静息态fMRI观察遗忘型轻度认知障碍患者长-短程功能连接

目的 分析遗忘型轻度认知障碍（aMCI）患者长、短程功能连接的变化。方法 采集37例aMCI患者（aMCI组）和40名认知功能正常志愿者（对照组）的静息态fMRI数据,以GRETNA软件自动计算完成全脑长程和短程功能连接,比较2组间差异。结果 与对照组比较,aMCI组长程功能连接减低的脑区主要位于双侧楔前叶/中后扣带回、右侧中央沟盖,长程功能连接增强的脑区主要分布于双侧中央前回、左侧颞极/颞中回、左侧直回、右侧眶内额上回、左侧眶内额下回;其短程功能连接减低脑区位于左侧岛叶,短程功能连接增强脑区主要包括左侧颞极/颞上回、左侧颞中回、左侧直回、左侧眶内额下回、右侧海马、右侧颞上回、右侧额中回、右侧辅助运动区及左侧中央后回/楔前叶。结论 aMCI组患者脑长、短程功能连接模式均有所改变,有助于理解aMCI患者脑网络改变的病理生理机制。     

吸烟者静息态fMRI脑功能连接研究

目的 采用静息态fMRI分数低频振幅技术（fALFF）及功能连接方法分析吸烟者脑功能活动。方法 收集53名吸烟者（吸烟组）和53名不吸烟者（对照组）的静息态fMRI资料,并将吸烟组分为少量吸烟亚组与大量吸烟亚组、轻度成瘾亚组与重度成瘾亚组,计算受检者fALFF值,观察2组及不同亚组间fALFF值、全脑功能连接差异。结果 与对照组相比,吸烟组左侧边缘叶等脑区fALFF值增加,右侧颞上回等脑区fALFF值下降;与少量吸烟亚组相比,大量吸烟亚组右侧颞上回等脑区fALFF值升高,双侧边缘叶等脑区fALFF值下降;与轻度成瘾亚组相比,重度成瘾亚组双侧额中回等脑区fALFF值增加,左侧边缘叶等脑区fALFF值下降。吸烟组较对照组可见多发功能连接增强和减低的脑区。结论 吸烟者与成瘾相关脑区活动增强、情绪控制脑区活动减弱,且部分脑区活动改变与吸烟量及烟瘾程度有关。     

复发性孤立性视神经炎患者初级视觉皮层功能连接的静息态fMRI

目的 采用静息态功能磁共振成像（rs-fMRI）技术,观察复发性孤立性视神经炎（RION）患者初级视觉皮层（V1）与全脑功能连接的改变。方法 收集45例RION患者（RION组）及45名年龄、性别相匹配的健康志愿者（正常对照组）的临床资料,并行常规头部MRI及rs-fMRI,选取V1为种子点,采用统计参数图5（SPM5）分析其与全脑的功能连接,比较两组数据的差异,并将RION组功能连接异常的脑区与其视力、病程及认知功能评分（PASAT）进行相关性分析。结果 与正常对照组相比,RION组左侧额中回、双侧枕叶舌回、右侧颞中回及右侧顶下小叶与V1的功能连接明显减低;双侧楔前叶、右侧额前回、左侧顶下小叶及右侧岛叶与V1的功能连接明显增强,且差异均有统计学意义（P均<0.01）。右侧顶下小叶及右侧额前回的功能连接异常与PASAT评分呈正相关;左侧额中回的功能连接异常与患者视力呈正相关。结论 rs-fMRI可检测出RION患者与V1区功能连接异常的脑区,并且显示与视力、病程及认知功能评分相关的脑区,可为临床探索RION功能连接异常提供客观依据。     

