本文關(guān)鍵詞：抑郁癥腦解剖網(wǎng)絡(luò)的縱向變化研究

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【摘要】：抑郁癥是一種較為常見的情緒障礙,多年來在神經(jīng)生化和遺傳及社會心理等多方面對抑郁癥的發(fā)病機(jī)制展開了大量的臨床研究,但目前具體機(jī)制仍不完全清楚。隨著神經(jīng)影像技術(shù)不斷發(fā)展,以及與多學(xué)科的緊密結(jié)合,抑郁癥被認(rèn)為是一種“失連接”故障。本文的工作主要圍繞著基于彌散張量成像模態(tài)的腦白質(zhì)結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行,通過不同的分析方法和角度,來研究抑郁癥患者及經(jīng)過抗抑郁藥物治療后患者的腦結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋵傩缘淖兓?以及這些變化與臨床現(xiàn)象間的關(guān)系。本文的主要研究工作和內(nèi)容有如下四項,概括如下：(1)從網(wǎng)絡(luò)的分化、整合和中心性角度,分析抑郁癥患者的腦結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)鋵傩蕴卣魑覀儾捎脧浬埩砍上窦夹g(shù)來探究抑郁癥患者腦結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣M織結(jié)構(gòu)的變化。首先構(gòu)建了FA加權(quán)的無向腦白質(zhì)網(wǎng)絡(luò),并計算了網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)鋵傩灾笜?biāo)。結(jié)果發(fā)現(xiàn),網(wǎng)絡(luò)的全局屬性沒有發(fā)現(xiàn)顯著性變化,而局部屬性上受損的節(jié)點(diǎn)大多集中于認(rèn)知情緒環(huán)路和額頂環(huán)路。其中,右側(cè)前額葉皮層部分節(jié)點(diǎn)的中心性與病程呈負(fù)相關(guān)性,右側(cè)額下回三角部的中心性和右側(cè)額上回眶額部的效率屬性與疾病嚴(yán)重程度呈正相關(guān)性。這些結(jié)果首次表明在抑郁癥患者中,與情緒和認(rèn)知處理相關(guān)的白質(zhì)結(jié)構(gòu)連接存在損傷。抑郁癥患者的功能網(wǎng)絡(luò)上的紊亂具有物質(zhì)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ),這對于探究抑郁癥發(fā)病機(jī)制中有著重要的意義。(2)受腦網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)性特征啟發(fā),探究腦結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中高能量消耗的hub點(diǎn)在疾病識別中的效果將網(wǎng)絡(luò)指標(biāo)作為分類特征,并采用兩種策略將這些特征分成HUB類(僅包含hub點(diǎn)腦區(qū)的特征)和MIX類(同時包括hub點(diǎn)和非hub點(diǎn)的特征)。運(yùn)用基于徑向基核函數(shù)的支持向量機(jī)分類器進(jìn)行抑郁癥患者和健康對照的識別。結(jié)果顯示HUB和MIX特征都能將患者和對照進(jìn)行區(qū)分,但HUB在識別患者的能力上比MIX更優(yōu)。說明網(wǎng)絡(luò)中hub點(diǎn)的損傷對整個網(wǎng)絡(luò)的影響更大。在進(jìn)一步的特征辨別力分析中發(fā)現(xiàn),發(fā)生變化的hub點(diǎn)主要集中在額頂環(huán)路。這些結(jié)果暗示hub點(diǎn)能作為識別抑郁癥患者的潛在診斷指標(biāo),以及額頂環(huán)路上hub點(diǎn)的損傷與抑郁癥病理機(jī)制有著重要的關(guān)系。(3)發(fā)作期與緩解期抑郁癥患者腦結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)模式的差異為了更好的描述抑郁癥疾病的信息,提出了一種新穎的分類模式架構(gòu)。具體來說,我們引入了五種生理參數(shù)指標(biāo),并基于這五種指標(biāo)構(gòu)建了五種加權(quán)結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)。接著分別選擇了具有代表性的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)指標(biāo),分別是網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)度、邊的介數(shù)和網(wǎng)絡(luò)通訊指標(biāo)。結(jié)果顯示,發(fā)作期與緩解期患者分別與健康對照的區(qū)分模式類似,主要改變的是警醒網(wǎng)絡(luò),默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)和額頂網(wǎng)絡(luò)度的屬性；而發(fā)作期與緩解期患者之間主要的差異模式是默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)和默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)與其他網(wǎng)絡(luò)(如視覺識別網(wǎng)絡(luò)和警醒網(wǎng)絡(luò))間的通訊指標(biāo)。