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海洛因成瘾患者大脑异常功能连接模式的初步研究

  

    海洛因成瘾是中国越来越严重的公共健康问题。近几年来,许多功能影像学研究均通过线索诱导的研究模式,讨论海洛因成瘾患者大脑在某些认知任务下的异常表现,研究涉及成瘾者的大脑认知控制网络,行为决策网络,压力调节网络等等。但是没有研究从一个综合的角度来评价成瘾者大脑功能网络的异常。另一方面,前人研究多基于任务,研究目的往往局限于实验设计,只能从某个单一角度来观测成瘾者的大脑功能的异常表现。这里,我们推测海洛因成瘾者在任务下表现出的各种异常认知网络调节模式,在静息状态下其大脑相应功能脑区也表现异常的BOLD信号。
    本研究通过功能核磁成像,比较静息态下成瘾患者组(12人)与健康人组(12人)大脑功能网络的异常,并通过复杂网络(Graph theory analysis)的方法来描述病人组与正常人组的大脑网络模式。复杂网络作为一种数据驱动的方法,它有着可以评价时间和空间两个维度下大脑脑区彼此之间功能连接强度的优点。这里我们把大脑分成了90个脑区,并将这些脑区看成是复杂网络上的节点,将大脑按照复杂网络的模型进行了描述,分别构建了海洛因成瘾患者组和健康人组大脑拓扑网络。我们将整个大脑看作一个系统,忽略子系统内部的动力学行为,关注子系统之间的联系,并着重分析了子系统之间联系的统计特性。
    结果发现在正常人组内(Fig 1A),大脑的子系统内部连接比较复杂,子系统与子系统之间存在着长连接,总体呈现有序稳定的拓扑结构。而在病人组内(Fig 1B),脑区与脑区间的连接比较复杂,网络呈现无序混乱的拓扑结构。我们通过比较两组网络脑区边连接的统计特性,发现在病人组中,前额叶(PFC),前扣带(ACC),辅助运动区(SMA),纹状体(striatum),脑岛(insula),海马(HIP),杏仁核(AMYG)相对于正常人组呈现异常的功能连接(Fig 2)。更为值得我们注意的是,这些网络中功能链接异常的脑区,正是前人在不同的线索诱导成瘾研究模式中重点关心讨论的大脑核团:PFC- Decision making,ACC 和SMA- Inhibitory control,striatum- stress regulation,insula- assigning emotional valence,HIP和AMYG- working memory。
    监测功能的下降,行为抑制的失常,压力调节的紊乱,都有可能发生在海洛因成瘾患者人群中。通常情况下,这些功能网络同时反应,并且网络与网络之间相互交流,大脑在这些功能网络的正常运转下应对日常生活中所面临的各种问题。然而,这些认知网络被发现显著性差异在海洛因成瘾者与健康人组中。可能正是这些网络在静息态下功能连接的异常,及相互作用的失调,导致成瘾性患者在线索诱导任务中异常反应。

 

 


Figure 1

 

 



 

更新时间:2009-12-02 16:16 点击:
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