旁海馬組織腦網(wǎng)絡(luò)圖譜研究.pdf

1、旁海馬組織位于內(nèi)側(cè)顳葉，是連接海馬和大腦新皮層的重要通道。旁海馬參與很多重要的認(rèn)知功能，比如長時記憶、工作記憶以及感知。由于旁海馬參與功能的重要性和復(fù)雜性，正確識別人類活體大腦的旁海馬解剖組織結(jié)構(gòu)是我們深刻認(rèn)識旁海馬功能的主要障礙之一。
　　但是，目前缺少一個適用于神經(jīng)影像學(xué)研究的精細(xì)并且正確的旁海馬組織圖譜。目前常用的大腦圖譜總是粗糙的描述這個區(qū)域，比如AAL模板、FreeSurfer模板等。這些圖譜最大的問題是與細(xì)胞構(gòu)筑研究并

2、不一致。因此，目前對于旁海馬功能的研究只能基于旁海馬傳統(tǒng)解剖定義框架在結(jié)構(gòu)磁共振像上通過手工勾取感興趣區(qū)的方式進(jìn)行。基于細(xì)胞構(gòu)筑的傳統(tǒng)解剖定義旁海馬組織具有三個亞區(qū)，分別是內(nèi)嗅皮質(zhì)(ERC)、嗅周皮質(zhì)(PRC)和旁海馬皮質(zhì)(PHC)。但是這樣的旁海馬組織解剖區(qū)分也是不精細(xì)的，在嗅周皮質(zhì)或者旁海馬皮質(zhì)之間可能存在功能異質(zhì)性的亞區(qū)。因此，本文使用基于白質(zhì)纖維束結(jié)構(gòu)連接模式分區(qū)的方法對旁海馬進(jìn)行劃分，得到了適用于影像學(xué)研究的精細(xì)旁海馬組織腦網(wǎng)

3、絡(luò)圖譜。
　　由于旁海馬組織是記憶網(wǎng)絡(luò)的核心腦區(qū)，并且影響多種神經(jīng)疾病，特別是阿爾茲海默癥（AD）。在此研究中，我們利用T1結(jié)構(gòu)加權(quán)像和靜息態(tài)功能磁共振成像來研究旁海馬組織腦網(wǎng)絡(luò)圖譜各亞區(qū)在AD/MCI數(shù)據(jù)中的結(jié)構(gòu)改變和腦網(wǎng)絡(luò)異常表征。大量研究表明APOE4基因是AD重要的風(fēng)險基因，因此我們還通過靜息態(tài)功能磁共振成像研究了基于旁海馬腦網(wǎng)絡(luò)圖譜的APOE4基因功能連接腦網(wǎng)絡(luò)表征。本文的主要成果如下：
　　1、我們根據(jù)彌散張量成

4、像數(shù)據(jù)，通過基于白質(zhì)纖維束結(jié)構(gòu)連接模式分區(qū)的方法在兩個不同分辨率、不同人種的獨立樣本上一致性的把旁海馬組織細(xì)分為四個亞區(qū)。根據(jù)在分區(qū)結(jié)果拓?fù)浞植贾械目缥锓N相似性，參考猴腦圖譜在旁海馬區(qū)的命名，我們將這四個亞區(qū)命名為：頭端嗅周皮質(zhì)（PRCr）、尾部嗅周皮質(zhì)（PRCc）、旁海馬皮質(zhì)（PHC）和內(nèi)嗅皮質(zhì)（ERC）。特別地，PRCr、PRCc和PHC這三個亞區(qū)構(gòu)成了傳統(tǒng)旁海馬解剖定義的海馬旁回（PHG）。這是人類第一個適用于影像學(xué)研究的精細(xì)旁海

5、馬組織圖譜。在進(jìn)一步的研究中，我們通過彌散張量成像數(shù)據(jù)和靜息態(tài)功能磁共振數(shù)據(jù)對得到的旁海馬組織腦網(wǎng)絡(luò)圖譜四個亞區(qū)進(jìn)行了結(jié)構(gòu)連接和功能連接分析。結(jié)構(gòu)連接和功能連接結(jié)果一致的表明PRCr是前顳葉記憶系統(tǒng)的核心節(jié)點，PHC是后內(nèi)側(cè)記憶系統(tǒng)的核心節(jié)點，而PRCc整合了前顳葉和后內(nèi)側(cè)記憶系統(tǒng)。同時我們也發(fā)現(xiàn)ERC是海馬旁回三個亞區(qū)與海馬進(jìn)行連接的重要通道。這些結(jié)果使得我們拓展了目前經(jīng)典的內(nèi)側(cè)顳葉記憶系統(tǒng)模型和記憶引導(dǎo)行為的雙皮層網(wǎng)絡(luò)模型。

6、　　2、我們通過T1結(jié)構(gòu)加權(quán)像和靜息態(tài)功能磁共振數(shù)據(jù)研究最新得到的旁海馬圖譜四個亞區(qū)在兩個中心AD/MCI數(shù)據(jù)上可重復(fù)的結(jié)構(gòu)萎縮模式和功能連接異常模式。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)ERC和PRCr兩個亞區(qū)從健康被試到MCI到AD灰質(zhì)體積呈現(xiàn)顯著減少趨勢，也與AD疾病最早在這兩個亞區(qū)發(fā)生組織病理學(xué)病變結(jié)論吻合。另外我們發(fā)現(xiàn)PHC亞區(qū)在健康被試與AD之間的灰質(zhì)體積差異并不是十分顯著，這表明旁海馬各亞區(qū)在AD/MCI數(shù)據(jù)中的萎縮模式是不同的。在進(jìn)一步的各亞區(qū)

7、功能連接異常網(wǎng)絡(luò)分析中，我們發(fā)現(xiàn)旁海馬各亞區(qū)受到AD疾病影響的腦區(qū)都是屬于默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)。特別地，我們發(fā)現(xiàn)PRCr、PRCc和PHC三個亞區(qū)在后扣帶功能連接受影響的亞區(qū)不同，這與后扣帶是全腦幾個大尺度網(wǎng)絡(luò)的回聲，后扣帶的亞區(qū)分別對應(yīng)一個大腦的大尺度網(wǎng)絡(luò)這一模型吻合。最后，我們將旁海馬各亞區(qū)的結(jié)構(gòu)和功能連接受AD/MCI疾病影響結(jié)構(gòu)與以整個旁海馬為種子點受疾病影響結(jié)構(gòu)進(jìn)行比較發(fā)現(xiàn)，不論是在結(jié)構(gòu)還是功能連接結(jié)果中以整個旁海馬為種子點的結(jié)果綜合了所

8、有亞區(qū)受影響的結(jié)果，是旁海馬各亞區(qū)受疾病影響結(jié)果的一個合集，但是沒有體現(xiàn)出各個亞區(qū)之間的差異和區(qū)別，對于疾病的研究不夠精準(zhǔn)。這一結(jié)果表示了我們需要對大的腦區(qū)進(jìn)行功能特異性亞區(qū)劃分，也在疾病研究層面體現(xiàn)了我們分區(qū)的意義和必要性。
　　3、我們利用靜息態(tài)核磁共振數(shù)據(jù)研究了旁海馬腦網(wǎng)絡(luò)圖譜四個亞區(qū)受APOE4基因影響的全腦功能連接模式。我們發(fā)現(xiàn)PRCr受APOE4基因影響的腦區(qū)主要屬于前顳葉系統(tǒng)，PHC受APOE4基因影響的腦區(qū)主要屬于