這些結(jié)果表明抑郁癥的損傷主要與警醒網(wǎng)絡(luò),默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)和額頂網(wǎng)絡(luò)內(nèi)直接的結(jié)構(gòu)連接的破損有關(guān),而抑郁癥的緩解可能與默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)內(nèi),以及默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)與其他網(wǎng)絡(luò)間(如警醒網(wǎng)絡(luò)和視覺皮層網(wǎng)絡(luò))的網(wǎng)絡(luò)代償有關(guān)。(4)抑郁癥患者治療前后hub水平社區(qū)結(jié)構(gòu)的變化神經(jīng)信息處理過程中的分化和整合功能是腦網(wǎng)絡(luò)信息通訊的兩個重要方面,這兩方面的平衡是執(zhí)行認(rèn)知功能時各個相互分散的子網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)間信息高效交互的保證。在網(wǎng)絡(luò)分析中,社區(qū)結(jié)構(gòu)和hub點(diǎn)能分別對這兩個方面進(jìn)行觀察。目前,鮮有研究探討抗抑郁藥物對腦網(wǎng)絡(luò)中信息通訊的分化和整合功能的影響�；诖�,我們利用彌散張量技術(shù)研究經(jīng)過抗抑郁藥物之后患者h(yuǎn)ub水平上社區(qū)結(jié)構(gòu)的變化情況。同時,在方法部分,嘗試改進(jìn)置換網(wǎng)絡(luò)檢驗(yàn)的統(tǒng)計方式,使得能在個體水平上進(jìn)行統(tǒng)計分析。首先構(gòu)建腦白質(zhì)網(wǎng)絡(luò),并進(jìn)行模塊探測,接著主要關(guān)注每一個被試的hub水平社區(qū)結(jié)構(gòu)分析。結(jié)果發(fā)現(xiàn),與對照相比,治療前后患者的hub水平社區(qū)結(jié)構(gòu)發(fā)生了重組,主要集中在額頂環(huán)路和認(rèn)知情緒環(huán)路。此外,治療前后患者分別與對照相比,在hub角色變化主要集中在額頂環(huán)路,且變化模式比較穩(wěn)定：而在治療前后對比中發(fā)現(xiàn),兩組間存在著hub角色互換的不穩(wěn)定狀態(tài)。在相關(guān)分析中發(fā)現(xiàn),左側(cè)前扣帶回和右側(cè)楔前葉的模塊相關(guān)屬性與17項漢密爾頓總分呈顯著相關(guān)性。同時,治療前后內(nèi)側(cè)額上回的模塊間度值的減分率與治療前后17項漢密爾頓總分的減分率呈正相關(guān)性。這些實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明抗抑郁藥物治療使得hub水平社區(qū)結(jié)構(gòu)發(fā)生了重組,且此影響主要位于額頂環(huán)路,預(yù)示著這些受影響環(huán)路中可能存在著一種分化和整合能力之間的不平衡性,以及不同腦區(qū)間功能整合能力的紊亂。同時,這些受影響的環(huán)路可能是抑郁癥療效的敏感反應(yīng)區(qū)。
【關(guān)鍵詞】：抑郁癥 抗抑郁治療 彌散張量成像 腦結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò) 機(jī)器學(xué)習(xí) 腦連接組
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：R749.4
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-13
• 本論文專用術(shù)語縮略詞及中英文對照表13-15
• 第一章 緒論15-33
• 1.1 引言15-19
• 1.2 抑郁癥的腦網(wǎng)絡(luò)神經(jīng)影像學(xué)研究現(xiàn)狀19-28
• 1.2.1 抑郁癥患者受損的功能連接網(wǎng)絡(luò)20-21
• 1.2.2 抑郁癥患者受損的結(jié)構(gòu)連接網(wǎng)絡(luò)21-22
• 1.2.3 尋找抑郁癥診斷生物學(xué)標(biāo)記22-23
• 1.2.4 探尋抑郁癥治療機(jī)制及潛在的治療靶點(diǎn)23-28
• 1.3 本文的研究內(nèi)容和創(chuàng)新28-30
• 1.4 本文的組織結(jié)構(gòu)30-33
• 第二章 抑郁癥腦結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)分析方法綜述33-45
• 2.1 引言33-35
• 2.2 腦結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)基本概念35-42
• 2.2.1 彌散張量成像技術(shù)基本概念35-36
• 2.2.2 腦結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建方法36-38
