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

1、大腦是人體最復雜的器官，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識腦、保護腦、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)拓撲結(jié)構(gòu)。而這種網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)與日常認知能力息息相關(guān)，并且會隨著發(fā)展發(fā)育、疾病、訓練而發(fā)生一定的改變。珠心算是一種基于視空間表征的計算方法。研究發(fā)現(xiàn)，珠心算訓練不僅會影響人的認知能力，并且會影響腦的功能和結(jié)構(gòu)。然而，現(xiàn)有的研究缺乏從腦網(wǎng)絡(luò)角度研究珠心算訓練對腦神經(jīng)機制的影響，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)，探究珠心算訓練對腦網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)的影響。由于在兒童磁共振數(shù)據(jù)處理中，空間標準化步驟容易產(chǎn)生誤差，影響實驗結(jié)果。因此，在實驗中我們首先優(yōu)化磁共振處理步驟，希望能增強結(jié)果可靠性。在研究中：
　?。?）我們構(gòu)建了基于實驗樣本的兒童腦模板，檢驗兒童模板對于磁共振結(jié)果可靠性的影響。我們發(fā)現(xiàn)，即使實驗樣本量較小，構(gòu)建的腦

3、模板依然可以降低空間標準化帶來的誤差。同時，在統(tǒng)計分析中，將個體空間與模板空間的差異作為協(xié)變量進行相應(yīng)的矯正，可以降低這種差異對統(tǒng)計檢驗的影響，達到增強統(tǒng)計檢驗的敏感性的目的。所以，作為整個研究的基礎(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，我們設(shè)計了三個子實驗研究珠心算訓練對腦功能網(wǎng)絡(luò)的影響，我們發(fā)現(xiàn)：
　　（2）視空間策略的廣泛運用會增強相關(guān)腦區(qū)與其它腦區(qū)之間的聯(lián)系，增強這些腦區(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)，珠心算訓練會促進腦網(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，珠心算訓練對不同子網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(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，而降低運動感知覺網(wǎng)絡(luò)的平均參與系數(shù)。我們推測這些網(wǎng)

5、絡(luò)結(jié)構(gòu)的變化與視空間策略在珠心算訓練中的廣泛運用密切相關(guān)，訓練促使這些網(wǎng)絡(luò)能更獨立、更有效地處理信息。
　?。?）此前研究發(fā)現(xiàn)訓練與高級認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)珠心算訓練會增強訓練者的行為績效。腦網(wǎng)絡(luò)分析發(fā)現(xiàn)，在執(zhí)行功能相關(guān)任務(wù)中，珠心算訓練者的額頂網(wǎng)絡(luò)的功能連接強度顯著的大于對照組。珠心算訓練不僅影響靜息態(tài)下腦網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，同樣會影響特定任務(wù)態(tài)下的腦連接屬性。我們推測，在珠心算訓練中，視空間策略的廣