基于網(wǎng)絡(luò)分析方法研究珠心算訓(xùn)練對(duì)腦功能網(wǎng)絡(luò)的影響.pdf

1、大腦是人體最復(fù)雜的器官，是調(diào)節(jié)人類各種功能的中樞。研究人員利用各種方法認(rèn)識(shí)腦、保護(hù)腦、開發(fā)腦。近年來，人們發(fā)現(xiàn)腦區(qū)之間功能的整合與分化使腦存在特殊的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。而這種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與日常認(rèn)知能力息息相關(guān)，并且會(huì)隨著發(fā)展發(fā)育、疾病、訓(xùn)練而發(fā)生一定的改變。珠心算是一種基于視空間表征的計(jì)算方法。研究發(fā)現(xiàn)，珠心算訓(xùn)練不僅會(huì)影響人的認(rèn)知能力，并且會(huì)影響腦的功能和結(jié)構(gòu)。然而，現(xiàn)有的研究缺乏從腦網(wǎng)絡(luò)角度研究珠心算訓(xùn)練對(duì)腦神經(jīng)機(jī)制的影響，從而無法從全腦

2、整體角度和腦區(qū)之間的相互關(guān)系來了解珠心算的神經(jīng)機(jī)制。
　　本研究中，我們采用圖論理論，基于靜息態(tài)和任務(wù)態(tài)功能磁共振數(shù)據(jù)，探究珠心算訓(xùn)練對(duì)腦網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的影響。由于在兒童磁共振數(shù)據(jù)處理中，空間標(biāo)準(zhǔn)化步驟容易產(chǎn)生誤差，影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。因此，在實(shí)驗(yàn)中我們首先優(yōu)化磁共振處理步驟，希望能增強(qiáng)結(jié)果可靠性。在研究中：
　?。?）我們構(gòu)建了基于實(shí)驗(yàn)樣本的兒童腦模板，檢驗(yàn)兒童模板對(duì)于磁共振結(jié)果可靠性的影響。我們發(fā)現(xiàn)，即使實(shí)驗(yàn)樣本量較小，構(gòu)建的腦

3、模板依然可以降低空間標(biāo)準(zhǔn)化帶來的誤差。同時(shí)，在統(tǒng)計(jì)分析中，將個(gè)體空間與模板空間的差異作為協(xié)變量進(jìn)行相應(yīng)的矯正，可以降低這種差異對(duì)統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)的影響，達(dá)到增強(qiáng)統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)的敏感性的目的。所以，作為整個(gè)研究的基礎(chǔ)，在之后的研究中我們均構(gòu)建了符合被試信息的模板。
　　之后，我們?cè)O(shè)計(jì)了三個(gè)子實(shí)驗(yàn)研究珠心算訓(xùn)練對(duì)腦功能網(wǎng)絡(luò)的影響，我們發(fā)現(xiàn)：
　?。?）視空間策略的廣泛運(yùn)用會(huì)增強(qiáng)相關(guān)腦區(qū)與其它腦區(qū)之間的聯(lián)系，增強(qiáng)這些腦區(qū)處理信息效率，并提升相應(yīng)

4、腦區(qū)在腦功能網(wǎng)絡(luò)中的重要性。這些腦區(qū)包括右側(cè)前扣帶回、右側(cè)頂下小葉和右側(cè)眶內(nèi)額上回。
　　（3）不同腦區(qū)之間聯(lián)系的緊密程度是不同的，并以不同的子網(wǎng)絡(luò)形式存在，不同認(rèn)知能力相關(guān)的子網(wǎng)絡(luò)組成了全腦功能網(wǎng)絡(luò)。本研究發(fā)現(xiàn)，珠心算訓(xùn)練會(huì)促進(jìn)腦網(wǎng)絡(luò)中子網(wǎng)絡(luò)的功能分化，增加子網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)部連接，降低子網(wǎng)絡(luò)間的連接。同時(shí)，珠心算訓(xùn)練對(duì)不同子網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)也存在不同的影響，例如提升視覺網(wǎng)絡(luò)平均局部效率，而降低運(yùn)動(dòng)感知覺網(wǎng)絡(luò)的平均參與系數(shù)。我們推測(cè)這些網(wǎng)

5、絡(luò)結(jié)構(gòu)的變化與視空間策略在珠心算訓(xùn)練中的廣泛運(yùn)用密切相關(guān)，訓(xùn)練促使這些網(wǎng)絡(luò)能更獨(dú)立、更有效地處理信息。
　　（4）此前研究發(fā)現(xiàn)訓(xùn)練與高級(jí)認(rèn)知能力之間存在廣泛的遷移效應(yīng)?；趫?zhí)行功能任務(wù)，我們發(fā)現(xiàn)珠心算訓(xùn)練會(huì)增強(qiáng)訓(xùn)練者的行為績(jī)效。腦網(wǎng)絡(luò)分析發(fā)現(xiàn)，在執(zhí)行功能相關(guān)任務(wù)中，珠心算訓(xùn)練者的額頂網(wǎng)絡(luò)的功能連接強(qiáng)度顯著的大于對(duì)照組。珠心算訓(xùn)練不僅影響靜息態(tài)下腦網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，同樣會(huì)影響特定任務(wù)態(tài)下的腦連接屬性。我們推測(cè)，在珠心算訓(xùn)練中，視空間策略的廣