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目的:双相情感障碍（Bipolar Disorder,BD）是一种容易反复发作的情感障碍,影响了全世界范围内超过1%的人口,造成了严重家庭、社会负担。磁共振成像技术一向以无创、无辐射、清晰度较高等优势在精神疾病研究中普遍运用,但BD结果存在异质性大、可重复性差等问题,一直困扰并阻碍我们对病理生理学机制的理解。造成结果不一致的重要原因就在于BD存在的心境时相转变。BD以反复的躁狂、抑郁以及两者混合发作为主要表现形式。某些异常伴随反复的心境时相转换而改变,或可能容易受到疾病进展等因素的影响,被称为状态性相关的特征。而某些异常在疾病发生过程中始终保持相对稳定,在抑郁发作、躁狂发作与情绪缓解期的BD患者中同时存在,这可能是与疾病本身相关的特征,被称为BD的素质性相关特征。研究BD的素质性和状态性特征有助于我们理解疾病的病理生理学与BD情绪转换的神经机制。BD是高度遗传的精神疾病,其素质性特征可能受到遗传因素的影响。BD的额叶-边缘环路变异可能是BD特有的环路异常,并可能在BD的遗传高危人群（GHR-BD）中就已经存在。人类大脑很复杂,它是一个以分离与整合为主要功能的系统。正常大脑一直处于分离与整合的稳态之中。脑网络常被刻画为以脑区域为节点、脑连接为边的联通网络。使用图论的分析方法已经被广泛用于探索精神障碍患者的大脑网络拓扑属性。图论既可以用于研究全局网络变化,也可以用于研究仅影响特定区域的变化,非常适合研究复杂的网络。BD的发病是多个脑区、多神经束共同作用的结果。分析BD及GHR-BD在全脑整体、前额叶-边缘环路以及节点的拓扑属性,可以帮助我们更全面地对BD的素质性和状态性特征进行认识。既往研究多将不同心境时相的BD混合进行研究;仅运用单一模态的影像学数据检查了大脑小部分的可能连接,而忽略了在更大尺度网络上的连接作用。因此,本研究将基于多模态磁共振分析抑郁发作BD、躁狂发作BD、情绪缓解期BD在大脑全局、前额叶-边缘环路网络以及节点水平的脑网络拓扑属性,随后明确这些特征与临床症状之间的关系,寻找疾病的状态性与素质性特征,进而在尚未发病的遗传高危人群中明确这些特征是否改变,探讨素质性特征与遗传因素之间的联系。方法:实验一:本研究收集18-50岁被试共227人,其中BD患者152人、健康对照（Healthy Control,HC）75人。BD患者:经结构式访谈,目前符合Diagnostic and Statistical Manual of Mental Disorders-Ⅳ Version（DSM-Ⅳ）的 BD诊断。BD患者分为三组:情绪缓解期BD（Euthymic Bipolar Disorder,EBD）:64人,符合DSM-Ⅳ目前处于情绪缓解的诊断标准。且汉密尔顿抑郁量表（17项版）（Hamilton Depression scale-17 items,HAMD-17）总分,杨氏躁狂量表（Young Manic Rating Scale,YMRS）总分均≤7 分;躁狂期 BD（Manic Bipolar Disorder,MBD）:36人,患者符合DSM-Ⅳ目前躁狂发作的诊断标准,HAMD总分≤7且YMRS 总分≥13;抑郁期 BD（Depressed Bipolar Disorder,DBD）:52 人,患者目前符合DSM-Ⅳ抑郁发作的诊断标准,HAMD总分≥20,YMRS总分≤5。所有被试均进行基本信息收集,并进行HAMD-17、HAMA、YMRS量表评定,随后进行大脑结构磁共振和静息态功能磁共振扫描。首先通过（Automated Anatomical Labeling,AAL-90）模板分别建立结构和功能连接网络。结构连接网络是以AAL-90模版的90个分区为节点、边缘的权重定义为两个节点间白质纤维的数量,构成一个90*90的矩阵;功能连接网络是根据每两个AAL-90模板脑区之间的时间相关性,构成一个90*90的矩阵,我们将该矩阵作为全联通网络的邻接矩阵,每两个脑区之间的相关性作为连边的权重。