遗忘型轻度认知障碍患者扣带回功能连接的改变

遗忘型轻度认知障碍患者扣带回功能连接的改变

默认，网络是连接网络的功能，可以监控内部环境的变化，自动收集外部环境的信息，并进行加工和存储。阿尔茨海默病(Alzheimerdisease,AD)导致的神经元功能损害可使脑功能区之间失连接,故脑功能连接研究成为观察AD脑功能改变的重要手段。遗忘型轻度认知障碍(amnesticmildcognitiveimpairment,aMCI)被认为是AD发病的前驱阶段。本研究从功能连接角度观察aMCI阶段脑默认网络的变化。1数据和方法1.1amci患者检查年龄、性别和教育程度为综合因素的诊断能力收集2008年8月—2010年8月aMCI患者18例(aMCI组),男10例,女8例,年龄67～78岁,平均(71.8±2.0)岁,均以记忆障碍为主诉到本院记忆障碍门诊就诊;健康老年人20名(健康老年组),男11名,女9名,年龄65～75岁,平均(70.4±1.5)岁。在fMRI前,对所有被试者进行系列检查,包括病史、神经系统专科检查、常规血液检查、常规MR检查和神经心理检查。其中神经心理检查包括简易智能量表(mini-mentalstateexamination,MMSE)、临床痴呆量表(clinicaldementiarating,CDR)、HACHINSKI缺血指数量表、汉密尔顿抑郁量表。排除脑卒中、精神病、药物滥用及系统性疾病、中重度高血压、糖尿病患者。所有aMCI患者MMSE评分>25,平均26.64±0.31,CDR评分0.5,符合aMCI诊断标准。检查前所有被试者均未服用胆碱酯酶抑制剂。健康老年组无AD家族史,MMSE评分>28,平均28.46±0.17,CDR评分0。两组在性别、年龄和教育程度方面匹配。所有被试者均签署知情同意书。1.2常规mr扫描采用SiemensTrio3.0TMR仪,8通道头线圈。扫描前嘱被试者保持闭眼、安静、清醒状态,于下颌两侧安置海绵垫以固定头部。常规MR扫描包括T1W、T2W,排除脑梗死、肿瘤等明显器质性病变。静息态fMRI扫描采用GRE-EPI序列:TE50ms,TR3000ms,翻转角90°,FOV200mm×200mm,矩阵64×64,33层,层厚4mm,间隔0.4mm,扫描时间8min。1.3全脑其他区域的相关分析取得的后扣带回(posteriorcingulatecortex,PCC)区域活性峰值体素(0,-55,29)作为种子点,获得半径为6mm的球体作为模板,提取该模板内的平均时间序列,与全脑其他区域进行基于体素的时间序列相关分析,获得成对区域的相关系数。利用FisherZ转换改善这些相关系数的正态分布,对单个Z值进行基于体素的随机效应t检验,获得与PCC有显著连接的区域;以单样本t检验获得组内的功能连接[voxelthreshold:t≥2.16,P<0.05(校正),k=10voxels],双样本t检验获得aMCI组与健康老年组间功能连接差异[voxelthreshold:t≥2.056,P<0.05(校正),k=10voxels],多重比较校正均采用AFNI提供的AlphaSim程序()完成。2结果被试者若头动(移动超过1mm,旋转超过1.5°)则被剔除,本次试验中无被剔除者。2.1侧侧脑室异常信号12例aMCI患者及15名健康老年人的双侧侧脑室旁见少许片状异常信号,提示轻度白质变性,未见明确梗死灶。其余6例aMCI患者和5名健康老年人脑内均未见明显异常信号。2.2不同结构脑区talarach特征分析以PCC为ROI,采用单样本t检验获得组内的功能连接。aMCI组与PCC有显著连接的脑区包括双侧背外侧前额叶(dorsolateralprefrontalcortex,DLPFC)、左侧内侧前额叶(medialprefrontalcortex,MPFC)及前扣带回(anteriorcingulatecortex,ACC)、双侧顶下小叶(inferiorparietallobule,IPL)、双侧颞中回和双侧楔前叶(图1),活性簇中t值最高体素的Talairach坐标见表1。