【摘要】：睡眠剝奪會損傷人的認知功能,而損傷的程度在不同個體之間存在明顯的個體差異,即睡眠剝奪易損性。行為學研究表明睡眠剝奪易損性是人的特質屬性,但其潛在的神經機制尚不完全清楚。以往研究發(fā)現(xiàn),睡眠剝奪易損性與腦功能可塑性變化有關,但有關大腦灰質結構在睡眠剝奪后是否也會發(fā)生可塑性改變,并呈現(xiàn)灰質結構的易損性,目前還不清楚。因此本文的目的是探索大腦灰質結構在睡眠剝奪后的變化以及其與行為學易損性的關系,在此基礎上進一步探索與灰質結構相關的大腦功能的變化。首先,本論文基于結構磁共振(Magnetic Resonance Imaging,MRI)數(shù)據,采用基于體素的形態(tài)學分析方法(Voxel-Based Morphometry,VBM),分析24小時睡眠剝奪前后大腦灰質密度的改變,并與行為學指標做Pearson相關性分析。結果顯示:睡眠剝奪后前額葉部分腦區(qū)的灰質密度顯著增加。在行為學方面,發(fā)現(xiàn)睡眠剝奪后被試嗜睡程度增加,正性情緒減少同時負性情緒增加,精神運動警覺性任務(Psychomotor Vigilance Test,PVT)反應速度下降,表明警覺性下降。前額葉灰質密度變化量與睡意正相關,亦與PVT最快的10%的反應速度正相關。這可能是一種結構上的“代償”機制,反映了大腦結構的可塑性以及其在睡眠壓力下的彈性。這些腦區(qū)灰質密度的變化可能是行為學表現(xiàn)改變的結構基礎。其次,本論文基于睡眠剝奪前后直接做差得到的結構MRI的差值圖像,對全腦水平上腦灰質密度的變化與認知行為變化之間的關系進行分析。結果顯示:睡眠剝奪后睡意的增加與中扣帶皮層密度的變化量顯著正相關;而負性情緒的增加與杏仁核皮層密度的增加量顯著正相關,亦與腹內側前額葉皮層密度的減少顯著負相關。前人研究表明,腹內側前額葉與杏仁核之間的神經通路是控制情緒的關鍵,前者通過抑制杏仁核的活動來抑制負性情緒的產生。本論文發(fā)現(xiàn)的杏仁核皮層和內側前額葉與負性情緒之間的相反的相關性趨勢,可以作為解釋這一神經通路作用機制的證據。最后,本論文基于功能MRI數(shù)據,選取上述分析中得到的灰質結構異常腦區(qū)作為種子點,對睡眠剝奪前后種子點區(qū)域的全腦功能連接(Functional Connectivity,FC)及功能連接密度(Functional Connectivity Density,FCD)的變化,及其與灰質密度變化的關系進行分析。結果顯示:前額葉與海馬、腦干、丘腦、杏仁核之間的FC在睡眠剝奪后顯著降低,殼核與丘腦、中扣帶回與島葉皮層等腦區(qū)之間的FC顯著增加。這些結果解釋了睡眠剝奪造成的行為學損傷的神經基礎以及可能存在的代償機制,但功能的變化與結構變化之間未發(fā)現(xiàn)線性相關性。FCD分析發(fā)現(xiàn),右側額上回和右側額中回的FCD在睡眠剝奪后顯著降低。前面研究發(fā)現(xiàn)的這兩個腦區(qū)灰質密度的顯著增加可以解釋為大腦為了維持一般性表現(xiàn)水平而產生的代償機制,但未發(fā)現(xiàn)兩者之間的顯著相關性。睡眠剝奪后腹內側前額葉皮層FCD值亦顯著降低,這可能導致其對杏仁核抑制作用減弱,進而表現(xiàn)出負性情緒的增加。這一發(fā)現(xiàn)在功能層面上驗證了睡眠剝奪對該神經通路的影響。此外,島葉皮層的FCD變化與灰質密度變化之間存在顯著相關性,結合其與負性情緒增加的顯著相關結果,這些發(fā)現(xiàn)表明在睡眠剝奪過程中該腦區(qū)的結構與功能以及行為學之間存在相互關聯(lián)的改變。綜上所述,本研究發(fā)現(xiàn)睡眠剝奪前后大腦存在體素級別的灰質密度差異,且行為學的易損性與灰質結構有關。希望本論文的研究結果能夠為進一步理解睡眠剝奪易損性的神經機制提供一定的影像學證據。
【圖文】：

西安電子科技大學碩士學位論文就是“晝夜節(jié)律”，這是生物在進化中產生的對地球 24 小時自轉現(xiàn)象適應的結果�！皶円构�(jié)律”也稱為“生物鐘”，其在體內的周期幾乎正好是 24 小時，與地球自轉的周期一致。在大多數(shù)生物中，內部同步的生物鐘使生物體能夠預測與晝夜周期相對應的環(huán)境變化，并相應地調整其各項生理活動。生物鐘是驅動晝夜節(jié)律的核心機制，它們由三個主部分組成：一個周期約為 24 小時的中樞生化振蕩器；這個中央振蕩器的一系列輸入通路；與振蕩器的不同階段相聯(lián)系的一系列輸出通路，在整個有機體中調節(jié)生物化學、生理和行為的節(jié)律。人體的晝夜節(jié)律表現(xiàn)如圖 1.1 所示。晝夜節(jié)律振蕩器在人體組織中無處不在，它們由內源性和外源性信號同步，以組織特異性的方式調節(jié)生物全天的轉錄活動。

第一章 緒論不相同。前人研究表明，N2 階段下的特殊波形紡錘波和 N3 階段下的慢波在學習和記憶功能中都起到關鍵性作用。此外，快速眼動睡眠對于人類情緒調節(jié)至關重要[15, 16]�？偠灾�，睡眠具有重要的體內平衡功能，在睡眠期間，身體的大多數(shù)系統(tǒng)處于合成代謝狀態(tài)，有助于恢復免疫、神經、骨骼和肌肉系統(tǒng)的功能，這些系統(tǒng)在內分泌和免疫系統(tǒng)的活動中發(fā)揮重要作用，并且對于維持情緒、記憶和認知功能至關重要。睡眠對于人類是不可或缺的，充足且質量高的睡眠在保持良好的心情和認知敏銳度，以及促進生理平衡和維持身體機能方面的作用不容忽視。
【學位授予單位】：西安電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：R740;TP391.41

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本文編號：2619066