遺忘型輕度認知障礙患者扣帶回功能連接的改變

默認，網絡是連接網絡的功能，可以監控內部環境的變化，自動收集外部環境的信息，并進行加工和存儲。阿爾茨海默病(Alzheimerdisease,AD)導致的神經元功能損害可使腦功能區之間失連接,故腦功能連接研究成為觀察AD腦功能改變的重要手段。遺忘型輕度認知障礙(amnesticmildcognitiveimpairment,aMCI)被認為是AD發病的前驅階段。本研究從功能連接角度觀察aMCI階段腦默認網絡的變化。1數據和方法1.1amci患者檢查年齡、性別和教育程度為綜合因素的診斷能力收集2008年8月—2010年8月aMCI患者18例(aMCI組),男10例,女8例,年齡67～78歲,平均(71.8±2.0)歲,均以記憶障礙為主訴到本院記憶障礙門診就診;健康老年人20名(健康老年組),男11名,女9名,年齡65～75歲,平均(70.4±1.5)歲。在fMRI前,對所有被試者進行系列檢查,包括病史、神經系統專科檢查、常規血液檢查、常規MR檢查和神經心理檢查。其中神經心理檢查包括簡易智能量表(mini-mentalstateexamination,MMSE)、臨床癡呆量表(clinicaldementiarating,CDR)、HACHINSKI缺血指數量表、漢密爾頓抑郁量表。排除腦卒中、精神病、藥物濫用及系統性疾病、中重度高血壓、糖尿病患者。所有aMCI患者MMSE評分>25,平均26.64±0.31,CDR評分0.5,符合aMCI診斷標準。檢查前所有被試者均未服用膽堿酯酶抑制劑。健康老年組無AD家族史,MMSE評分>28,平均28.46±0.17,CDR評分0。兩組在性別、年齡和教育程度方面匹配。所有被試者均簽署知情同意書。1.2常規mr掃描采用SiemensTrio3.0TMR儀,8通道頭線圈。掃描前囑被試者保持閉眼、安靜、清醒狀態,于下頜兩側安置海綿墊以固定頭部。常規MR掃描包括T1W、T2W,排除腦梗死、腫瘤等明顯器質性病變。靜息態fMRI掃描采用GRE-EPI序列:TE50ms,TR3000ms,翻轉角90°,FOV200mm×200mm,矩陣64×64,33層,層厚4mm,間隔0.4mm,掃描時間8min。1.3全腦其他區域的相關分析取得的后扣帶回(posteriorcingulatecortex,PCC)區域活性峰值體素(0,-55,29)作為種子點,獲得半徑為6mm的球體作為模板,提取該模板內的平均時間序列,與全腦其他區域進行基于體素的時間序列相關分析,獲得成對區域的相關系數。利用FisherZ轉換改善這些相關系數的正態分布,對單個Z值進行基于體素的隨機效應t檢驗,獲得與PCC有顯著連接的區域;以單樣本t檢驗獲得組內的功能連接[voxelthreshold:t≥2.16,P<0.05(校正),k=10voxels],雙樣本t檢驗獲得aMCI組與健康老年組間功能連接差異[voxelthreshold:t≥2.056,P<0.05(校正),k=10voxels],多重比較校正均采用AFNI提供的AlphaSim程序()完成。2結果被試者若頭動(移動超過1mm,旋轉超過1.5°)則被剔除,本次試驗中無被剔除者。2.1側側腦室異常信號12例aMCI患者及15名健康老年人的雙側側腦室旁見少許片狀異常信號,提示輕度白質變性,未見明確梗死灶。其余6例aMCI患者和5名健康老年人腦內均未見明顯異常信號。2.2不同結構腦區talarach特征分析以PCC為ROI,采用單樣本t檢驗獲得組內的功能連接。aMCI組與PCC有顯著連接的腦區包括雙側背外側前額葉(dorsolateralprefrontalcortex,DLPFC)、左側內側前額葉(medialprefrontalcortex,MPFC)及前扣帶回(anteriorcingulatecortex,ACC)、雙側頂下小葉(inferiorparietallobule,IPL)、雙側顳中回和雙側楔前葉(圖1),活性簇中t值最高體素的Talairach坐標見表1。