基于度中心度剖析不同病程颞叶癫痫患者脑网络与执行功能关联

基于度中心度剖析不同病程颞叶癫痫患者脑网络与执行功能关联一、引言1.1研究背景与意义癫痫是一种常见的神经系统慢性疾病，全球约有5000万患者，我国约有900万患者，每年新增病例约40万。其发病机制复杂，是由于大脑神经元长期、反复异常同步放电，造成脑部结构和功能障碍，进而产生一系列特征性的临床症状。癫痫不仅严重影响患者的生活质量，还给家庭和社会带来沉重负担。颞叶癫痫是最常见且研究最多的癫痫类型，指发作起源于颞叶，或经直接通路或者间接通路首先传播到颞叶结构的癫痫。近年来，大量研究表明，癫痫异常放电损伤的大脑区域远超局部癫痫灶范围，累及相应的功能及结构脑区，因此癫痫被认为是一种脑部网络疾病。Spencer将癫痫网络定义为双侧大脑皮质及皮质下相关结构，在功能和解剖学上相连，其中任何一个部分的活动都会对其他结构产生影响，并作为一个整体，产生癫痫发作相关的临床表现和脑电现象。对颞叶癫痫网络的研究，有助于明确网络中致癫灶的主要部位，预测临床症状发展，从而选择更合适的治疗方法，阻止异常的网络活动。执行功能是人类高级认知功能之一，涉及计划、决策、注意力分配、问题解决等多个方面，对个体的日常生活、学习和工作至关重要。研究表明，颞叶癫痫患者常伴有执行功能障碍，这严重影响了患者的生活自理能力、社交能力和职业发展，降低了患者的生活质量。深入研究颞叶癫痫患者的执行功能与脑网络之间的关系，对于揭示颞叶癫痫的发病机制、评估患者的认知功能损害程度、制定个性化的治疗方案以及改善患者的生活质量具有重要意义。脑网络分析方法为研究颞叶癫痫患者的脑功能异常提供了有力工具。度中心度（DegreeCentrality，DC）作为一种重要的脑网络分析指标，能够衡量节点在网络中的重要性和影响力。通过计算脑区的度中心度，可以了解不同脑区在脑网络中的连接强度和作用，进而揭示脑网络的拓扑结构和功能特性。在癫痫研究领域，度中心度方法已被用于探讨癫痫患者脑网络的异常改变，但在不同病程颞叶癫痫患者脑网络与执行功能关系的研究方面，仍存在较大的探索空间。本研究旨在应用度中心度方法，深入探究不同病程颞叶癫痫患者全脑水平功能连接的改变，以及这些改变与执行功能之间的关系。通过对不同病程患者的研究，有望揭示颞叶癫痫患者脑网络重塑的规律和机制，以及执行功能损害的神经基础，为颞叶癫痫的临床诊断、治疗和康复提供新的理论依据和实践指导。1.2国内外研究现状在颞叶癫痫患者脑网络的研究方面，国内外学者已取得了一定成果。结构网络研究中，常规MRI检查发现颞叶癫痫患者存在灰质萎缩、白质减少及皮质厚度改变等情况，如内侧颞叶癫痫常见的海马萎缩硬化，以及颞叶及颞叶外区域的皮质灰质改变。弥散张量成像（DTI）研究则揭示了脑内脑白质纤维束的变化，如内侧颞叶癫痫患者相关区域纤维密度减少，但边缘网络纤维密度增加，且白质路径的异常与颞叶内侧结构直接相关，语言通路相关的钩束和弓状纤维束也出现异常。功能网络研究中，脑电图通过记录脑部生物电活动，发现颞叶癫痫患者发作间期的癫痫网络有规律可循，左侧颞叶癫痫患者全脑有波幅较高的同步化θ波，但α波幅较低，且随着癫痫发作次数增多，网络结构连接减少。脑磁图虽价格昂贵、临床应用较少，但也发现左颞叶癫痫患者改变了更加广泛的皮质网络。依靠血氧合水平的MRI检查，即血氧水平依赖（BOLD）功能磁共振成像（fMRI），可测量颞叶与不同脑部区域的连接，研究显示发作间期同侧大脑半球与癫痫灶功能连接增加，同时也存在广泛区域的功能连接减低。在颞叶癫痫患者执行功能的研究方面，国内外研究表明，颞叶癫痫患者存在明显的执行功能障碍。通过简明精神状况量表（MMSE）、Stroop色词测验和选择连线测验等测评发现，颞叶癫痫患者在定向力、记忆力、注意力、计算力、语言能力以及执行功能等方面与正常对照组存在显著差异。与额叶癫痫患者相比，颞叶癫痫患者执行功能障碍虽相对较轻，但仍对患者的日常生活和社会功能产生了严重影响。然而，当前研究仍存在一些不足。在脑网络研究中，大多数研究集中在癫痫患者脑网络的整体改变，对于不同病程颞叶癫痫患者脑网络的动态变化研究较少。病程作为一个重要的影响因素，可能导致脑网络发生重塑，但目前对于这种重塑的规律和机制尚不清楚。在执行功能研究方面，虽然已明确颞叶癫痫患者存在执行功能障碍，但对于执行功能与脑网络之间的具体关系，尤其是不同病程下两者的关系，研究还不够深入。现有的研究方法和指标较为单一，难以全面、准确地揭示两者之间复杂的内在联系。综上所述，深入研究不同病程颞叶癫痫患者脑网络与执行功能的关系具有重要的理论和实践意义，能够填补当前研究的空白，为颞叶癫痫的临床治疗和康复提供更有力的支持。1.3研究目的与创新点本研究旨在应用度中心度方法，深入探究不同病程颞叶癫痫患者全脑水平功能连接的改变，以及这些改变与执行功能之间的关系。通过对不同病程患者的研究，试图揭示颞叶癫痫患者脑网络重塑的规律和机制，以及执行功能损害的神经基础，为颞叶癫痫的临床诊断、治疗和康复提供新的理论依据和实践指导。本研究的创新点主要体现在以下两个方面。一方面，采用度中心度方法研究颞叶癫痫患者脑网络。度中心度作为一种能够衡量节点在网络中重要性和影响力的指标，在癫痫研究领域虽有应用，但将其系统地应用于不同病程颞叶癫痫患者脑网络与执行功能关系的研究尚不多见。