睡眠剝奪對腦網(wǎng)絡(luò)的影響.pdf

1、睡眠不足是當前十分普遍的社會現(xiàn)象，對個人的健康、生活、工作一定的影響。研究者通過睡眠剝奪實驗研究發(fā)現(xiàn)：行為上人體的記憶、情緒、邏輯思考等認知功能受到睡眠的影響；生理上人腦部分皮層和皮下組織激活發(fā)生變化，已知影響有額頂控制區(qū)、顳葉區(qū)、海馬、杏仁核、中央溝、頂下角回等人腦組織。睡眠剝奪是一種控制被試睡眠時間的實驗手段。通過采集被試在睡眠剝奪下的fMRI數(shù)據(jù)，借助于工具包SPM8對fMRI數(shù)據(jù)進行頭動矯正，空間標準化，空間平滑預(yù)處理。結(jié)合AA

2、L模板（將人腦通過三位坐標抽象成不同的腦區(qū)，對應(yīng)于網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點）將人腦映射到116個腦區(qū)節(jié)點，得到各腦區(qū)節(jié)點的時間序列。采用皮爾森相關(guān)系數(shù)，生成腦網(wǎng)絡(luò)連接矩陣，功能連接范圍為[-1,1]，正連接表促進作用，負連接為抑制作用。實驗表明各腦區(qū)的連接強度大部分都處于增強狀態(tài)，少部分腦區(qū)節(jié)點的連接強度降低。而整體的網(wǎng)絡(luò)平均連接、正連接、負連接都比正常情況下要高，說明整體連接增強高于減弱。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴對于得到的連接矩陣，通過

3、不同閾值選取對網(wǎng)絡(luò)進行二值化處理，得到網(wǎng)絡(luò)的鄰接矩陣。結(jié)合復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)相關(guān)理論計算出各閾值下腦網(wǎng)絡(luò)的各網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，在睡眠剝奪下聚類系數(shù)、特征路徑長度、局部效率都顯著增強，而全局效率則是顯著減弱。特征路徑長度增強、全局效率的減弱說明腦區(qū)之間的協(xié)作能力整體降低，而聚類系數(shù)增強、局部效率增強表明人腦的局部加工效率增強；通過與隨機網(wǎng)絡(luò)對比，睡眠剝奪組與正常睡眠組的腦網(wǎng)絡(luò)都具有小世界網(wǎng)絡(luò)特性，睡眠剝奪下小世界網(wǎng)絡(luò)特性顯著增強；睡眠剝奪特征路徑長度顯著增

4、加，全局效率顯著降低，即便睡眠剝奪下腦網(wǎng)絡(luò)小世界特性增強，具有更強的聚類系數(shù)，以及更高局部效率，但在全局下腦區(qū)之間的協(xié)作能力降低，這有可能是腦網(wǎng)絡(luò)的一種“補償效應(yīng)”，增加部分腦區(qū)效率來應(yīng)對睡眠剝奪對整體腦絡(luò)的影響。⑵通過取網(wǎng)絡(luò)連接度在41％時，計算出網(wǎng)絡(luò)中各腦區(qū)節(jié)點點效率，發(fā)現(xiàn)在大腦腦區(qū)前扣帶和旁扣帶腦回、頂下緣角回、緣上回、尾狀核和丘腦顯著降低，而左顳中回、右顳中回、顯著增強。大腦腦區(qū)效率有增強也有減弱這說明睡眠剝奪并不只是負面的減弱

5、影響，相反在應(yīng)對睡眠剝奪的負面影響下，大腦有自己動態(tài)調(diào)節(jié)功能，通過激活增強某些腦區(qū)，以彌補睡眠剝奪的負面影響，即“補償效應(yīng)”。而對于小腦區(qū)域則是有11個腦區(qū)顯著變化，且都呈現(xiàn)降低。睡眠剝奪下對小腦腦區(qū)影響比較明顯，而小腦又主要負責人體平衡相關(guān)機能，睡眠剝奪對人體平衡功能影響顯著，從而影響我們?nèi)粘５男袨樯?。⑶鑒于睡眠不足的諸多影響，聯(lián)想到當前社會中對于酒駕，醉駕等危害人身安全的嚴重性。疲勞駕駛同樣對于人身安全造成，而睡眠不足也會十分容易

6、導(dǎo)致疲勞，影響人體平衡。通過多體素模式分析（MVPA）的思想，建立一套區(qū)分睡眠剝奪的方法，用于鑒別人體是否處于睡眠不足?；讷@得的被試腦網(wǎng)絡(luò)連接矩陣，取上三角矩陣作為分類特征，最后得到一個4005維的特征向量。通過主成分分析、線性判別分析算法進行降維，在主成分分析降維方法下聚類效果達到最優(yōu)。睡睡眠奪剝敏感性比特異性好。當選取185個功能連接特征時，MVPA達到最佳的泛化率，通過分析這個185個功能連接特征，發(fā)現(xiàn)這些功能連接主要分布于人腦