除此之外,我们再选取前额叶-边缘环路的在AAL-90模板里22个脑区作为节点,构成一个22*22的矩阵,完成前额叶-边缘环路结构和功能网络的构建,计算其全局网络属性和节点网络属性。计算的网络参数包括全局网络效率（Global network efficiency,E-loc）、局部网络效率（Local network efficiency,E-loc）、网络集群系数（Clustering Coefficient,Cp）、网络特征最短路径长度（Characteristic Shortest Path Length,Lp）、标准网络聚类系数γ、标准网络最短路径λ以及小世界属性σ。本研究使用方差分析、卡方检验的统计方法分析EBD、DBD、MBD和HC四组在一般人口学资料和临床信息的差异。对全局网络、前额叶-边缘环路、节点拓扑属性,进行四组间的方差分析及事后检验。对有显著组间差异的拓扑属性与病人的临床症状及病程月进行控制年龄、性别、所处情绪状态的偏相关性分析。实验二:本研究收集18-50岁被试共166人,其中EBD 64人、GHR-BD 27人以及年龄匹配的HC 75人。GHR-BD为BD患者的一级亲属。参照实验一的网络构建步骤,分别构建结构和功能的全局网络、前额叶-边缘环路网络。并计算全局网络、前额叶-边缘环路及节点拓扑属性,方法同实验一。本研究使用方差分析、卡方检验的统计方法分析EBD、GHR-BD和HC三组在一般人口学资料、临床信息的差异。对各网络参数,进行三组间的方差分析及事后检验。对有显著组间差异的拓扑属性与EBD、GHR-BD的临床症状进行控制年龄、性别的偏相关分析。结果:结果一:（1）结构网络全脑拓扑属性:全局网络属性E-Glo、E-Loc、全局小世界属性γ在不同情绪状态的BD组中存在统计学差异（P＜0.05）;DBD、MBD的E-glo显著低于EBD和HC,DBD的E-glo显著低于MBD;DBD的E-loc、γ显著低于其余各组。各组的λ、σ无显著统计学差异。（2）结构网络前额叶-边缘环路网络及节点拓扑属性:各疾病组在前额叶-边缘环路结构网络的Lp显著低于HC（P＜0.05）,节点水平网络分析,各疾病组在前额叶-边缘环路的以下脑区存在组间差异,双侧眶部额中回、左侧前扣带和旁扣带回、左侧内侧和旁扣带回、左侧杏仁核、右侧眶内额上回的Lp均低于HC组。（3）结构网络拓扑属性与临床症状相关分析:全脑γ与抑郁程度（r=-0.269,p＜0.05）、焦虑程度（r=-0.237,P＜0.05）呈显著负相关,和躁狂严重程度呈显著正相关（r=0.236,P＜0.05）;全脑E-glo、E-loc、前额叶环路Lp与临床量表分数之间无显著相关（P＞0.05）。（4）功能网络全脑拓扑属性:DBD的全脑γ、σ显著低于HC和EBD组（P＜0.05）,其余网络参数各组无显著差异（P＞0.05）。（5）功能网络的前额叶-边缘环路与节点拓扑属性:各组未见差异（P＞0.05）。（6）功能网络属性与临床症状相关分析:全脑γ、σ与临床量表分数间无显著差异（P＞0.05）。结果二:（1）结构网络全脑拓扑属性:EBD、GHR及HC三组间全局拓扑属性无显著统计学差异（P＞0.05）。（2）结构网络前额叶-边缘环路网络及节点拓扑属性:相比HC组,GHR与EBD组前额叶-边缘环路结构网络的Lp显著下降（P＜0.05）;节点水平网络分析提示,GHR与EBD在双侧眶部额中回、右侧嗅皮质、右内侧和旁扣带回的Lp较HC组均显著下降,GHR在左侧海马的Lp相对于EBD、HC下降。（P＜0.05）（3）功能网络拓扑属性:三组大脑全局和前额叶-边缘环路功能网络属性均无显著统计学差异（P＞0.05）。结论:结论一:BD结构和功能全脑网络不稳定。各心境时相的全脑拓扑属性存在差异,全脑网络拓扑属性的改变可能是与BD心境时相相关的状态性特征,前额叶-边缘环路的结构网络拓扑属性改变存在于各心境时相病人中,可能是BD疾病相关的素质性特征。结论二:GHR的结构和功能全局网络较为稳定。前额叶-边缘环路的结构网络拓扑属性改变在未发病的遗传高危人群中就已存在,是疾病可靠的素质性特征;双侧眶部额中回、右侧嗅皮质、右内侧和旁扣带回的结构改变是BD的遗传易感性因素;左侧海马的结构改变是疾病的保护性因素。