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默认网络(Default-mode network)是人脑在清醒静息状态下某些呈现较强激活状态的脑区形成的特定功能性神经网络,研究DMN内部的功能整合和信息交互是了解静息态下大脑工作机制的重要手段。在综合了大量研究的基础上,Buckner等人提出DMN呈现以枢纽脑区为中心的网络连接模式,认为枢纽脑区被用于联系网络内的其它脑区进行信息整合,或者优化网络工作效率。然而,现有的研究很少涉及脑区间的方向性相互关系,对正常人脑默认网络内部脑区间相互作用机制的认识仍然有限。同时,作为研究脑老化和阿尔兹海默病的重要途径,默认网络在老化和AD疾病过程中的改变和异常是近些年来的研究热点。大量研究中,默认网络中的枢纽脑区是老化和AD疾病发展过程中一致被提及会发生改变的脑区。但是要全方面的了解老化和阿尔兹海默病对默认网络的影响规律,不应该只局限于关注单个脑区的变化,需要全面的理解默认网络以枢纽脑区为中心的网络结构是如何发生变化的。本研究采集了健康年轻人、健康老人和AD病人的fMRI数据,综合运用有效连接分析和BOLD信号能量分析的方法对上述问题进行进一步的研究。
正常年轻被试的研究结果表明PCC/MPFC/IPC具有最广泛和强烈的有效连接,以及最高的能量,从方向性信息整合和脑区活动水平两个角度为默认网络以PCC/MPFC/IPC为枢纽脑区的连接模式提供了直接证据;同时,有效连接度和能量之间的强相关暗示了枢纽脑区在网络内处于被驱动的地位,受到来自其它脑区的信息流能量,因而具有最高的活动性水平。正常老人的结果表明MPFC和其它脑区的有效连接被减弱,其活动水平也降低,暗示老化使MPFC失去了枢纽脑区的作用,有力的支持了额叶老化假说和老化的失连接假说,并将二者很好结合到一起。AD病人表现出与MPFC和IPC相连的有效连接减弱,MPFC的活动性水平降低,及PCC相连的有效连接的保留,表明AD疾病导致MFPC和IPC这两个枢纽脑区的流失,同时PCC的枢纽作用却保留了下来。最后,我们提出了一个基于有效连接的AD指标,其敏感性和特异性分别达到80%和81.25%。
总之,本文从有效连接和能量分析的角度综合探讨了静息态下默认网络的功能整合和连接模式问题,丰富了目前关于默认网络以枢纽脑区为中心的网络连接模式研究,建立了正常老人和AD病人的默认网络有效连接模式,从方向性信息传递和功能整合,以及脑区活动性水平的角度揭示了老化和.AD对默认网络的影响,探讨了与之相关的,老化和AD的的脑机制。提供了从多个角度考察老化和AD疾病的新思路。