静息态fMRI观察轻、中度阿尔茨海默病患者脑区功能连接异常

目的 探讨轻、中度阿尔茨海默病（AD）患者全脑功能连接改变及差异。方法 对轻、中度AD患者（轻、中度AD组,各25例）及25名健康体检者（对照组,25名）行静息态fMRI。计算全脑116个脑区的功能连接,以单因素方差分析3组功能连接的差异,采用双样本t检验比较2组间功能连接对的差异。结果 与轻度AD组比较,中度AD组小脑内部及后扣带回与颞叶海马等的功能连接减低,双侧海马间、后扣带回与内侧眶部额上回等脑区功能连接增加。与对照组比较,轻度AD组双侧海马间、小脑蚓部间功能连接增加,后扣带回与颞部海马、眶部额中回及背外侧额上回等脑区功能连接减低;中度AD组表现为小脑内部以及后扣带回与颞部海马、眶部额中回等脑区功能连接减低,后扣带回与内侧眶部额上回以及双侧海马等脑区功能连接增加（P均< 0.05）。结论 中度与轻度AD患者脑功能连接异常存在差异,包括小脑内、双侧海马间连接异常,后扣带回连接减低以及微弱代偿。     

静息态功能磁共振成像评价原发性闭角型青光眼患者脑部局部一致性

目的 采用静息态功能磁共振成像(rs-fMRI)评价原发性闭角型青光眼(PACG)患者脑部局部一致性(ReHo)的改变。方法 对40例PACG患者(PACG组)及40名健康志愿者(对照组)进行rs-fMRI,计算全脑ReHo值,并进行统计学分析。结果 与对照组比较,PACG组右侧梭状回、左侧枕中回、左侧枕下回、左侧颞中回、双侧中央前回、左侧中央后回、左侧顶上小叶、左侧中央旁小叶的ReHo值均减低(P均<0.05);双侧小脑后叶、右侧额上回的ReHo值均增加(P均<0.05)。右侧梭状回、左侧枕中回ReHo值与视网膜纤维层厚度均呈正相关(r=0.452、0.472,P均<0.05)。右侧额上回ReHo值与视力呈负相关(r=-0.443,P=0.004)。结论 PACG患者存在视觉、感觉运动、情绪认知处理多个脑区自发性脑活动异常,且多个脑区ReHo值的改变与PACG疾病严重程度相关。     

基于静息态功能连接模式的正常人脑扣带皮层亚区划分

基于静息态功能连接(rsFC)模式对正常人脑扣带皮层进行亚区划分,并分析不同亚区的功能连接模式。方法 收集47名右利手健康志愿者。采集结构磁共振图像及静息态功能磁共振图像。在蒙特利尔脑研究所标准空间勾画扣带皮层ROI。基于个体计算ROI中每个体素与全脑其他体素时间序列的Pearson线性相关系数,得到互相关矩阵,采用K-均值聚类算法自动聚类。采用交互验证的方法选择合适分割数。最终计算最大概率图谱。通过单样本t检验确定与每个亚区具有正功能连接的脑区。结果 扣带皮层被分为6个亚区:前扣带皮层、背侧中前扣带皮层、腹侧中前扣带皮层、中后扣带皮层、背侧后扣带皮层及腹侧后扣带皮层亚区。每个亚区有特异的静息态功能连接模式。结论 人脑扣带皮层依据不同的静息态功能连接模式分为6个亚区,每个亚区分属不同的脑功能网络,参与不同的功能。     

fMRI分析非临床抑郁大学生杏仁核及海马静息态功能连接的改变

目的 分析非临床抑郁症状(nCDSs)被试杏仁核及海马静息态功能连接的特征。方法 采用贝克抑郁量表(BDI)对1105名大学生进行抑郁症状评估,对其中17例符合nCDSs的被试(nCDSs组)及20名对照组被试进行静息态fMRI检查。以双侧杏仁核及海马为种子点,分别对全脑进行基于体素的rsFC分析,比较两组间的rsFC差异,并与nCDSs者的BDI评分进行相关分析。结果 与对照组比较,nCDSs组以双侧杏仁核为种子点,右侧眶额叶内侧面rsFC均增强;以左侧海马为种子点,右侧枕叶舌回、双侧额叶直回及左侧楔前叶rsFC增强;以右侧海马为种子点,右侧小脑后叶、右侧枕叶舌回、双侧额叶直回、左侧楔前叶及左侧中央旁小叶rsFC增强。nCDSs被试双侧杏仁核及海马rsFC改变与BDI评分无相关性(P>0.05)。结论 nCDSs被试杏仁核及海马的rsFC存在异常,可能在nCDSs的病理机制中发挥重要作用。     