• 2.2.3 常用的腦網(wǎng)絡(luò)圖論分析指標(biāo)38-42
• 2.3 抑郁癥腦結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)分析現(xiàn)狀42-44
• 2.4 結(jié)論44-45
• 第三章 抑郁癥患者腦結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的圖論指標(biāo)分析45-65
• 3.1 引言45-46
• 3.2 材料與方法46-55
• 3.2.1 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)46-47
• 3.2.2 數(shù)據(jù)預(yù)處理及結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建47-50
• 3.2.3 圖論指標(biāo)分析50-53
• 3.2.4 統(tǒng)計分析53-54
• 3.2.5 測試模型54-55
• 3.2.6 臨床相關(guān)分析55
• 3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果55-60
• 3.3.1 全局網(wǎng)絡(luò)指標(biāo)55-57
• 3.3.2 局部網(wǎng)絡(luò)指標(biāo)57-59
• 3.3.3 測試模型59
• 3.3.4 臨床相關(guān)59-60
• 3.4 討論60-64
• 3.5 結(jié)論64-65
• 第四章 抑郁癥患者h(yuǎn)ub點(diǎn)損傷模式分析65-79
• 4.1 引言65-67
• 4.2 材料與方法67-70
• 4.2.1 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)預(yù)處理67
• 4.2.2 定義hub點(diǎn)67-68
• 4.2.3 特征選擇68
• 4.2.4 模式分類及異常模式分析68-70
• 4.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果70-74
• 4.3.1 hub點(diǎn)分布70-71
• 4.3.2 分類性能和異常模式71-74
• 4.4 討論74-77
• 4.5 結(jié)論77-79
• 第五章 發(fā)作期與緩解期抑郁癥患者腦結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)模式的差異79-97
• 5.1 引言79-80
• 5.2 材料與方法80-86
• 5.2.1 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)80-81
• 5.2.2 數(shù)據(jù)預(yù)處理和網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建81-84
• 5.2.3 特征提取和特征選擇84-85
• 5.2.4 模式識別和異常模式分析85-86
• 5.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果86-90
• 5.3.1 分類性能86-87
• 5.3.2 異常模式87-90
• 5.4 討論90-94
• 5.4.1 高辨別力的特征90-92
• 5.4.2 損傷模式92-93
• 5.4.3 恢復(fù)模式93-94
• 5.5 結(jié)論94-97
• 第六章 抑郁癥患者治療前后hub水平社區(qū)結(jié)構(gòu)的變化97-123
• 6.1 引言97-98
• 6.2 材料與方法98-105
• 6.2.1 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)98-99
• 6.2.2 數(shù)據(jù)預(yù)處理和網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建99-100
• 6.2.3 hub水平社區(qū)結(jié)構(gòu)(HLCSN)100-101
• 6.2.4 統(tǒng)計分析101-105
• 6.2.5 臨床相關(guān)分析105
• 6.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果105-116
• 6.3.1 HLCSN結(jié)構(gòu)105-107
• 6.3.2 HLCSN的全局和局部差異107-113
• 6.3.3 HLCSN的hub角色變化113-114
• 6.3.4 臨床相關(guān)114-116
• 6.4 討論116-121
• 6.5 結(jié)論121-123
• 第七章 總結(jié)與展望123-131
• 7.1 總結(jié)123-128
• 7.1.1 研究內(nèi)容總結(jié)123-127
• 7.1.2 研究的局限性127-128
• 7.2 展望128-131
• 參考文獻(xiàn)131-151
• 致謝151-153
• 作者簡介153-156
• 個人簡介153
• 期刊論文153-155
• 會議論文155-156

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