人類額上回亞區(qū)及其連接模式.pdf

1、目的:
　　額上回位于前額葉的上部，它參與一系列腦功能活動(dòng)，提示額上回存在功能亞區(qū)。然而人類額上回的亞區(qū)模型及其亞區(qū)的連接模式尚不清楚。為了識(shí)別人類額上回的亞區(qū)及其連接模式，我們首次基于擴(kuò)散張量白質(zhì)纖維追蹤技術(shù)對(duì)人類額上回進(jìn)行亞區(qū)劃分并研究各亞區(qū)的連接模式。
　　材料與方法:
　　本研究中采用兩組不同的數(shù)據(jù)。第一組數(shù)據(jù)包含擴(kuò)散張量圖像(DTI)，結(jié)構(gòu)磁共振圖像以及靜息態(tài)的功能磁共振圖像(fMRI);第二組數(shù)據(jù)只包含使用

2、不同掃描參數(shù)的DTI數(shù)據(jù)和結(jié)構(gòu)磁共振圖像。DTI數(shù)據(jù)采用GE3.0T Signa磁共振全身掃描儀及頭部八通道相控陣線圈以及單次激發(fā)回波平面成像(echo planarimaging，EPI)技術(shù)采集。靜息態(tài)功能磁共振數(shù)據(jù)利用GE3.0T Signa磁共振掃描儀對(duì)所有被試進(jìn)行靜息態(tài)fMRI數(shù)據(jù)采集，掃描時(shí)囑被試閉眼、保持身體靜止不動(dòng)、均勻呼吸、盡量不思考任何事情、不要睡著。
　　DTI和T1WI圖像均使用FMRIB的擴(kuò)散工具包和SP

3、M8軟件進(jìn)行預(yù)處理。經(jīng)過渦流矯正、頭動(dòng)矯正、剝腦后，T1WI圖像首先在DTI個(gè)體空間內(nèi)聯(lián)合配準(zhǔn)到B0像上，之后再配準(zhǔn)到MNI標(biāo)準(zhǔn)空間。最終我們得到一個(gè)翻轉(zhuǎn)配準(zhǔn)公式，用來將MNI標(biāo)準(zhǔn)空間中的感興趣區(qū)和目標(biāo)靶區(qū)反配準(zhǔn)到個(gè)體DTI空間中，這個(gè)過程我們使用最近距離插值法。
　　而后，使用FSL軟件包進(jìn)行擴(kuò)散白質(zhì)纖維概率追蹤，追蹤的結(jié)果存儲(chǔ)于一個(gè)連接矩陣中，基于以上的個(gè)體連接矩陣，我們得到一個(gè)交互連接矩陣，這個(gè)矩陣可定量描述種子體素連接模式

4、間的相似性。對(duì)交互連接矩陣使用譜聚類的方法進(jìn)行自動(dòng)聚類分割，建立了額上回的三亞區(qū)模型，然后研究三個(gè)亞區(qū)不同的解剖連接和靜息態(tài)下功能連接模式。而后，使用相同的方法我們又將額上回的前內(nèi)側(cè)和背外側(cè)亞區(qū)進(jìn)行了進(jìn)一步分割，并得到了其子區(qū)的解剖和功能連接模式。
　　結(jié)果:
　　在本研究中，我們使用概率白質(zhì)纖維追蹤技術(shù)和譜聚類算法，將人類額上回分割為三個(gè)獨(dú)立的亞區(qū)，這三個(gè)亞區(qū)有各自不同的解剖連接模式。這三個(gè)亞區(qū)分別是:前內(nèi)側(cè)額上回、背外側(cè)

5、額上回、后部額上回。
　　本研究中，額上回的分割結(jié)果同時(shí)在另一批獨(dú)立數(shù)據(jù)中通過雙側(cè)額上回的相似分析得到了驗(yàn)證。使用概率擴(kuò)散白質(zhì)纖維追蹤技術(shù)，我們得到了每個(gè)額上回亞區(qū)的解剖連接模式。
　　前內(nèi)側(cè)額上回亞區(qū)主要與前扣帶、中扣帶存在解剖連接;背外側(cè)額上回亞區(qū)主要與額中回、額下回存在解剖連接;后部額上回亞區(qū)主要與丘腦、中央前回、額下回存在解剖連接。
　　三個(gè)額上回亞區(qū)分別顯示了不同的靜息態(tài)功能連接模式。由于負(fù)功能連接至今仍是一

6、個(gè)存有爭(zhēng)議的問題，在本研究中我們僅僅是關(guān)注每個(gè)額上回亞區(qū)的正功能連接。額上回前內(nèi)側(cè)亞區(qū)和背外側(cè)亞區(qū)都與后扣帶、楔前葉、前扣帶、內(nèi)側(cè)部前額葉、背外側(cè)前額葉、角回、前部顳葉存在正功能連接。然而，額上回前內(nèi)側(cè)亞區(qū)與中扣帶也存在較強(qiáng)的正功能連接，而額上回背外側(cè)亞區(qū)與額中回有較強(qiáng)的正功能連接。額上回后部亞區(qū)與中央前回、中央后回、輔助運(yùn)動(dòng)區(qū)、中扣帶以及部分頂葉存在較強(qiáng)的正功能連接。
　　結(jié)論:
　　1.我們首次基于擴(kuò)散張量白質(zhì)纖維追蹤技

7、術(shù)將人類額上回分為三個(gè)部分:前內(nèi)側(cè)亞區(qū)、背外側(cè)亞區(qū)、后部亞區(qū)。
　　2.額上回前內(nèi)側(cè)亞區(qū)與前扣帶及中扣帶存在解剖連接，這兩個(gè)解剖區(qū)域是默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)和認(rèn)知控制網(wǎng)絡(luò)的重要節(jié)點(diǎn)。額上回背外側(cè)亞區(qū)與認(rèn)知執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)中的額下回及額中回存在解剖連接。額上回后部亞區(qū)在解剖上與中央前回、尾狀核、丘腦以及額葉島蓋部存在連接，這些區(qū)域都是運(yùn)動(dòng)控制網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)。
　　3.靜息態(tài)功能連接分析也進(jìn)一步提示:額上回前內(nèi)側(cè)亞區(qū)主要與認(rèn)知控制網(wǎng)絡(luò)和默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)存在正相關(guān)