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文檔簡介
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,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磁共振掃描儀對所有被試進(jìn)行靜息態(tài)fMRI數(shù)據(jù)采集,掃描時囑被試閉眼、保持身體靜止不動、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、頭動矯正、剝腦后,T1WI圖像首先在DTI個體空間內(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)到個體DTI空間中,這個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)果存儲于一個連接矩陣中,基于以上的個體連接矩陣,我們得到一個交互連接矩陣,這個矩陣可定量描述種子體素連接模式
4、間的相似性。對交互連接矩陣使用譜聚類的方法進(jìn)行自動聚類分割,建立了額上回的三亞區(qū)模型,然后研究三個亞區(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獨立的亞區(qū),這三個亞區(qū)有各自不同的解剖連接模式。這三個亞區(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)果同時在另一批獨立數(shù)據(jù)中通過雙側(cè)額上回的相似分析得到了驗證。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、個存有爭議的問題,在本研究中我們僅僅是關(guān)注每個額上回亞區(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的正功能連接,而額上回背外側(cè)亞區(qū)與額中回有較強的正功能連接。額上回后部亞區(qū)與中央前回、中央后回、輔助運動區(qū)、中扣帶以及部分頂葉存在較強的正功能連接。
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。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)域都是運動控制網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點。
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)
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