健康老年组与PCC有显著连接的脑区包括双侧DLPFC、右侧MPFC及ACC、双侧IPL、双侧颞中回,双侧颞下回和双侧楔前叶(图2),活性簇中t值最高体素的Talairach坐标见表2。以双样本t检验获得健康老年组与aMCI组间功能连接差异(图3)。与aMCI组相比,健康老年组右侧半球多个脑区显示与PCC的功能连接增强,包括额上回、额中回、额下回的盖部及三角部、MPFC及ACC以及颞中回,同时还显示左侧楔前叶的连接增强,这些活性簇中t值最高体素的Talairach坐标见表3。aMCI组较健康老年组功能连接增强的脑区主要在左侧半球,包括左侧扣带回中部、左侧顶上小叶(superiorparietallobule,SPL)、左侧IPL、左侧颞中回,右侧SPL也显示连接的增强,这些活性簇中t值最高体素的Talairach坐标见表4。3功能连接与互联互通功能连接反映空间不同脑区神经元的BLOD信号的低频振荡(<0.08Hz)在时间上的同步性,即微观神经元间相互作用可视为宏观上基于相同功能的神经元簇活性间的相关性。用功能连接来衡量脑区间的关系,意味着从整合角度来研究大脑功能。本研究通过分析功能区平均时间序列间的相关性探讨aMCI阶段静息态脑功能改变。颞叶内侧结构包括海马、内嗅皮层等,是AD最早累及的脑区,但AD患者脑葡萄糖代谢降低最早发生在PCC。神经心理学检查提示,在总体认知功能未见明显减退的情况下,PCC代谢降低与记忆和学习功能损害明显相关,提示PCC是脑内学习记忆系统的重要组成部分,在正常成年人中该区域和颞叶内侧结构共同参与事件记忆的提取。PET研究显示AD患者最早出现PCC代谢异常是由于内颞叶病变导致二者间的神经元连接受损所致,默认网络研究也提示PCC是其重要节点,故本研究选择PCC作为种子点。本组健康老年人中,与PCC有显著功能连接的脑区包括双侧DLPFC、右侧MPFC及ACC、双侧IPL、双侧颞中回、双侧颞下回、双侧楔前叶。在ICA提取的默认网络与PCC基于体素的相关分析得到的脑连接网络之间存在高度一致性,可认为PCC是默认网络的重要节点。从网络的偏侧性角度看,PCC功能连接与ICA获得的脑网络均显示大脑前额叶活性的右侧偏侧化,包括DLPFC、MPFC及ACC,提示基于PCC的功能连接有较好的可重复性。PCC是AD最早发生代谢降低的脑区,aMCI与PCC功能连接降低的脑区主要分布在右侧大脑半球,包括前额叶的额上回、额中回、额下回的盖部及三角部、MPFC和ACC以及颞中回,同时存在与左侧楔前叶的连接破坏。背外侧及腹外侧前额叶区域参与编码阶段的对准备记忆事物的细化、组织以及回忆阶段对重新获得信息的维持和监视。除了眶额皮层,包括DLPFC及MPFC等前额叶皮层受AD病理累及较晚。本研究结果提示,aMCI阶段前额叶与PCC之间的连接发生改变,其中MPFC/ACC作为默认网络内中线区域的另一个节点,其与PCC之间的连接改变提示在轻度AD患者中出现的大脑半球前部与后部之间的失连接改变已见于aMCI。在aMCI阶段,PCC功能连接显示多区域功能连接破坏,但左侧半球多个功能区呈现与PCC的功能连接增强,尤其是在左侧SPL、IPL。事件相关fMRI研究显示,对比以前正确识别的“旧”项目与成功拒绝的未呈现过的“新”项目,可以发现顶叶区域激活,提示这个区域与成功的信息“提取”有关。Simons等发现,相对于在记忆功能中有关键作用的脑区(如额叶、间脑和颞叶内侧区域),外侧顶叶皮层的激活在回忆中更为多见。虽然关于顶叶外侧皮层在记忆功能中的作用有多种假设,但其确切机制仍有待研究;而PCC与SPL/IPL之间的连接增强也可能在某种程度上支持顶叶外侧区域在记忆功能中的作用。这种功能连接的增强可能意味着aMCI