【摘 要】
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阿尔茨海默病（Alzheimer’s Disease,AD）是一种对老年人身心健康及生活质量有着严重影响的神经退行性疾病.随着功能磁共振影像（Functional Magnetic Resonance Imaging,fMRI）技术的发展,fMRI已经成为探讨AD脑网络的新途径.相对于脑功能连接,脑有效连接能够刻画脑区间的因果关系与信息流向,目前对于AD脑网络有效连接的研究还处于初始阶段.鉴于此,
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阿尔茨海默病（Alzheimer’s Disease,AD）是一种对老年人身心健康及生活质量有着严重影响的神经退行性疾病.随着功能磁共振影像（Functional Magnetic Resonance Imaging,fMRI）技术的发展,fMRI已经成为探讨AD脑网络的新途径.相对于脑功能连接,脑有效连接能够刻画脑区间的因果关系与信息流向,目前对于AD脑网络有效连接的研究还处于初始阶段.鉴于此,本文结合统计学与脑科学相关理论与方法,应用随机动态因果模型与波谱动态因果模型,基于静息态fMRI数据探讨AD脑网络的有效连接,揭示AD脑网络有效连接的特征,为AD的早期临床诊断提供理论依据.论文的主要内容及结论如下:1.基于随机动态因果模型,从时域角度研究了阿尔茨海默病脑网络的有效连接.首先,利用功能连接密度方法,在默认网络中分析AD组与正常对照组存在显著差异的脑区,以此定义为感兴趣脑区,即左侧颞中回、右侧眶内额上回、右侧内侧额上回、左侧前扣带和旁扣带脑回、右侧楔前叶共5个脑区.随后,利用随机动态因果模型与参数经验贝叶斯模型,对AD组与正常对照组的脑有效连接分别进行建模,统计分析脑有效连接强度.研究结果表明:相比于正常被试组,AD组从左侧前扣带和旁扣带脑回到左侧颞中回、以及从右侧楔前叶到左侧前扣带和旁扣带脑回的连接强度单向变弱;从右侧楔前叶到左侧颞中回的连接存在双向强度减弱;从右侧内侧额上回到右侧楔前叶的有效连接强度存在显著增强.这些结果揭示了AD受试者脑区间有效连接的异常特征,它与AD受试者认知功能下降、记忆力衰退密切相关.2.基于波谱动态因果模型,从频域角度探讨了阿尔茨海默病脑网络的有效连接.首先,利用种子点分析法刻画了 AD组与正常对照组存在显著差异的脑区,即左侧后扣带回、右侧海马、右侧背外侧额上回与左侧楔前叶.然后,将这4个脑区域作为感兴趣区,基于波谱动态因果模型,结合参数经验贝叶斯模型对组水平的有效连接模型和连接参数进行估计,对比AD组与正常对照组脑网络的有效连接强度.统计分析结果表明:相比于正常对照组,AD组的左侧楔前叶与左侧后扣带回间的连接双向减弱,右侧背外侧额上回到左侧后扣带回的有效连接减弱,而从右侧海马到左侧后扣带回的有效连接显著增强.该研究表明,AD脑网络的有效连接异常与脑神经活动密切相关,它影响脑区间信息的流动,从而造成AD受试者的认知与记忆等功能下降,研究结果有望为AD的早期诊断与治疗提供有效的理论依据.
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