基于长时练习和短时任务下大脑网络功能重组的研究

来源 :北京工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:haru
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脑网络功能连接的重组是大脑网络对任务需求的一种动态配置,反映出大脑网络具备一定的可塑性。早期研究是通过被试者的行为或者基于任务下的脑活动来探索脑网络的可塑性,其中大多数研究将静息态作为一种基线对照组。近年来,静息态下的脑网络功能连接重组越来越受国内外学者关注。因为静息态功能连接体现了大脑最本质的、固有的连接模式。通过本研究为人脑网络功能连接的稳定性和可塑性研究提供了另一个理论依据,为进一步了解脑信息认知加工机制提供了依据,并且在临床医学中也有助于一些脑部疾病的辅助诊断和分析。  本研究基于四次静息态的核磁数据来考察任务的短时效应和练习的长时效应分别对大脑网络功能连接的影响。这四次静息态数据分别是练习前的任务前静息态(pre-pre)、练习前的任务后静息态(pre-post)、练习后的任务前静息态(post-pre)以及练习后的任务后静息态(post-post)。  首先,利用种子点相关分析法探索与认知控制有关的6个脑区之间的网络功能的重组。通过结果分析发现了在静息态下,这6个脑区也存在一定的梯度结构,他们在短时任务和长时任务的效应下,这种梯度结构具有稳定性。另外在短时的任务后,认知和混合认知网络的连接增强,但是在长时练习之后,元认知内部以及认知和混合认知之间的连接都削弱,表明随着任务的熟练程度的增加,脑区网络间功能连接发生了重组。  其次,利用复杂网络的方法,主要通过复杂网络的全局效率、局部效率、节点效率和脑网络模块的角度分析了脑功能连接的重组。结果发现:(1)四个静息态下全局效率和局部效率在统计检验下没有显著性差异,表明大脑神经网络具有很强的稳定性;(2)节点效率分析发现节点功能连接呈现一定的可塑性,主要表现在节点效率在不同条件下的变化,反映出脑网络功能连接的动态配置来适应特定任务的需求。例如从与全脑节点连接来看,默认网络受练习和任务的影响较大,表明了默认网络对全脑节点重要的调节作用;从局部节点连接来看,视觉网络和感觉运动网络受任务和练习的影响较大,表明了这些网络内部自身的功能重组;(3)在网络模块的分析中,信息输入输出模块和内部认知加工模块之间的关系在短时任务后会出现一种新的特定的连接模式;但是在长期练习后,脑网络功能连接呈现出对特定任务的高度自动化,例如,信息输入模块和输出模块会分别跟内部认知加工模块直接的进行连接;另外,脑网络功能连接重组与练习前任务前的网络功能连接类似,表明通过一个特定任务的功能重组现象揭示了人脑从静息态的角度对不同任务做好了随时响应的准备。
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