健康老年組與PCC有顯著連接的腦區包括雙側DLPFC、右側MPFC及ACC、雙側IPL、雙側顳中回,雙側顳下回和雙側楔前葉(圖2),活性簇中t值最高體素的Talairach坐標見表2。以雙樣本t檢驗獲得健康老年組與aMCI組間功能連接差異(圖3)。與aMCI組相比,健康老年組右側半球多個腦區顯示與PCC的功能連接增強,包括額上回、額中回、額下回的蓋部及三角部、MPFC及ACC以及顳中回,同時還顯示左側楔前葉的連接增強,這些活性簇中t值最高體素的Talairach坐標見表3。aMCI組較健康老年組功能連接增強的腦區主要在左側半球,包括左側扣帶回中部、左側頂上小葉(superiorparietallobule,SPL)、左側IPL、左側顳中回,右側SPL也顯示連接的增強,這些活性簇中t值最高體素的Talairach坐標見表4。3功能連接與互聯互通功能連接反映空間不同腦區神經元的BLOD信號的低頻振蕩(<0.08Hz)在時間上的同步性,即微觀神經元間相互作用可視為宏觀上基于相同功能的神經元簇活性間的相關性。用功能連接來衡量腦區間的關系,意味著從整合角度來研究大腦功能。本研究通過分析功能區平均時間序列間的相關性探討aMCI階段靜息態腦功能改變。顳葉內側結構包括海馬、內嗅皮層等,是AD最早累及的腦區,但AD患者腦葡萄糖代謝降低最早發生在PCC。神經心理學檢查提示,在總體認知功能未見明顯減退的情況下,PCC代謝降低與記憶和學習功能損害明顯相關,提示PCC是腦內學習記憶系統的重要組成部分,在正常成年人中該區域和顳葉內側結構共同參與事件記憶的提取。PET研究顯示AD患者最早出現PCC代謝異常是由于內顳葉病變導致二者間的神經元連接受損所致,默認網絡研究也提示PCC是其重要節點,故本研究選擇PCC作為種子點。本組健康老年人中,與PCC有顯著功能連接的腦區包括雙側DLPFC、右側MPFC及ACC、雙側IPL、雙側顳中回、雙側顳下回、雙側楔前葉。在ICA提取的默認網絡與PCC基于體素的相關分析得到的腦連接網絡之間存在高度一致性,可認為PCC是默認網絡的重要節點。從網絡的偏側性角度看,PCC功能連接與ICA獲得的腦網絡均顯示大腦前額葉活性的右側偏側化,包括DLPFC、MPFC及ACC,提示基于PCC的功能連接有較好的可重復性。PCC是AD最早發生代謝降低的腦區,aMCI與PCC功能連接降低的腦區主要分布在右側大腦半球,包括前額葉的額上回、額中回、額下回的蓋部及三角部、MPFC和ACC以及顳中回,同時存在與左側楔前葉的連接破壞。背外側及腹外側前額葉區域參與編碼階段的對準備記憶事物的細化、組織以及回憶階段對重新獲得信息的維持和監視。除了眶額皮層,包括DLPFC及MPFC等前額葉皮層受AD病理累及較晚。本研究結果提示,aMCI階段前額葉與PCC之間的連接發生改變,其中MPFC/ACC作為默認網絡內中線區域的另一個節點,其與PCC之間的連接改變提示在輕度AD患者中出現的大腦半球前部與后部之間的失連接改變已見于aMCI。在aMCI階段,PCC功能連接顯示多區域功能連接破壞,但左側半球多個功能區呈現與PCC的功能連接增強,尤其是在左側SPL、IPL。事件相關fMRI研究顯示,對比以前正確識別的“舊”項目與成功拒絕的未呈現過的“新”項目,可以發現頂葉區域激活,提示這個區域與成功的信息“提取”有關。Simons等發現,相對于在記憶功能中有關鍵作用的腦區(如額葉、間腦和顳葉內側區域),外側頂葉皮層的激活在回憶中更為多見。雖然關于頂葉外側皮層在記憶功能中的作用有多種假設,但其確切機制仍有待研究;而PCC與SPL/IPL之間的連接增強也可能在某種程度上支持頂葉外側區域在記憶功能中的作用。這種功能連接的增強可能意味著aMCI