通过计算脑区的度中心度，可以更加全面、准确地了解不同脑区在脑网络中的连接强度和作用，为揭示脑网络的拓扑结构和功能特性提供新的视角。另一方面，关注不同病程对颞叶癫痫患者脑网络与执行功能关系的影响。以往研究多集中在癫痫患者整体的脑网络和执行功能改变，而本研究聚焦于不同病程的患者，能够深入探究病程这一重要因素如何导致脑网络的动态变化以及对执行功能的影响，有助于揭示颞叶癫痫患者脑网络重塑的规律和执行功能损害的发展过程，为临床个性化治疗提供更有针对性的依据。二、理论基础与研究方法2.1颞叶癫痫概述颞叶癫痫（TemporalLobeEpilepsy，TLE）是最常见且研究最多的癫痫类型，指发作起源于颞叶，或经直接通路或者间接通路首先传播到颞叶结构的癫痫。作为一种常见的神经系统疾病，其症状表现丰富多样，且发病机制复杂，受到多种因素的综合影响。从症状表现来看，颞叶癫痫患者的症状具有显著的复杂性和多样性。其中，意识障碍是较为常见的症状之一，患者可能会突然出现愣神、意识模糊等表现，仿佛与周围环境隔绝，对外界的刺激反应迟钝。在意识障碍的基础上，部分患者还会出现自动症，即在癫痫发作过程中或发作后意识模糊状态下，出现具有一定协调性但无意识的活动。这些活动形式多样，可能包括无意识的咀嚼、吞咽、摸索动作，也可能表现为无目的的行走、奔跑等。有些患者在发作时还会出现感觉异常，如肢体感觉异常，包括烧灼感、刺痛感、麻木感、过电感、疼痛及蚁行感等；视觉异常，可表现为闪光、幻视，以及视物变大、变小、变远等；听觉异常，如幻听，以及听声变强、变弱等；嗅觉异常，患者会突然闻到一些难闻的气味或金属味等。这些感觉异常的出现，不仅给患者带来身体上的不适，还会对其心理状态产生负面影响。颞叶癫痫的发病机制涉及多个层面的因素。遗传因素在颞叶癫痫的发病中起着重要作用，某些基因突变或遗传易感性可能增加个体患颞叶癫痫的风险。例如，一些家族性颞叶癫痫病例中，已经发现了特定的致病基因。脑部结构异常也是导致颞叶癫痫的重要原因之一，常见的如颞叶海马硬化，这是内侧颞叶癫痫最常见的病理改变，表现为海马神经元的丢失和胶质增生，导致海马的结构和功能受损，进而引发癫痫发作。此外，感染性病变、颞叶皮质发育畸形、颞区肿瘤等也可能损伤颞叶脑组织细胞，引起局部脑神经元异常放电，从而导致癫痫发作。代谢紊乱同样可能与颞叶癫痫的发病相关，某些代谢性疾病可能影响大脑的能量代谢和神经递质的平衡，增加癫痫发作的可能性。在临床分型方面，颞叶癫痫主要分为内侧颞叶癫痫和外侧颞叶癫痫。内侧颞叶癫痫最为常见，其致痫灶主要源于颞叶内侧结构，如海马、杏仁核等。脑电图检查常表现为颞区异常放电，患者发作时常伴有复杂的感觉、情感和认知症状，如似曾相识感、恐惧、记忆障碍等。外侧颞叶癫痫相对较少见，发作起源于颞叶外侧皮质，其症状与内侧颞叶癫痫有所不同，可能更多地表现为听觉、语言相关的症状，如幻听、言语障碍等。病程对颞叶癫痫病情发展有着显著影响。随着病程的延长，患者的病情可能会逐渐加重。一方面，癫痫发作的频率可能会增加，从最初的偶尔发作逐渐发展为频繁发作，严重影响患者的日常生活和工作。另一方面，发作的严重程度也可能加剧，患者可能会出现更强烈的抽搐、更长时间的意识丧失等症状，对身体造成更大的伤害。长期的癫痫发作还会导致大脑结构和功能的进一步损伤。例如，海马萎缩硬化可能会随着病程的进展而加重，进而影响患者的记忆力和认知功能，导致记忆力减退、学习能力下降、注意力不集中等问题。病程还可能影响治疗效果，病程较长的患者可能对药物治疗的反应逐渐变差，手术治疗的难度和风险也可能增加。因此，对于颞叶癫痫患者，早期诊断和治疗至关重要，有助于控制病情发展，减少并发症的发生，提高患者的生活质量。2.2执行功能相关理论执行功能是大脑的认知管理系统，是一种目标导向的能力，在人类的高级认知活动中发挥着关键作用。它并非单一的认知能力，而是由多个相互关联的认知过程组成的复杂系统，对个体的日常生活、学习、工作和社交活动有着深远影响。执行功能包含多个具体的认知过程，其中工作记忆是其重要组成部分。工作记忆就像大脑中的一个临时存储空间，能够暂时保存和处理信息，以便个体在完成各种任务时随时调用。例如，在进行心算时，个体需要在脑海中记住数字和运算步骤，工作记忆在此过程中起到了关键作用。抑制控制也是执行功能的核心成分之一，它使个体能够抑制那些与当前任务无关的想法、行为和情绪，专注于目标任务。比如，在课堂上，学生需要抑制外界的干扰，集中注意力听讲，这就依赖于抑制控制能力。任务切换则体现了个体在不同任务或思维模式之间灵活转换的能力。当个体从一项任务转换到另一项任务时，需要迅速调整认知策略和注意力分配，以适应新的任务要求。例如，在完成数学作业后，立即开始阅读语文课文，这就需要良好的任务切换能力。执行功能对个体的日常生活有着至关重要的作用。在日常生活中，个体需要依靠执行功能来进行各种规划和决策。比如，制定一天的工作计划、安排购物清单等，都需要个体运用执行功能中的计划和组织能力。执行功能还在社交互动中发挥着重要作用。在与他人交流时，个体需要理解他人的意图、情感和观点，同时控制自己的言行举止，以维持良好的人际关系，这都离不开执行功能的支持。在学习和工作方面，执行功能更是不可或缺。