精神分裂症是最具破坏性的神经精神疾病之一,影响着世界上大约1%的人口。既往脑影像学研究揭示出了患者大脑结构和功能连接异常的若干模式。其中,大部分基于脑连接的研究发现基底节和小脑等皮层下区域所涉及的脑环路改变对于精神分裂症的认知行为异常有很大贡献。最近的若干研究更新了大家对基底节与小脑的认识,即这些区域并不光参与运动相关功能。反之,依托于丘脑的中继,基底节和小脑与大脑皮层广泛相连,还参与了包括情绪调控、情感认知、错误监控等高级认知功能。从而这些区域相关环路与精神分裂症行为的异常表现紧密关联,这也得到了近年脑网络研究的证据支撑。然而,之前对此问题的研究存在若干问题,包括环路构建方法不够完善、环路区域定位不精细等。本研究认为,在对精神分裂症皮层下-皮层环路的研究中,需充分考虑环路本身的拓扑组织特点,充分融合数据分析优势,依次建立环路各个节点间的连接通路。基于此,本文从丘脑皮层环路出发,从体空间和表层空间分别构建基底节和小脑参与的两条神经通路:基底节-丘脑-皮层-基底节环路和小脑-丘脑-皮层-小脑环路。首先,通过纤维束示踪技术来描述这两条环路在丘脑内投射的空间拓扑模式。白质连接分析表明:基底节和小脑在丘脑内部的投射具备左右对称的特点。随后,基于白质连接模式,通过空间回归的手段,提取了两条环路白质映射的加权平均BOLD信号。此信号反映了丘脑受基底节及小脑结构信息调控下的神经振荡情况。然后,以此振荡信息为源头,使用时间回归的方法,构建了在基底节及小脑调控下,丘脑与大脑皮层的功能连接。并通过组间比较对比了精神分裂症丘脑皮层环路在结构约束条件下功能连接的异常。发现精神分裂症患者表现出广泛的功能连接增加的模式,并且主要分布在在中央前回、中央后回、额极、楔前叶、颞叶和海马旁回等区域,其主要与视觉、认知、躯体运动及记忆相联系,这些区域功能连接的增加可能反映了其与大脑皮层存在过度交互作用。另外一方面,相比于前人研究只刻画了皮层下-皮层这一上行环路在精神分裂症中的异常,本文还重分利用结构磁共振数据高空间分辨率的特点,对皮层进行重建,更为细致的探索了皮层-皮层下区域耦合,对整个环路的下行环路及其疾病效应也进行了探索。具体的过程如下:1.构建皮层下-皮层下表面白质连接;2.皮层下表面BOLD信号时间序列提取;3.结构连接约束下两条环路功能连接计算;4.对比患者组与健康对照组之间的连接差异。发现精神分裂症患者楔前叶功能连接增加及岛叶功能连接降低,连接的减弱可能与其情感处理的功能下降有关,楔前叶作为默认模式网络的“核心节点”,连接的增强则反映了其自我意识发挥了作用。综上所述,本文较为全面地融合了功能磁共振、弥散磁共振和结构磁共振等多种数据的优势,从多模态、多环路、多尺度方面来探索精神分裂症患者在结构约束下丘脑皮层环路的异常功能连接。从脑结构和脑功能的角度验证并补充基底节和小脑在丘脑皮层环路中发挥的功能性角色。希望通过本研究,能够加深对精神分裂症受累关键环路异常的认识。