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正常老年人大脑功能网络的小世界性
目的 利用静息态BOLD-f MRI探讨正常老年人脑功能网络是否具有小世界性.方法 20名健康老年志愿者纳入研究.采集静息态BOLD-fMRI数据.应用SPM 5软件进行数据预处理,利用解剖学自动标记模板将大脑分成90个区域,提取每个区域内所有体素的时间序列平均值,计算每2个区域之间的Pea rson相关系数,构建N×N(N=90)的相关性矩阵R,并对矩阵进行Fisherr toz变换.采用直接定义阈值T和设定矩阵稀疏度两种方法确定阈值,根据小世界性的定义:当γ=Gp/Crand ＞1,且λ=Lp/Lrand≈1时(C为平均聚类系数,L为平均路径长度,p表示规则网络,rand表示随机网络),认为该网络具有小世界性.结果 在直接定义阈值T条件下,γ值为1.3157±0.3572(1.0005～2.1882),λ值为1.0149±0.0226(1.0000～1.0796);在设定矩阵稀疏度条件下,γ值为1.3299±0.2330(1.0759～1.9574),λ值为1.0152±0.0190(1.0001～1.0679).两种方法均表明该网络具有小世界性.结论 正常老年人脑功能网络具有小世界性.
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轻度认知功能障碍患者大脑fMRI网络小世界特性
目的 应用静息态fMRI观察轻度认知功能障碍(MCI)患者大脑功能网络是否具有小世界特性.方法 采集13例MCI患者(MCI组)和17名正常老年人(NC组)的大脑静息态BOLD-fMRI数据.采用SPM 5软件对图像进行预处理,将大脑分割为90个区域,计算90个区域间的相关系数.以矩阵稀疏度(Sparsity)为阈值,将相关矩阵转换为网络.计算网络的聚类系数(C)和平均路径长度(L),若满足γ=C/Candnd＞1且λ=L/Land≈1(rand代表相应随机网络),为则认为大脑功能网络具有小世界特性.采用双样本t检验比较MCI组与NC组大脑功能网络小世界参数的差异.结果 在0.10～0.40阈值范围内,MCI组和NC组均符合γ＞1且λ≈1.MCI组γ和δ均大于NC组,且在0.10≤Sparsity≤0.18时差异有统计学意义(P＜0.05);MCI组λ在各阈值处均小于NC组,在Sparsity=0.18、0.28和0.32处差异有统计学意义(P＜0.05).结论 MCI患者大脑fMRI网络具有小世界特性,且与正常老年人相比有所增强.
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阿尔茨海默病患者的大脑功能网络小世界性
目的 利用静息态血氧水平依赖功能磁共振(BOLD-fMRI)数据,构建大脑功能网络,探讨阿尔茨海默病(AD)患者脑功能网络的小世界属性是否改变.方法 收集2009年1月至2010年6月复旦大学上海医学院附属华山医院神经内科门诊33例AD患者和20名健康老年志愿者参加试验.受试者行简易智能状态检查( MMSE)和Mattis痴呆评定量表(DRS)测试,评估其认知水平.采集静息态BOLD-fMRI数据,计算90个区域之间的相关系数,构建N×N(N =90)的相关性Z值矩阵.检验AD患者和正常老年人大脑网络的小世界属性,通过双样本t检验探索AD患者相关参数变化.结果 行为学结果:AD组和正常对照组MMSE平均分值分别为20.6±2.3、28.2±1.8.AD组和正常对照组DRS平均分值分别为96 ±11、123±14.两组差异均有统计学意义(均P＜0.01).在0.1≤Sparsity≤0.4范围内,AD组和正常对照组均符合小世界属性.但AD患者的聚类系数和平均路径长度在所有阈值点均显著大于正常对照组(P＜0.05).结论 AD患者的大脑功能网络仍具有小世界属性,但聚类系数和平均路径长度均高于正常人,提示AD患者脑功能网络信息传递能力和脑区之间信息整合能力受损,该发现对从网络角度研究AD病理机制具有重要意义.
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脑白质疏松患者大脑功能网络小世界属性的静息态功能磁共振研究
目的 探讨脑白质疏松(leukoaraiosis,LA)对大脑功能网络效率的影响,分析其小世界特性的变化.方法 研究对象来源于北京天坛医院2014年1月～2015年9月门诊的34例脑白质疏松患者和23名年龄、性别、受教育程度相匹配的正常老年人(NC组),运用简易精神状态检查量表(MMSE)、蒙特利尔认知评估量表(MoCA)、临床痴呆评定量表(CDR)进行评定,将脑白质疏松组分为LA认知正常(CN,cognitive normal)组[LA(CN)组,n=11]、LA非痴呆型血管性认知功能障碍(VCIND,vascular cognitive impairment-non dementia)组[LA(VCIND)组,n=23].采集大脑静息态功能核磁共振(BOLD-fMRI)图像,进行功能网络建立和小世界属性分析.结果 以连接矩阵的稀疏度(sparsity)为阈值,在0.05～0.5范围内,三组受试者的δ值均＞1,均具有小世界属性.LA(CN)组及LA (VCIND)组的λ均低于正常老年人,即越接近于1.LA(CN)组γ均高于正常人;LA (VCIND)组γ均低于正常人.LA(CN)组δ均高于正常人;LA(VCIND)组δ均低于正常人.结论 LA患者大脑功能网络的小世界特性受损,与正常人相比,LA认知正常组小世界属性增强,而LA认知功能障碍组的小世界网络特性减低,表明LA患者的脑网络拓扑组织结构受损可能与认知障碍相关.