在学习过程中，学生需要具备良好的注意力、记忆力和问题解决能力，才能有效地掌握知识和技能。在工作中，员工需要能够合理安排时间、高效完成任务，并在面对各种挑战时灵活应对，这些都依赖于强大的执行功能。大量研究表明，颞叶癫痫患者常伴有执行功能障碍。颞叶癫痫对执行功能的损害机制较为复杂，涉及多个层面。从神经生物学角度来看，癫痫发作时的异常放电会导致大脑神经元的损伤和死亡，尤其是颞叶及其相关脑区，如海马、杏仁核等。这些脑区与执行功能密切相关，它们的损伤会直接影响执行功能的正常发挥。海马在记忆的形成和巩固中起着关键作用，颞叶癫痫患者海马的损伤可能导致记忆障碍，进而影响执行功能中的工作记忆和计划能力。癫痫发作还会引起神经递质系统的紊乱，如谷氨酸、γ-氨基丁酸等神经递质的失衡，这也会对执行功能产生负面影响。从神经影像学角度分析，颞叶癫痫患者在结构成像上常表现出颞叶及相关脑区的灰质萎缩、白质减少等异常。功能成像则显示这些患者在执行认知任务时，相关脑区的激活模式与正常人存在差异，脑网络的连接强度和拓扑结构也发生了改变。这些结构和功能上的异常，破坏了执行功能相关脑区之间的信息传递和协同工作，从而导致执行功能障碍。病程也是影响颞叶癫痫患者执行功能的重要因素。随着病程的延长，癫痫发作的频率和严重程度可能增加，对大脑的损伤也会逐渐加重，进而导致执行功能障碍更加明显。长期的癫痫发作还可能引发一系列并发症，如睡眠障碍、焦虑抑郁等，这些并发症也会进一步影响执行功能。2.3度中心度方法介绍2.3.1度中心度的定义与原理度中心度是图论和社会网络分析中的一个重要概念，用于衡量节点在网络中的重要性和连接强度。在图论中，图由顶点（节点）集合和边集合组成，边表示顶点之间的关系。对于一个具有n个节点的无向图，节点i的度中心性C_D(i)定义为与该节点直接相连的边的数量，即节点i的度d(i)，公式表示为C_D(i)=d(i)。在有向图中，度中心性分为入度中心性和出度中心性。入度是指指向该节点的边的数量，节点i的入度中心性C_{D_{in}}(i)等于其入度d_{in}(i)；出度是指从该节点出发的边的数量，节点i的出度中心性C_{D_{out}}(i)等于其出度d_{out}(i)。为了便于在不同规模的图之间进行比较，通常会对度中心性进行标准化处理。在无向图中，标准化度中心性C_D'(i)=\frac{d(i)}{n-1}，其中n是图中节点的总数。当节点i与其他所有节点都直接相连时，C_D'(i)=1，表示该节点具有最高的度中心性；当节点i是孤立节点，即没有与其他任何节点相连时，C_D'(i)=0。在有向图中，标准化入度中心性C_{D_{in}}'(i)=\frac{d_{in}(i)}{n-1}，标准化出度中心性C_{D_{out}}'(i)=\frac{d_{out}(i)}{n-1}。在脑网络分析中，大脑被视为一个复杂的网络，脑区相当于网络中的节点，脑区之间的功能连接或结构连接则相当于网络中的边。度中心度方法通过计算每个脑区的度中心性，来衡量该脑区在脑网络中的重要性和连接强度。度中心性较高的脑区，意味着它与更多的其他脑区存在直接连接，在信息传递和整合过程中可能发挥着关键作用，是脑网络中的核心节点。这些核心节点在维持大脑正常功能、协调不同脑区之间的活动方面具有重要意义。当这些核心脑区出现异常时，可能会对整个脑网络的功能产生较大影响，进而导致各种神经精神疾病的发生。2.3.2度中心度在脑网络研究中的应用优势与其他脑网络分析方法相比，度中心度方法在揭示脑网络结构和功能关系方面具有独特的优势。在分析脑网络结构方面，一些传统方法如基于解剖连接的追踪方法，虽然能够清晰地显示脑区之间的解剖连接路径，但对于连接的强度和节点在网络中的相对重要性评估不够直观。而度中心度方法可以直接通过计算节点的度中心性，明确每个脑区在网络中的连接强度和地位，能够快速定位出脑网络中的核心节点和关键连接。在研究大脑默认模式网络时，通过度中心度分析可以发现，后扣带回、内侧前额叶等脑区具有较高的度中心性，这些脑区在默认模式网络中起着核心作用，负责整合和协调其他脑区的活动。在研究脑网络功能关系方面，功能连接分析方法通常侧重于分析两个脑区之间的同步活动，但难以全面反映整个脑网络的拓扑结构和节点的重要性。度中心度方法则可以从全局角度出发，通过分析节点的度中心性，揭示不同脑区在功能信息传递和整合中的作用。在认知任务研究中，利用度中心度方法可以发现，参与认知任务的脑区在任务执行过程中，其度中心性会发生变化，度中心性的改变与任务的难度、认知负荷等因素密切相关。这表明度中心度能够有效地反映脑区在不同功能状态下的重要性变化，为深入理解大脑的功能机制提供了有力的工具。度中心度方法还具有计算相对简单、易于理解和解释的优点。它不需要复杂的数学模型和假设，直接基于节点的连接数量进行计算，结果直观明了。这使得研究人员能够更方便地应用该方法进行脑网络研究，并且更容易将研究结果与其他相关研究进行比较和整合。2.4研究方法与实验设计2.4.1被试选择本研究通过在医院神经内科癫痫门诊及住院部进行招募，选取了符合标准的不同病程的颞叶癫痫患者。纳入标准为：经临床症状、脑电图（EEG）及磁共振成像（MRI）等检查确诊为颞叶癫痫；年龄在18-60岁之间；右利手；能够理解并配合完成各项测试。