2型糖尿病患者眶额皮层相关功能连接的功能MRI研究

目的探索2型糖尿病对眶额皮层与其它脑区之间的相关功能连接是否存在异常。材料与方法对27名不伴有脑血管病变影像征象的2型糖尿病患者及21名正常志愿者进行常规MRI及静息态功能MRI扫描,计算双侧眶额皮层与全脑其它体素间的功能连接值,并进行组间比较,选取组间具有显著差异的脑区,并计算其功能连接的平均值,与临床指标做相关性分析。结果与正常对照组相比,2型糖尿病患者左侧眶额皮层内侧后部与左侧中脑、右侧下丘脑、双侧丘脑的功能连接强度显著减低。其中2型糖尿病患者左侧眶额皮层内侧后部与左侧中脑之间的功能连接平均值与空腹血糖值存在正相关(t=2.3727,P=0.028)。结论 2型糖尿病患者眶额皮层与多个脑区的功能连接存在异常,其中左侧眶额皮层内侧后部与左侧中脑之间的功能连接异常与血糖控制的好坏程度相关。说明2型糖尿病可能损伤了奖赏系统的相关通路,从而导致摄食紊乱。     

颞叶癫痫患者静息态fMRI功能连接强度的研究

目的采用基于全脑体素水平的静息态功能磁共振成像(restingstate functional magnetic resonance imaging,rs-f MRI)功能连接强度(functional connectivity strength,FCS)方法分析颞叶癫痫(temporal lobe epilepsy,TLE)患者脑网络水平改变。材料与方法对30例TLE患者(TLE组)和27名年龄、性别和受教育程度相匹配的健康志愿者(正常对照组)进行rs-f MRI数据采集及行为学测评。对rs-f MRI数据后处理,得到全脑FCS图。两组被试间年龄、受教育年限等各项临床基本资料以及各项神经心理学测评结果的差异采用双样本t检验进行比较,两组间性别的差异采用卡方检验进行比较。采用一般线性模型比较TLE组与正常对照组全脑FCS的差异。采用线性相关分析评价组间差异脑区的FCS值与行为学评分的关系。结果与正常对照组相比,TLE组在左侧颞上回、右侧颞上回、右侧额上回以及右侧额中回等脑区FCS值显著减低(P0.05,错误发现率法校正)。TLE患者贝克抑郁自评量表评分与右侧额上回FCS值呈负相关(r=-0.433,P=0.024);特质焦虑问卷评分与左侧颞上回FCS呈负相关(r=-0.434,P=0.024)。结论本研究发现TLE患者多个脑区的全脑功能连接强度明显降低,有助于进一步揭示颞叶癫痫发病的神经机制。     

静息态fMRI观察基于中国人脑模板的慢性失眠患者岛叶功能连接

目的 利用功能连接分析方法观察慢性失眠（CI）患者静息状态下岛叶功能整合的改变。方法 对22例CI患者（CI组）及23名健康志愿者（对照组）进行静息态fMRI,以基于中国人脑建立的模板（Chinese2020）进行空间标准化,以双侧岛叶为ROI,与全脑其他体素进行功能连接分析,获得2组间功能连接有差异脑区,并分析异常功能连接脑区与临床资料的相关性。结果 与对照组相比,CI组患者与右侧岛叶功能连接增强的脑区包括双侧海马、双侧海马旁回、双侧额中回、右侧颞中回、右侧中央前回、左侧颞下回、左侧梭状回及左侧小脑后叶（P均<0.05,体素簇个数 ≥ 10个,AlphaSim校正）,与左侧岛叶功能连接增强的脑区包括双侧海马、双侧海马旁回、左侧颞下回、左侧梭状回、左侧小脑后叶及右侧小脑前叶（P均<0.05,体素簇个数 ≥ 10个,AlphaSim校正）。CI组瞬时记忆评分与右侧岛叶-右侧海马、右侧岛叶-左侧海马、左侧岛叶-右侧海马及左侧岛叶-左侧海马的功能连接强度呈正相关（r=0.580、0.668、0.454、0.562,P均<0.05）。结论 CI患者双侧岛叶与多个脑区存在功能连接异常,为理解CI患者存在情绪调节、认知障碍、日间功能障碍及记忆功能受损的机制提供了影像学依据。     

