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目的运用静息态功能磁共振成像技术探讨(1)不同时长睡眠剥夺对中枢神经系统局部一致性的影响;(2)睡眠剥夺对健康成人学习记忆能力的影响及其神经网络机制。方法研究采用自身前后对照的实验设计,46名健康受试自愿参与本实验。实验分两次进行:(1)28名健康受试分别于正常睡眠状态下、24 h及36 h睡眠剥夺后进行静息态功能磁共振成像扫描。采用局部一致性的分析方法,再以统计参数图(SPM8)软件进行单因素方差分析及配对T检验,设对比差异有统计学意义(错误发现率(False discovery rate,FDR)校正,P<0.001,体素范围(K值)>20,比较不同时长睡眠剥夺后全脑局部一致性的变化情况。(2)采集18名健康成年男性正常睡眠状态后及36 h完全睡眠剥夺后静息态功能磁共振数据,利用REST软件件自动化解剖标记模板,选取双侧海马为种子点并做全脑功能连接,再以SPM 8软件进行配对T检验,比较睡眠剥夺前后双侧海马种子点与全脑功能连接的变化情况,最后将功能连接显著的脑区与韦氏记忆量表的记忆商差值(睡眠剥夺后-正常睡眠状态)做相关分析。结果(1)与正常睡眠状态后对比,24 h睡眠剥夺后全脑局部一致性显著升高的脑区为:右侧梭状回、额中回、颞中回及左侧丘脑和岛叶,其中以右侧额中回升高最显著;显著降低的脑区为:右侧楔前叶、额上回、缘上回及左侧额中回、中央后回、角回,其中以左侧中央后回降低最显著。另外与24 h睡眠剥夺组相比,36 h睡眠剥夺后全脑Re Ho显著升高的脑区为:双侧丘脑、右侧颞叶、海马旁回及左侧额中回;Re Ho显著降低的脑区为:双侧额中回、中央后回、左侧楔前叶、枕中回及右侧额上回和补充运动中枢。(2)与睡眠剥夺前对比,36 h睡眠剥夺后:双侧海马种子点主要与右侧后扣带回皮质呈显著正功能连接;与双侧中央后回呈显著负功能连接。与睡眠剥夺前相比,韦氏记忆量表的记忆商显著降低;行功能连接与韦氏记忆量表的记忆商差值相关分析显示:双侧海马种子点与右侧后扣带回皮质间功能连接与韦氏记忆量表的记忆商差值之间呈负相关(左侧:r=-0.463,P=0.015;右侧:r=-0.546,P=0.003)。结论(1)睡眠剥夺能引起广泛的脑区活动异常,主要集中在双侧额叶、丘脑、左侧颞叶及相关运动功能区。并且与睡眠剥夺时长有密切联系,随着睡眠剥夺时间延长,相应脑功能区的变化越显著。(2)36 h睡眠剥夺可影响健康成人的学习记忆能力。与正常睡眠状态相比,睡眠剥夺对双侧海马功能连接存在显著影响,主要表现为与右侧后扣带回皮质间功能连接显著上升,而与双侧中央后回间功能连接显著下降;其中前者可能是睡眠剥夺后学习记忆能力调控方面的重要神经机制。