排除标准包括：患有其他严重神经系统疾病，如脑肿瘤、脑梗死、脑出血等；有精神疾病史，如精神分裂症、抑郁症等；存在严重的认知障碍，无法完成认知测试；近期（3个月内）有癫痫持续状态发作；有药物滥用史；MRI检查显示脑部有其他明显结构性病变。根据病程将患者分为三组，病程在1-3年为短病程组，3-5年为中病程组，5年以上为长病程组。每组各选取30例患者，共90例颞叶癫痫患者。同时，招募30例年龄、性别、受教育程度与患者组相匹配的健康志愿者作为对照组。样本量的确定依据是参考以往类似研究，并通过预实验进行初步验证，以确保有足够的统计效力来检测组间差异。对所有被试的基本特征进行详细记录，包括年龄、性别、受教育年限等。在年龄方面，患者组和对照组的年龄范围均在18-60岁之间，且三组患者之间以及患者组与对照组之间年龄差异无统计学意义（P>0.05），这有助于减少年龄因素对研究结果的干扰。性别分布上，患者组和对照组中男性和女性的比例大致相同，保证了性别因素在各组间的均衡性。受教育年限方面，患者组和对照组的平均受教育年限也无显著差异（P>0.05），从而排除了受教育程度对认知功能可能产生的影响。2.4.2数据采集脑影像数据采集采用3.0T磁共振成像仪，被试在安静、舒适的环境中仰卧，头部用泡沫垫固定，以减少头部运动伪影。采用梯度回波平面成像序列进行静息态功能磁共振成像（rs-fMRI）扫描，扫描参数如下：重复时间（TR）=2000ms，回波时间（TE）=30ms，翻转角（FA）=90°，视野（FOV）=240mm×240mm，矩阵=64×64，层厚=4mm，层间距=0mm，共采集240个时间点。在扫描过程中，要求被试保持清醒，闭眼，放松，尽量避免头部运动和思维活动。执行功能评估采用注意网络测试（ANT），该测试主要用于评估个体的警觉、定向和执行控制三个注意网络的功能。测试过程中，被试坐在电脑前，双眼注视屏幕中央的注视点。屏幕上会随机呈现不同的提示线索和目标刺激，被试需要根据目标刺激的位置迅速按下相应的按键做出反应。通过记录被试的反应时间和错误率，计算出警觉效应、定向效应和执行控制效应，以此来评估执行功能。采用威斯康星卡片分类测验（WCST），这是一种经典的神经心理学测验，用于评估个体的抽象思维、概念形成、工作记忆和认知灵活性等执行功能。测验中，被试需要根据卡片上图形的颜色、形状和数量等属性，将卡片分类到不同的类别中。随着分类过程的进行，分类规则会随机改变，要求被试能够及时调整策略。通过分析被试完成的类别数、正确分类数、错误分类数、持续性错误数等指标，评估执行功能水平。在进行脑影像数据采集和执行功能评估前，向被试详细介绍测试流程和注意事项，确保被试理解并能够配合完成测试。同时，在测试过程中密切关注被试的状态，如有不适或异常情况及时停止测试并进行相应处理。2.4.3数据处理与分析流程脑影像数据预处理使用SPM12软件和DPARSF工具包。首先进行时间层校正，由于磁共振成像在采集不同层面图像时存在时间差异，通过时间层校正将所有层面的图像时间统一到同一时刻，以消除时间不一致带来的影响。然后进行头动校正，利用刚体变换算法对采集到的图像进行头动校正，将每个时间点的图像与参考图像进行配准，确保图像的空间位置一致。对于头动超过2mm平移或2°旋转的被试数据，进行剔除或重新采集，以保证数据的质量。进行空间标准化，将校正后的图像空间标准化到蒙特利尔神经研究所（MNI）标准空间，使不同被试的脑图像具有相同的空间坐标系统，便于后续的统计分析。采用高斯核函数对标准化后的图像进行平滑处理，平滑核大小为6mm×6mm×6mm，以提高图像的信噪比，减少个体脑结构差异对分析结果的影响。计算度中心度值使用GRETNA软件。对预处理后的rs-fMRI数据进行体素级别的功能连接分析，构建全脑功能连接矩阵。通过计算每个体素与其他所有体素之间的皮尔逊相关系数，得到功能连接矩阵，矩阵中的元素表示两个体素之间的功能连接强度。基于功能连接矩阵，计算每个体素的度中心度值，得到全脑的度中心度图。将得到的度中心度图进行标准化处理，使其均值为0，标准差为1，以便于不同被试之间的比较。进行相关性分析使用SPSS22.0软件。将不同病程颞叶癫痫患者的度中心度值与执行功能测试指标（如ANT中的执行控制效应、WCST中的类别数、持续性错误数等）进行皮尔逊相关性分析，探讨脑网络度中心度与执行功能之间的关系。同时，对患者组和对照组的度中心度值进行独立样本t检验，分析两组之间脑网络的差异。在分析过程中，采用虚报发现率（FDR）方法对多重比较进行校正，以控制假阳性率。三、不同病程颞叶癫痫患者脑网络特征分析3.1病程＜5年患者脑网络特征将病程＜5年的颞叶癫痫患者组与健康对照组进行比较，通过独立样本t检验和FDR校正后发现，患者组脑网络度中心度降低的脑区位于右侧海马旁回（P<0.05，FDR校正）。右侧海马旁回在大脑的功能网络中扮演着重要角色，它参与了记忆的编码和检索过程。在记忆编码方面，当个体学习新知识或经历新事件时，右侧海马旁回会与其他脑区协同工作，将这些信息进行初步处理和整合，然后传递给海马等脑区进行长期存储。在记忆检索阶段，右侧海马旁回也会参与其中，帮助个体提取存储在大脑中的记忆信息。右侧海马旁回还与空间导航密切相关。