Functional connectivity mapping of the human precuneus by resting state fMRI

Precuneus responds to a wide range of cognitive processes. Here, we examined how the patterns of resting state connectivity may define functional subregions in the precuneus. Using a K-means algorithm to cluster the whole-brain “correlograms” of the precuneus in 225 adult individuals, we corroborated the dorsal-anterior, dorsal-posterior, and ventral subregions, each involved in spatially guided behaviors, mental imagery, and episodic memory as well as self-related processing, with the ventral precuneus being part of the default mode network, as described extensively in earlier work. Furthermore, we showed that the lateral/medial volumes of dorsal anterior and dorsal posterior precuneus are each connected with areas of motor execution/attention and motor/visual imagery, respectively. Compared to the ventral precuneus, the dorsal precuneus showed greater connectivity with occipital and posterior parietal cortices, but less connectivity with the medial superior frontal and orbitofrontal gyri, anterior cingulate cortex as well as the parahippocampus. Compared to dorsal-posterior and ventral precuneus, the dorsal-anterior precuneus showed greater connectivity with the somatomotor cortex, as well as the insula, supramarginal, Heschl's, and superior temporal gyri, but less connectivity with the angular gyrus. Compared to ventral and dorsal-anterior precuneus, dorsal-posterior precuneus showed greater connectivity with the middle frontal gyrus. Notably, the precuneus as a whole has negative connectivity with the amygdala and the lateral and inferior orbital frontal gyri. Finally, men and women differed in the connectivity of precuneus. Men and women each showed greater connectivity with the dorsal precuneus in the cuneus and medial thalamus, respectively. Women also showed greater connectivity with ventral precuneus in the hippocampus/parahippocampus, middle/anterior cingulate gyrus, and middle occipital gyrus, compared to men. Taken together, these new findings may provide a useful platform upon which to further investigate sex-specific functional neuroanatomy of the precuneus and to elucidate the pathology of many neurological illnesses.     

基于静息态功能连接的杏仁核谱聚类研究

目的研究根据全脑各体素的功能连接模式的相似性,以谱聚类的方式对杏仁核脑区进行分割的可行性。材料与方法通过静息态功能成像,根据特定脑区内各体素全脑功能连接模式的相似性,以谱聚类对杏仁核脑区进行分割。结果右侧中央内侧核(centromedial,CM)亚区分割结果与图谱最接近,右侧浅表核(superficial,SF)脑区亚区与谱图相似度较低。聚类组的稳定性分析结果显示在信噪比大于70 db的情况下,各子区都保持了近乎与没有加入噪声的结果100%的相似性,在10 db的低信噪比下各区皮尔森相关系数也能保持0.7左右。结论本研究的聚类结果和julich图谱具有高度一致性,表明这一方法在可行性、稳定性和抗干扰性方面也取得了满意结果,相对于传统手动分割方法,本研究的聚类方法简单、高效、可重复性高。     