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基于静息态磁共振的轻型颅脑损伤患者脑小世界网络的研究
目的 利用静息态功能磁共振,构建脑功能网络,分析轻型颅脑损伤患者脑网络的小世界性.方法 搜集轻型颅脑损伤患者21例和健康对照16例,采集静息态功能磁共振数据,预处理后用AAL90和Dosenbachl60模板标记脑区,在0.01∶0.01∶0.50范围内,分别两两计算脑区间相关系数,构建N×N的矩阵,计算其小世界网络参数,并评估其小世界性.用双样本t检验判别两组受试者脑网络参数的差异.结果 在给定阈值内,轻型颅脑损伤患者和正常受试者的脑网络均符合小世界性,轻型颅脑损伤患者的全局效率(P90 ＜0.05,P160＜0.05)、局部效率(P90＜ 0.01,P160＜0.05)和平均连接度(P9o ＜0.05,P160 ＜0.05)显著增高.结论 轻型颅脑损伤患者的脑网络依然有小世界性,但脑网络的全局效率、局部效率和平均连接度均升高,可能为脑功能代偿所致.
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颅脑爆震伤病人恢复期脑网络的研究
目的 利用静息态功能磁共振构建脑网络,分析颅脑爆震伤病人慢性期脑网络的特点.方法 搜集颅脑爆震伤病人5例,健康对照10例,采集静息态功能磁共振数据,预处理后用AAL90模板标记脑区,计算脑区间相关系数,构建90x90的矩阵,评估其小世界性,并计算其网络参数.结果 颅脑爆震伤病人和正常受试者的脑网络均存在小世界性,颅脑爆震伤病人的局部效率和度显著降低(P＜0.05),而全局效率无统计学差异(P＞0.05).结论 颅脑爆震伤病人的脑网络依然有小世界性,但网络的局部效率和平均连接度均降低,可能预示着脑功能的潜在障碍.
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阿尔茨海默病患者大脑功能网络的改变
目的:本文的研究目的在于利用AD(Alzheimer's Disease)患者和健康对照组的静息态功能磁共振数据,结合复杂网络的理论去研究AD患者大脑功能网络拓扑参数的改变.方法:本研究收集10例AD患者和11例健康对照组的静息态功能磁共振数据,对采集到的数据首先进行预处理.按照AAL模板把每个被试的大脑分割为90个脑区,提取出每个脑区的时间序列.利用Pearson相关建立时间序列之间的相关关系,选取一个较宽泛的阈值范围把每个被试的邻接矩阵变为二值矩阵.然后计算每个被试网络的拓扑参数,并在组间进行平均.结果:研究结果表明与健康对照组相比,AD患者组的平均短路径变长,相配系数变大,同步性变弱.结论:这样的结果为AD患者的研究提供新的视角,并可能成为AD早期诊断的生物学标识.
关键词： 阿尔茨海默病(AD) 静息态功能磁共振 大脑功能网络 同配 同步 -
2型糖尿病脑病患者大脑功能磁共振网络小世界特性
目的:以伴有脑病的2型糖尿病患者为研究对象,检验其大脑功能网络是否具有小世界特性,并比较与正常人的差异是否有统计学意义.方法:采集17例糖尿病脑病患者与15例健康志愿者被试的功能磁共振数据,采用gretna软件包和spm8在matlab2010b平台上对数据进行预处理.利用解剖学自动标记模板将全脑划分为90个脑区,每个脑区代表1个节点,计算两两节点之间的Pearson相关系数,通过Fisher-z变换将90×90的矩阵变成Z矩阵.以矩阵稀疏度为阈值,将Z值转换为二值矩阵,矩阵稀疏度阈值取0.05～0.40,以0.01为步长,计算共16个阈值点上的小世界参数.结果:在0.05～0.40的网络稀疏度阈值范围内,糖尿病脑病组与正常对照组的γ、λ、σ、短路径长度均随阈值增大而减少,两组同时满足小世界网络特性.糖尿病脑病组与正常对照组相比,y、σ值变大,λ变小,并且糖尿病脑病组短路径长度变大,聚类系数变小,两组在整个阈值范围内的差异有统计学意义.结论:与正常对照组相比,糖尿病脑病患者脑网络虽然具有小世界特性,但与正常对照组相比发生了变化.