当个体在空间中进行定位和导航时，右侧海马旁回会接收来自视觉、前庭觉等多种感觉器官的信息，并对这些信息进行处理和分析，从而帮助个体确定自己的位置和方向，规划行动路线。在颞叶癫痫患者中，右侧海马旁回度中心度降低可能是由于癫痫发作时的异常放电对该脑区造成了损伤。癫痫发作时，大量神经元异常同步放电，产生的高能量电流会对周围的脑组织产生冲击，导致神经元受损、突触连接减少等病理改变。右侧海马旁回作为与颞叶癫痫发作密切相关的脑区，更容易受到这种异常放电的影响，从而导致其度中心度降低。右侧海马旁回度中心度降低还可能与神经递质失衡有关。研究表明，癫痫患者大脑中神经递质如谷氨酸、γ-氨基丁酸等的含量和功能发生了改变。谷氨酸是一种兴奋性神经递质，其过度释放会导致神经元过度兴奋；γ-氨基丁酸是一种抑制性神经递质，其功能减弱会无法有效抑制神经元的活动。这种神经递质失衡可能会干扰右侧海马旁回与其他脑区之间的正常信息传递和功能连接，进而导致其度中心度降低。右侧海马旁回度中心度降低会对患者的认知功能产生影响。由于该脑区在记忆和空间导航等方面的重要作用，度中心度降低可能导致患者出现记忆力下降，对近期发生的事件或学习的知识难以记住；在空间导航方面，患者可能会出现方向感变差，容易迷路等问题。3.2病程＞5年患者脑网络特征对于病程＞5年的颞叶癫痫患者，与健康对照组相比，在经过严格的独立样本t检验和FDR校正后发现，患者组脑网络度中心度降低的脑区位于右侧尾状核、左侧额叶（P<0.05，FDR校正），度中心度升高的脑区位于左侧中央前回、中央后回（P<0.05，FDR校正）。右侧尾状核作为基底神经节的重要组成部分，在大脑的运动控制、认知、情感调节等方面发挥着关键作用。在运动控制方面，尾状核参与了运动的计划、启动和执行过程，与大脑皮层、丘脑等脑区形成复杂的神经环路，共同调节肌肉的收缩和放松，确保运动的准确性和流畅性。在认知功能方面，右侧尾状核与工作记忆、注意力、决策等密切相关。在进行工作记忆任务时，右侧尾状核会被激活，参与信息的暂时存储和处理。在注意力调控中，它有助于个体将注意力集中在相关信息上，抑制无关信息的干扰。在情感调节方面，右侧尾状核也参与其中，与边缘系统等脑区相互作用，影响个体的情绪状态。在颞叶癫痫患者中，右侧尾状核度中心度降低可能是由于长期的癫痫发作导致神经细胞受损和神经环路破坏。癫痫发作时的异常放电会产生大量的兴奋性神经递质，如谷氨酸，过度的谷氨酸刺激会导致神经细胞的兴奋性毒性损伤，引起神经元死亡和突触连接的减少。右侧尾状核与颞叶之间存在紧密的神经连接，颞叶癫痫发作的异常电活动可能通过这些连接传导至右侧尾状核，对其结构和功能造成损害，进而导致度中心度降低。右侧尾状核度中心度降低会对患者的运动控制、认知和情感产生负面影响。在运动方面，患者可能出现运动协调性下降，如行走不稳、手部精细动作困难等；在认知方面，工作记忆能力下降，难以记住新的信息和任务要求，注意力不集中，容易分散；在情感方面，可能出现情绪不稳定，如焦虑、抑郁等情绪障碍。左侧额叶是大脑中负责高级认知功能的重要区域，包括执行功能、语言表达、决策制定、社会认知等多个方面。在执行功能中，左侧额叶参与了任务的计划、组织、监控和调整过程。当个体需要完成一项复杂任务时，左侧额叶会协调其他脑区的活动，制定合理的计划，并根据任务进展情况及时调整策略。在语言表达方面，左侧额叶的布洛卡区负责语言的产生和表达，能够将思维转化为语言，使个体能够清晰地表达自己的想法和观点。在颞叶癫痫患者中，左侧额叶度中心度降低可能是由于癫痫发作的扩散和长期的神经功能紊乱。颞叶癫痫发作时，异常放电可能通过白质纤维束扩散至左侧额叶，干扰其正常的神经活动。长期的癫痫发作还可能导致左侧额叶神经元的代谢异常、神经递质失衡，进而影响其结构和功能，导致度中心度降低。左侧额叶度中心度降低会导致患者执行功能障碍，表现为计划能力下降，难以制定合理的目标和计划；决策困难，在面对选择时犹豫不决；语言表达能力受损，出现言语不流畅、词汇量减少等问题；社会认知能力下降，难以理解他人的意图和情感，影响人际交往。左侧中央前回和中央后回分别是大脑的初级运动皮层和初级感觉皮层。中央前回负责发起和控制躯体的运动，通过神经元的活动产生电信号，经神经传导通路传递至脊髓和肌肉，引起肌肉收缩，从而实现各种运动动作。中央后回则主要负责接收和处理来自躯体的感觉信息，包括触觉、痛觉、温度觉等，将这些感觉信息进行整合和分析，使个体能够感知身体的位置、状态和外界的刺激。在病程＞5年的颞叶癫痫患者中，左侧中央前回和中央后回度中心度升高，可能是大脑的一种代偿机制。由于长期的癫痫发作导致其他脑区功能受损，为了维持基本的运动和感觉功能，大脑通过增强左侧中央前回和中央后回与其他脑区的连接，来弥补受损脑区的功能缺失。这种代偿机制可能在一定程度上有助于维持患者的运动和感觉功能，但也可能会导致大脑功能的重新分配和调整，引发其他潜在的问题。3.3不同病程患者脑网络特征对比将病程＞5年的患者组与病程＜5年的患者组进行比较，经独立样本t检验和FDR校正后发现，病程＞5年患者组较病程＜5年患者组度中心度升高的脑区位于左侧岛叶（P<0.01，FDR校正）。左侧岛叶在大脑功能中具有广泛而重要的作用，它参与了多种感觉信息的整合与处理。