執(zhí)行了效應連接和工作記憶表現(xiàn)之間的相關分析以揭示工作記憶表現(xiàn)和工作記憶相關腦區(qū)耦合之間的關系。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。而這些腦區(qū)之間的連接與工作記憶表現(xiàn)的相關性可能是由從背側(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-腦島的因果影響導致。由于背外側(cè)前額葉是中央執(zhí)行網(wǎng)絡（central-executivenetwork）的核心節(jié)點，背側(cè)前扣帶和

5、眶額-腦島是突顯網(wǎng)絡（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)絡和突顯網(wǎng)絡核心節(jié)點之間的耦合與工作記憶能力相關?？傊狙芯拷沂玖吮惩鈧?cè)前額葉相關的靜息態(tài)效應連接與工作記憶表現(xiàn)的關系，提示了靜息態(tài)效應連接能夠反映個體的認知能力。
　　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)進行了臨床驗證。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-腦島皮層的效應連接更弱。另外，雖然上述具有顯著組間差異的效應連接在健康控制組中與工作記憶表現(xiàn)正相關，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)前額葉的效應連接與工作記憶表現(xiàn)無顯著相關性，而從右側(cè)背外側(cè)前額葉到左側(cè)眶額-腦島皮層的效應連接與工作記憶表現(xiàn)呈負相關。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。
　　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)機制仍然未知。而DRD3基因rs167771位點的多態(tài)性被認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)建了精神分裂癥風險組和非風險組紋狀體和前額葉之間的靜息態(tài)功能連接。為了進一步揭示紋狀體連接與工作記憶的關系，本研究基于具有組間差異的功能連接的腦區(qū)，進行了譜動態(tài)因果模型分析以評估它們的效應連接，并進行了這些效應連接與工作記憶表現(xiàn)的

9、相關分析。本研究發(fā)現(xiàn)，與非風險組相比，風險組左側(cè)紋狀體到右側(cè)背外側(cè)前額葉的功能連接更強。另外，不同于非風險組的左側(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，風險組該連接與工作記憶表現(xiàn)無顯著相關性。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)的不同相關性可能是由風險組從左側(cè)紋狀體到右側(cè)背外側(cè)前額葉增強的因果影響造成。總之，本研究以紋狀體-前額葉連接為中間表型（intermediatephenotype），揭示了DRD