静息态功能磁共振成像观察复发-缓解型多发性硬化壳核功能连接改变

目的 运用fMRI评价复发-缓解型多发性硬化（RRMS）患者静息状态下双侧壳核与全脑功能连接的改变。方法 以20例RRMS患者（RRMS组）及20名健康志愿者（正常对照组）的双侧壳核为ROI进行全脑功能连接分析,并观察其与临床评估参数之间的相关性。结果 与正常对照组相比,RRMS组左侧壳核功能连接增强区域包括左侧额中回、右侧额下回、左侧顶下小叶,减弱区域包括双侧边缘叶、左侧海马旁回、左侧颞中回;右侧壳核功能连接减弱区域包括左侧额上回、左侧颞下回、左侧边缘叶;双侧壳核异常功能连接区域与病程及扩展残疾量表评分、进步式听觉累加测试评分之间均未见明显相关性（P均>0.05）。结论 RRMS患者壳核与全脑功能连接存在异常,其功能连接改变可能是临床常见运动及认知功能障碍的原因之一。     

Resting state fMRI reveals increased subthalamic nucleus-motor cortex connectivity in Parkinson's disease

Parkinson's disease (PD) is associated with abnormal hypersynchronicity in basal ganglia-thalamo-cortical loops. The clinical effectiveness of subthalamic nucleus (STN) high frequency stimulation indicates a crucial role of this nucleus within the affected motor networks in PD. Here we investigate alterations in the functional connectivity (FC) profile of the STN using resting state BOLD correlations on a voxel-by-voxel basis in functional magnetic resonance imaging (fMRI). We compared early stage PD patients (n=31) during the medication-off state with healthy controls (n=44). The analysis revealed increased FC between the STN and cortical motor areas (BA 4 and 6) in PD patients in accordance with electrophysiological studies. Moreover, FC analysis of the primary motor cortex (M1) hand area revealed that the FC increase was primarily found in the STN area within the basal ganglia. These findings are in good agreement with recent experimental data, suggesting that an increased STN-motor cortex synchronicity mediated via the so called hyperdirect motor cortex-subthalamic pathway might play a fundamental role in the pathophysiology of PD. An additional subgroup analysis was performed according to the presence (n=16) or absence (n=15) of tremor in patients. Compared to healthy controls tremor patients showed increased STN FC specifically in the hand area of M1 and the primary sensory cortex. In non-tremor patients, increased FC values were also found between the STN and midline cortical motor areas including the SMA. Taken together our results underline the importance of the STN as a key node for the modulation of BG-cortical motor network activity in PD patients.     

静息态fMRI观察孤独症大脑功能网络

目的 观察孤独症患者和正常人全脑功能网络的差异。方法 将30例孤独症患者和30名正常人分为两组,行静息态fMRI采集,数据进行预处理,利用自动解剖标记模板分割大脑区域,提取时间序列信号,计算脑区间的相关性。基于复杂网络理论计算各种图论指标。对两组指标进行统计分析。结果 孤独症患者全脑功能网络拓扑属性显著改变,聚类性显著降低,最短路径长度缩短;同时整体效率显著升高,局部效率/模块化和中介中心性降低。结论 与正常人相比,孤独症患者全脑网络功能整合能力升高,而功能分离能力所下降;全脑网络异常有助于理解孤独症患者脑功能障碍。     

A weighted-RV method to detect fine-scale functional connectivity during resting state

During the resting state, in the absence of external stimuli or goal-directed mental tasks, some functionally related discrete regions of the brain show complex low-frequency fluctuations in the blood oxygenation level dependent signal. Here we developed a novel ROI-based multivariate statistical framework to obtain the fine-grained patterns of functionally specialized brain networks in the resting state. Under this framework, the weighted-RV method is proposed and used to detect the spatial fine-scale patterns of functional connectivity. This approach overcomes several major problems of the traditional resting-state data analysis methods such as Pearson correlation and linear regression analysis. By using simulation and real fMRI experiment, we have found that the weighted-RV method is shown to be more sensitive in detecting the fine-scale based low-frequency connectivity even at a very low functional contrast-to-noise ratio (CNR), and this method can achieve much better performance in mapping the fine-grained patterns of functionally specialized brain networks compared to the traditional methods.     