在躯体感觉方面，左侧岛叶接收来自身体各部位的感觉信号，包括触觉、痛觉、温度觉等，并对这些信息进行初步的分析和整合，使个体能够感知身体的状态和外界的刺激。在味觉和嗅觉方面，左侧岛叶也发挥着关键作用，它参与了味觉和嗅觉信息的处理和感知，与味觉和嗅觉相关的脑区形成紧密的连接，共同完成对味道和气味的识别和判断。左侧岛叶还与情感和认知功能密切相关。在情感调节方面，左侧岛叶与边缘系统如杏仁核、海马等脑区相互连接，共同参与情绪的产生、表达和调节过程。当个体处于不同的情绪状态时，左侧岛叶的活动会发生相应的变化，它能够将情感信息与其他感觉和认知信息进行整合，影响个体的情绪体验和行为反应。在认知功能方面，左侧岛叶参与了注意力、工作记忆、决策等高级认知过程。在注意力调控中，左侧岛叶能够帮助个体将注意力集中在特定的信息上，抑制无关信息的干扰，提高认知效率。在病程较长的颞叶癫痫患者中，左侧岛叶度中心度升高可能是大脑的一种代偿反应。随着病程的延长，癫痫发作对其他脑区造成了不同程度的损伤，导致这些脑区的功能下降。为了维持大脑的正常功能，左侧岛叶通过增强与其他脑区的连接，来弥补受损脑区的功能缺失。这种代偿机制可能在一定程度上有助于缓解癫痫发作对大脑功能的影响，维持患者的基本生理和心理功能。左侧岛叶度中心度升高也可能带来一些潜在的问题。过度的代偿可能导致大脑功能的重新分配和调整，打破原有的神经环路平衡，进而引发其他神经功能的异常。左侧岛叶过度活跃可能会干扰其与其他脑区之间正常的信息传递和协同工作，导致感觉信息整合异常、情感调节障碍和认知功能受损等问题。四、不同病程颞叶癫痫患者执行功能分析4.1病程＜5年患者执行功能表现对病程＜5年的颞叶癫痫患者进行执行功能测试，结果显示，患者在注意力、抑制控制和认知灵活性等方面均存在不同程度的障碍。在注意网络测试（ANT）中，患者组的执行控制效应得分显著低于健康对照组（P<0.05），这表明患者在抑制无关信息干扰、集中注意力完成任务方面存在困难。当面对需要抑制干扰的任务时，患者往往难以集中精力，容易被外界因素分散注意力，导致任务完成的准确性和速度下降。在威斯康星卡片分类测验（WCST）中，病程＜5年患者组完成的类别数明显少于健康对照组（P<0.05），持续性错误数显著多于对照组（P<0.05）。这说明患者在抽象思维、概念形成和认知灵活性方面存在缺陷，难以根据环境变化及时调整认知策略和行为方式。当分类规则发生改变时，患者可能仍然按照之前的规则进行分类，无法迅速适应新的要求，表现出较差的认知灵活性。在日常生活中，这些执行功能障碍给患者带来了诸多困扰。在学习方面，由于注意力不集中和认知灵活性差，患者难以有效地吸收新知识，学习成绩往往不理想。在工作中，患者可能无法高效地完成任务，难以应对工作中的突发情况和变化，影响工作效率和职业发展。在社交方面，患者可能难以理解他人的意图和情感，无法准确地表达自己的想法和感受，导致人际关系紧张。与其他研究结果对比，本研究中病程＜5年患者的执行功能障碍表现与以往相关研究基本一致。有研究采用数字广度测验、数字符号测验等方法评估颞叶癫痫患者的执行功能，发现患者在工作记忆、注意力和反应速度等方面存在明显缺陷，与本研究中患者在ANT和WCST测试中的表现相符。本研究进一步细化了病程分组，更精准地揭示了病程＜5年患者执行功能障碍的特点，为临床治疗和康复提供了更具针对性的参考。4.2病程＞5年患者执行功能表现对病程＞5年的颞叶癫痫患者执行功能测试结果显示，患者在工作记忆、任务切换等方面存在更为显著的障碍。在数字广度测验中，患者组的正向和逆向数字广度得分均显著低于健康对照组（P<0.01），表明患者的工作记忆容量明显减小，难以准确记住和复述数字信息。在进行简单的心算任务时，患者由于工作记忆不足，难以在脑海中同时存储计算过程和结果，导致计算错误率增加。在任务切换实验中，病程＞5年患者组的反应时明显长于对照组（P<0.01），错误率也显著升高（P<0.01），这说明患者在不同任务之间进行切换时存在困难，认知灵活性较差。当要求患者在文字阅读任务和图形识别任务之间快速切换时，患者往往需要较长时间来调整认知策略，且容易出现错误判断。随着病程的延长，患者的执行功能障碍逐渐加重，这与疾病的发展密切相关。长期的癫痫发作导致大脑神经元受损，神经递质失衡，脑网络结构和功能发生改变，进而影响执行功能。癫痫发作还可能引发一系列并发症，如睡眠障碍、焦虑抑郁等，这些也会进一步加重执行功能障碍。与病程＜5年患者相比，病程＞5年患者的执行功能障碍在多个方面表现更为严重。在注意力方面，病程＞5年患者更容易分心，难以保持专注，而病程＜5年患者虽然也存在注意力不集中的问题，但相对较轻。在认知灵活性上，病程＞5年患者在面对任务转换时，表现出更大的困难，而病程＜5年患者在一定程度上还能够适应任务的变化。4.3不同病程患者执行功能对比通过对不同病程颞叶癫痫患者执行功能的对比分析，发现病程＞5年患者组在多项执行功能测试中的表现均显著差于病程＜5年患者组。在ANT测试中，病程＞5年患者组的执行控制效应得分更低（P<0.01），表明随着病程的延长，患者在抑制无关信息干扰、集中注意力方面的能力进一步下降。这可能是由于长期的癫痫发作对大脑注意力相关脑区造成了更严重的损伤，导致这些脑区之间的功能连接进一步受损，影响了注意力的调控。