强直性肌营养不良1型白质功能网络连接异常研究

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强直性肌营养不良1型(Myotonic dystrophy type 1,DM1)是一种遗传性神经肌肉疾病。除了肌强直和肌肉萎缩,中枢神经系统的异常也是该疾病的重要特征之一。脑影像技术的发展为研究者探究DM1疾病大脑结构和功能的异常提供了技术支持,他们发现DM1患者的认知障碍背后复杂的病理生理机制可能与功能网络间信息整合的异常有关,而不仅仅是由局部脑组织的损伤造成。大尺度脑功能网络能够全面地,无偏倚地评估全脑功能网络的变化。功能连接(Functional connectivity,FC)指标能够测量不同脑网络间的同步变化情况。目前,研究者对DM1患者脑网络的探究目前主要是脑结构网络及脑灰质功能网络,未重视对白质功能信号的探究。然而,有研究者证实白质区域的功能信号能够被探测并具有一定的生理意义。本文旨在探究DM1患者的脑白质功能网络间静态功能连接(static FC,s FC)和动态功能连接(dynamic FC,d FC)的变化,并利用支持向量机(support vector machines,SVM)方法来进一步验证白质网络间的FC变化作为生物标记物的可能性。本文采用了16例DM1患者和18例正常对照被试的静息态功能磁共振成像数据(resing-state functional Magnetic Resonance Imaging,rsf MRI),利用聚类分析方法构建了13个白质功能网络,并进一步探究这些网络间的s FC和d FC的变化。与之前的研究相似,所有构建的白质功能网络多呈对称分布,具有功能组织性,且在s FC和d FC中也发现了功能连接的整合异常。与正常对照组相比,DM1患者存在广泛分布的白质网络s FC的增加。层内s FC的增加主要位于下纵束网络、前额叶皮层网络和胼胝体网络。层间s FC增高主要位于上放射冠网络和深部网络。除此之外,DM1患者d FC变异在后中央网络和深部网络在空间分布上有差异。聚类结果显示白质网络信号可以被分为3个状态。相比于对照组,DM1患者正连接状态(状态1)出现的频率要高,负连接状态(状态2)出现的频率要低。DM1患者在状态2中停留时间较短。这说明DM1患者的白质功能网络活动存在时间上的重组。SVM结果显示,s FC特征和d FC时间参数特征都可以有效区分DM1与正常对照组被试,但两类指标各有优势,d FC特征在敏感性上高于s FC指标,s FC指标在特异性、准确性、精确性上高于d FC指标。因此,DM1患者的白质网络活动在时间同步性以及动态性方面均存在异常,说明其功能障碍的病理机制不能仅从局部的角度去理解,而是与功能网络间的整合异常有关系。本文的研究结果为理解DM1患者的病理生理机制提供了新的启发。
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