弥散张量成像评估不同类型原发性闭角型青光眼视神经纤维通路变化

目的 采用弥散张量成像（DTI）观察原发性闭角型青光眼（PACG）视神经纤维通路变化,分析其与临床分期的相关性。方法 对25例慢性原发性闭角型青光眼（CPACG,A组,50眼）、17例急性闭角型青光眼（APACG,B组,34眼）患者及8名健康对照者（C组,16眼）采集眼部DTI;PACG临床分期0期7眼、1期33眼、2期9眼、3期12眼、4期16眼、5期7眼。比较3组间视神经及视放射区各向异性（FA）和平均弥散率（MD）的差异,以及0期青光眼与C组DTI参数的差异,分析CPACG及APACG的DTI参数与青光眼临床分期的相关性。结果 与C组比较,A、B组视神经及视放射区FA降低、MD升高（P均<0.05）,A、B组间DTI参数差异无统计学意义（P均>0.05）。CPACG视神经、视放射区FA与临床分期呈负相关（r=-0.286、-0.284,P均<0.05）;APACG组DTI参数与临床分期无明显相关（P均>0.05）。0期青光眼视神经及视放射区FA较C组降低（P均<0.01）。结论 DTI有助于早期诊断青光眼;急、慢性PACG均存在不同程度视神经纤维通路损伤,CPACG视神经、视放射区FA与临床分期呈负相关,而APACG急性发作期的DTI参数与临床分期无明显相关。     

功能磁共振图像预处理全脑平均信号对静息态网络连接性的影响

目的探讨静息状态功能磁共振数据预处理步骤中去除与非去除全脑平均信号对功能网络连接性的影响。材料与方法 23例健康受试者接受静息状态功能磁共振成像;以后扣带回(posterior cingulate cortex,PCC)及前额叶背外侧区(dorsal lateral prefrontal cortex,d LPFC)分别为种子区,用时程相关分析方法分别获取默认网络及执行网络以及其负相关网络;在其他图像预处理条件一致的情况下,计算去除与非去除全脑平均信号时功能网络连接性在组内特征,及配对双样本t检验的统计学差异。结果以PCC、d LPFC为种子区的组内分析显示能定位默认网络及执行网络,并能获得其负相关网络;经Alphasim校正的P0.005统计阈值下的配对t检验发现,非去除较去除全脑平均信号的PCC、d LPFC正相关网络连接性在全脑水平显著增强。结论本研究证明了去除与非去除全脑平均信号两种模式预处理产生不同的脑网络特征,非去除全脑平均信号导致全脑功能连接性向正相关偏移。所以在体素水平的脑网络分析中,全脑平均信号的预处理问题应给予足够重视,建议在国内的相关磁共振脑功能连接分析研究中同时展示去除与非去除全脑平均信号的结果。     

fMRI resting state networks define distinct modes of long-distance interactions in the human brain

Functional magnetic resonance imaging (fMRI) studies of the human brain have suggested that low-frequency fluctuations in resting fMRI data collected using blood oxygen level dependent (BOLD) contrast correspond to functionally relevant resting state networks (RSNs). Whether the fluctuations of resting fMRI signal in RSNs are a direct consequence of neocortical neuronal activity or are low-frequency artifacts due to other physiological processes (e.g., autonomically driven fluctuations in cerebral blood flow) is uncertain. In order to investigate further these fluctuations, we have characterized their spatial and temporal properties using probabilistic independent component analysis (PICA), a robust approach to RSN identification. Here, we provide evidence that: i. RSNs are not caused by signal artifacts due to low sampling rate (aliasing); ii. they are localized primarily to the cerebral cortex; iii. similar RSNs also can be identified in perfusion fMRI data; and iv. at least 5 distinct RSN patterns are reproducible across different subjects. The RSNs appear to reflect "default" interactions related to functional networks related to those recruited by specific types of cognitive processes. RSNs are a major source of non-modeled signal in BOLD fMRI data, so a full understanding of their dynamics will improve the interpretation of functional brain imaging studies more generally. Because RSNs reflect interactions in cognitively relevant functional networks, they offer a new approach to the characterization of state changes with pathology and the effects of drugs.