在WCST测试中，病程＞5年患者组完成的类别数更少（P<0.01），持续性错误数更多（P<0.01），说明病程较长的患者在抽象思维、概念形成和认知灵活性方面的障碍更为明显。长期的癫痫发作可能破坏了大脑中与执行功能相关的神经环路，使得患者在面对任务要求变化时，难以快速调整认知策略，表现出较差的认知灵活性。在数字广度测验和任务切换实验中，病程＞5年患者组的表现也明显劣于病程＜5年患者组。在数字广度测验中，病程＞5年患者组的正向和逆向数字广度得分更低（P<0.01），反映出其工作记忆容量的进一步减小。在任务切换实验中，病程＞5年患者组的反应时更长（P<0.01），错误率更高（P<0.01），表明其在不同任务之间切换的能力更差。病程对执行功能损害程度和类型的影响可能与癫痫发作对大脑的累积损伤有关。随着病程的延长，癫痫发作的次数增多，大脑神经元受到的损伤逐渐加重，导致执行功能相关脑区的结构和功能发生改变。癫痫发作还可能引发一系列并发症，如脑萎缩、神经递质失衡等，这些因素也会进一步加重执行功能障碍。不同病程患者执行功能损害类型的差异，可能与大脑不同脑区对癫痫发作的敏感性和代偿机制有关。一些脑区在病程较短时可能已经受到损伤，随着病程的延长，其他脑区也逐渐受到影响，导致执行功能损害的类型更加多样化。五、脑网络与执行功能的关系探究5.1基于度中心度的脑区与执行功能相关性分析对不同病程颞叶癫痫患者脑网络度中心度与执行功能进行相关性分析，结果显示出特定脑区与执行功能之间的紧密联系。在病程＞5年的患者组中，右侧尾状核的度中心度值与执行控制网络效率呈显著负相关（P<0.05）。这一结果表明，右侧尾状核在颞叶癫痫患者的执行功能中扮演着关键角色，其功能连接强度的变化直接影响着执行控制能力。右侧尾状核与执行控制网络效率呈负相关的原因可能与该脑区在大脑神经环路中的作用密切相关。右侧尾状核作为基底神经节的重要组成部分，与大脑皮层、丘脑等脑区形成复杂的神经环路。在正常情况下，这些神经环路协同工作，确保大脑的正常功能，包括执行控制功能。在颞叶癫痫患者中，长期的癫痫发作导致右侧尾状核的神经元受损，神经环路遭到破坏，使得右侧尾状核与其他脑区之间的信息传递出现异常。这种异常可能导致右侧尾状核无法有效地参与执行控制网络的活动，从而使得执行控制网络效率下降，表现为右侧尾状核度中心度值与执行控制网络效率呈负相关。右侧尾状核与执行控制网络效率的负相关关系在日常生活中对患者有着诸多影响。在学习和工作场景中，患者可能会因为执行控制能力下降，难以集中注意力完成任务，容易出现分心、拖延等问题，导致学习成绩不理想或工作效率低下。在面对需要高度集中注意力和执行控制能力的任务时，患者可能会频繁出错，无法达到预期的目标。在社交互动中，执行控制能力的不足也会使患者难以理解他人的意图和情感，无法准确地表达自己的想法和感受，导致人际关系紧张。除右侧尾状核外，左侧额叶的度中心度与认知灵活性也呈现出一定的相关性。随着左侧额叶度中心度的降低，患者在认知灵活性测试中的表现变差，难以根据环境变化及时调整认知策略和行为方式（P<0.05）。左侧额叶在大脑的高级认知功能中起着核心作用，其度中心度的变化直接影响着认知灵活性。当左侧额叶度中心度降低时，意味着该脑区与其他脑区之间的连接强度减弱，信息传递受阻，导致大脑在面对环境变化时，无法迅速协调各脑区的活动，从而使患者的认知灵活性下降。左侧岛叶的度中心度与工作记忆也存在一定关联。在病程较长的患者中，左侧岛叶度中心度升高，而工作记忆能力并未相应改善，甚至在某些情况下出现下降趋势（P<0.05）。这可能是由于左侧岛叶度中心度升高虽然是大脑的一种代偿反应，但这种代偿可能并没有有效地改善工作记忆相关脑区之间的功能连接，反而可能因为过度代偿导致大脑功能的重新分配和调整，对工作记忆产生负面影响。5.2不同病程下脑网络-执行功能关系的差异不同病程下，颞叶癫痫患者脑网络与执行功能之间的关系存在显著差异。在病程＜5年的患者中，脑网络度中心度降低主要集中在右侧海马旁回，执行功能障碍主要表现为注意力和认知灵活性受损。右侧海马旁回度中心度降低可能通过影响其与其他脑区在记忆和空间导航相关神经环路中的协同作用，进而导致患者执行功能中注意力和认知灵活性方面的障碍。在完成需要注意力和空间认知的任务时，右侧海马旁回与前额叶等脑区的连接减弱，使得信息传递不畅，患者难以集中注意力和灵活调整认知策略，从而影响执行功能。对于病程＞5年的患者，脑网络度中心度改变涉及右侧尾状核、左侧额叶、左侧中央前回、中央后回以及左侧岛叶等多个脑区，执行功能障碍在工作记忆、任务切换等方面表现更为严重。右侧尾状核度中心度降低与执行控制网络效率呈负相关，这表明右侧尾状核功能连接强度的下降对执行控制功能产生了直接的负面影响，可能是由于其参与的运动控制、认知和情感调节等神经环路受损，导致执行控制能力下降。左侧额叶度中心度降低与认知灵活性变差相关，左侧额叶在执行功能相关神经环路中起着核心作用，其度中心度降低导致神经环路信息传递受阻，使患者难以根据环境变化调整认知策略。左侧中央前回和中央后回度中心度升高可能是大脑的代偿机制，但这种代偿对执行功能的影响较为复杂，可能在一定程度上维持了运动和感觉相关的执行功能，但也可能打破了原有的神经环路平衡，对其他执行功能产生潜在的负面影响。