大脑是人类神经系统中重要的组成部分,它负责几乎所有的高级认知功能。随着脑科学的不断发展,众多学者在各类疾病上探究患者大脑功能的变化,以获得其潜在的神经发病机制,为临床治疗提供理论依据。慢性颈痛作为全球第四大致残因素被广泛关注,目前研究认为慢性颈痛会引起大脑功能异常,但其深层次的神经机制仍不清楚。功能磁共振成像技术可以通过度量大脑活动产生的时间序列信号,来准确地刻画大脑功能。基于此,本文利用动态分析和梯度分析,从局部出发扩展到整体,多角度地对静息态脑网络进行建模,并探究颈痛患者异常的大脑功能,进一步讨论慢性颈痛的神经机制。主要内容如下:1.利用基于傅里叶变换的动态低频振荡振幅模型,对功能磁共振成像数据进行时频转换,结合滑窗法度量大脑活动信号在频域上的时间变异性,刻画大脑局部的神经元自发活动强度。通过统计检验和相关性分析,定位颈痛患者与健康对照的差异脑区,探究颈痛的发病因素。结果显示颈痛患者在与感觉运动、情绪反馈和认知功能有关的脑区中活动强度降低,并且发现了颈痛与伏案工作时长相关。本研究证实了颈痛对大脑信号在低频频域上时变性的影响,即颈痛引起的大脑动态波动在局部脑区的特异性。2.根据大脑静息态功能网络模型,提取动态功能连接密度指标,它可以刻画脑网络节点的连接强度,反映脑区之间的协同关系。然后利用统计检验等方法,比较患者和对照组,度量颈痛患者的特异性脑功能。结果显示慢性颈痛会导致与疼痛相关的脑区异常激活,且这种异常与临床量表分数相关。这进一步说明了慢性颈痛可能会引起脑区协同关系的改变,从而突出大脑网络的动态功能与疾病程度之间的联系。3.建立基于扩散嵌入的丘脑与全脑功能梯度模型,在空间信息尽可能保留的情况下,利用非线性降维得到脑功能网络的低维特征,用以刻画脑网络的层级结构,度量脑网络的连接模式,探究慢性颈痛患者脑网络的空间位置分布变化及大脑功能异常,其空间分布的压缩、扩张模式对应着大脑功能网络的分离和整合。结果显示颈痛会破坏大脑的功能分离性和整合性,改变感觉运动和认知功能,即颈痛在大尺度上对功能网络造成的影响。