精神分裂症(Schizophrenia)是一种高致残性精神障碍,多在青壮年时期起病,患者存在病因未明的幻觉、妄想等主要症状,并伴有思维、情绪、感觉和行为方面多种认知功能障碍。精神分裂症患者大脑结构和功能的异常以及药物治疗至今仍然是亟待解决的重要问题。近年来,磁共振成像技术(magnetic resonance imaging,MRI)作为一种无创性的研究手段,是目前研究各类精神疾病的重要工具,有助于揭示精神疾病的神经病理学机制。海马在记忆、情感触发以及空间定位方面具有关键作用,有研究发现精神分裂症海马结构的异常与症状有关系。针对青少年精神分裂症海马结构的变化与其症状和认知功能之间相互关系,我们提出了基于形态学的分析方法,探测精神分裂症患者的海马体积与其阴性症状和言语记忆之间的关系。我们发现在回归了全脑体积的情况下,精神分裂症患者左侧的海马体积出现异常,显著低于正常人,而且还发现精神分裂症患者和正常人的左侧海马体积与年龄的关系,患者的左侧海马体积与年龄程负相关趋势,而正常人的左侧海马体积与年龄程正相关趋势,同时也发现精神分裂症患者的左侧海马体积成为了阴性症状和言语记忆之间相互关系的中介变量,结果表明了精神分裂症患者的左侧海马在精神分裂的病理学机制中扮演着重要的角色。另外,有研究报道精神病患者大脑信号的时间复杂度出现异常,而且利培酮药物治疗能影响精神分裂症患者大脑的信号活动。针对利培酮药物治疗对成年人精神分裂症大脑信号时间复杂度的影响,我们提出了多尺度样本熵的分析方法,探测到药物的治疗影响了精神分裂症大脑信号的时间复杂度,而且对不同脑区时间复杂度的影响是不同的,其中有升高也有降低。经过8周利培酮药物治疗后,我们发现精神分裂症患者有6个脑区的时间复杂度相对于治疗前显著升高,6个脑区分别是左侧背外侧额中回、左侧颞上回、右侧颞下回、右侧颞后上回、右侧楔前叶和左侧丘脑,而另外有4个脑区的时间复杂度相对于治疗前是显著减低,4个脑区分别是左侧背侧额中回、右侧中央后回、左侧扣带回、右侧纹状体。这些结果说明了药物对精神分裂症患者大脑的时间复杂度存在影响,这或许说明了精神分裂症大脑的时间复杂度能成为该疾病的诊断和治疗的脑影像生物标记。综上所述,一方面,本文从海马形态学角度来探测精神分裂症疾病对大脑结构的影响,发现了结构、认知和症状之间的关系,从而反映了左侧海马结构在精神分裂症的病理学机制中扮演着重要的角色;另一方面,本文探测了药物对精神分裂症大脑各脑区时间复杂的度的影响,进而反映了药物对精神分裂症患者大脑神经活动的作用,有助于为精神分裂症的诊疗提供有效的科学依据。