左侧岛叶度中心度升高与工作记忆的关系并不明确，虽然其升高可能是一种代偿反应，但可能并未有效改善工作记忆相关脑区之间的功能连接，甚至可能由于过度代偿对工作记忆产生负面影响。病程对脑网络与执行功能关系的调节作用可能与癫痫发作对大脑的累积损伤以及大脑的代偿机制有关。随着病程的延长，癫痫发作次数增多，对大脑神经元和神经环路的损伤逐渐加重，导致脑网络结构和功能发生改变，进而影响执行功能。大脑也会启动代偿机制，通过改变脑区的度中心度来维持部分功能，但这种代偿可能并不完全有效，甚至会引发新的问题。5.3代偿机制探讨在病程较长的颞叶癫痫患者中，部分脑区出现了度中心度升高的现象，这可能是大脑的一种代偿机制。左侧中央前回和中央后回分别作为初级运动皮层和初级感觉皮层，在病程＞5年的患者中其度中心度升高，可能是为了弥补其他脑区功能受损对运动和感觉功能的影响。长期的癫痫发作导致一些与运动和感觉相关的脑区功能下降，大脑通过增强左侧中央前回和中央后回与其他脑区的连接，来维持基本的运动和感觉功能。左侧岛叶在病程＞5年患者中度中心度升高，也可能是一种代偿反应。左侧岛叶参与多种感觉信息的整合与处理，以及情感和认知功能。随着病程延长，其他脑区受损，左侧岛叶通过增强连接来整合和处理感觉信息，调节情感和认知功能，以维持大脑的正常生理和心理功能。这种代偿机制在一定程度上对执行功能起到了保护作用。左侧中央前回和中央后回的代偿性增强，有助于维持患者的基本运动和感觉功能，使患者能够进行简单的日常活动，如行走、抓握物品等，这对于执行功能的正常发挥具有基础支持作用。左侧岛叶的代偿可能在一定程度上改善了患者的情感调节和认知功能，减轻了癫痫发作对执行功能的负面影响，使患者在面对复杂任务时，能够在一定程度上保持注意力和认知灵活性。然而，这种代偿机制也存在一定的局限性。过度的代偿可能导致大脑功能的重新分配和调整，打破原有的神经环路平衡，进而引发其他神经功能的异常。左侧岛叶过度代偿可能会干扰其与其他脑区之间正常的信息传递和协同工作，导致感觉信息整合异常、情感调节障碍和认知功能受损等问题。代偿机制可能无法完全弥补受损脑区的功能缺失，随着病程的进一步延长，癫痫发作对大脑的损伤不断加重，即使有代偿机制的存在，执行功能仍会逐渐下降。六、结论与展望6.1研究主要结论总结本研究通过应用度中心度方法，对不同病程颞叶癫痫患者的脑网络与执行功能进行了深入研究，取得了以下主要结论。在脑网络特征方面，不同病程的颞叶癫痫患者呈现出明显不同的脑网络特征。病程＜5年的患者，脑网络度中心度降低的脑区主要位于右侧海马旁回，这表明该脑区在病程较短的患者中可能最早受到癫痫发作的影响，其功能连接强度的下降可能通过影响记忆和空间导航相关神经环路，进而对执行功能产生负面影响。病程＞5年的患者，脑网络度中心度降低的脑区位于右侧尾状核、左侧额叶，度中心度升高的脑区位于左侧中央前回、中央后回。右侧尾状核在运动控制、认知和情感调节等方面发挥着关键作用，其度中心度降低可能导致患者运动协调性下降、认知功能受损和情绪不稳定。左侧额叶负责高级认知功能，其度中心度降低会导致患者执行功能障碍，如计划能力下降、决策困难、语言表达能力受损等。左侧中央前回和中央后回分别作为初级运动皮层和初级感觉皮层，其度中心度升高可能是大脑为了维持基本运动和感觉功能的一种代偿机制。病程＞5年患者组较病程＜5年患者组度中心度升高的脑区位于左侧岛叶。左侧岛叶参与多种感觉信息的整合与处理，以及情感和认知功能，其度中心度升高可能是大脑对其他脑区功能受损的一种代偿反应，但也可能带来感觉信息整合异常、情感调节障碍和认知功能受损等潜在问题。在执行功能表现方面，颞叶癫痫患者存在显著的执行功能障碍，且执行功能障碍的程度和类型与病程密切相关。病程＜5年的患者，在注意力、抑制控制和认知灵活性等方面存在障碍，如在ANT测试中执行控制效应得分显著降低，在WCST测试中完成的类别数减少，持续性错误数增加。病程＞5年的患者，执行功能障碍在工作记忆、任务切换等方面表现更为严重，如在数字广度测验中工作记忆容量明显减小，在任务切换实验中反应时明显延长，错误率显著升高。与病程＜5年患者相比，病程＞5年患者在多项执行功能测试中的表现更差，这表明随着病程的延长，癫痫发作对执行功能的损害逐渐加重。在脑网络与执行功能的关系方面，特定脑区的度中心度与执行功能存在显著相关性。病程＞5年患者组中，右侧尾状核的度中心度值与执行控制网络效率呈显著负相关，即右侧尾状核功能连接强度的下降会导致执行控制能力下降。左侧额叶的度中心度与认知灵活性相关，左侧额叶度中心度降低会使患者难以根据环境变化调整认知策略。左侧岛叶的度中心度与工作记忆存在关联，虽然其度中心度升高可能是一种代偿反应，但可能并未有效改善工作记忆相关脑区之间的功能连接，甚至对工作记忆产生负面影响。不同病程下脑网络与执行功能关系存在差异。病程＜5年时，脑网络度中心度降低主要集中在右侧海马旁回，执行功能障碍主要表现为注意力和认知灵活性受损；病程＞5年时，脑网络度中心度改变涉及多个脑区，执行功能障碍在工作记忆、任务切换等方面更为严重。病程对脑网络与执行功能关系的调节作用可能与癫痫发作对大脑的累积损伤以及大脑的代偿机制有关。在病程较长的患者中，部分脑区出现度中心度升高的代偿机制，如左侧