背景

在所有的痴呆症中，阿尔茨海默症(AD)占到了50--60%。人的年龄超过65岁之后，每增长5岁，AD发病率就会增加一倍。轻度认知损伤(MCI)是AD的前期症状，它是介于正常衰老和AD之间的一种临床状况。MCI患者的记忆丧失要比正常老年人的正常记忆损伤严重很多，但是又没有达到AD的严重程度。遗忘型轻度认知损伤 (aMCI)是一种亚型MCI，大约10-15%的患者最终都患上了AD ，对aMCI的早诊断早治疗能够有效减少患者家属的心理和经济负担。因此，如何找到一种简单、有效的aMCI诊断方法及其预兆性生物标记迫在眉睫，也为较早地诊断出AD提供了机会。

“默认脑网络(DMN)”是极为重要的功能连接网络，在情节记忆和自传记忆的提取过程中表现活跃，但在应对外部刺激引起的认知活动中活跃性会下降。有研究表明，除功能连接外，脑区间的有效连接程度在揭示大脑功能结构之间的工作机制方面更为重要。在本研究中，我们试图研究aMCI患者默认脑网络中脑区连接的因果关系变化情况，并将研究结果与健康被试作比较，希望能为临床治疗的诊断提供有效参考。

1. 方法

aMCI和正常对照组的人口统计信息

本研究中，我们采用中文版听觉词语学习测试(AVLT)并且以标准方式由两位有资质的心理学家监管整个过程，我们采用基于多变量格兰杰因果关系分析与ICA分析相结合的方法研究了aMCI患者和同年龄段的健康被试默认脑网络因果连接强度的变化情况。Granger因果关系可以量化一个作为脑网络中枢的大脑核团直接或间接对另一个大脑核团施加影响的程度，从而有效评价脑网络各个核团之间的因果支配关系，实现了脑网络内部核团间因果连接传导通路模型的有效建构，并揭示由不同脑区组成的脑网络的工作机制。

2. ICA分析和感兴趣区域的定义

使用fMRI工具箱对所有预处理的数据进行空间ICA处理，包括对每一位被试进行主成分分析(PCA）降维、ICA应用和逆向重建。为了避免研究结果对某一组有利，我们对aMCI组和健康对照组之间的默认脑网络进行了关联分析来选择感兴趣区。感兴趣区的划定被定义成，以ICA分析确定的局部最大激活点为中心，半径为6毫米的球内所包含的全部体素。

默认脑网络的结果

 aMCI患者静息态默认脑网络中活跃度降低和增强的区域

由ICA 分析结果看来，与健康对照组相比，aMCI患者的脑网络中活跃度降低的区域包括：双侧PreCN/PCC (BA 7/31)，双侧FG (BA 20)，右侧HC(BA 35)和双侧IPL (BA 40)。然而，试验者观察到aMCI患者的默认脑网络也存在活跃性显著增强的区域：左侧LPFC (BA 47)，双侧dMPFC (BA 8/9)，左侧ACC(BA 10)，双侧vmPFC (BA 10/11)，双侧MTG (BA 21)和左侧IPL (BA 39)。

3. MGCA分析

mGCA 分析结果显示了 aMCI 患者脑区间因果连接度的减弱和增强趋势

mGCA使用直接传递函数(DTF)，由选择的ROIs中时间序列的多维自回归模型计算得出。为了更好地表达从mGCA中获得的区域间时序关系信息，我们也开展了节点交互性分析。

mGCA分析结果充分地展示了aMCI患者和健康被试脑区间相互关系的动态重组过程：aMCI患者的PreCN/PCC和HC，PreCN/PCC和IPL，MTG和HC，MTG和FG以及FG和HC之间的信息流连接受损；aMCI患者的额叶皮质内，以及额叶皮质与顶叶皮质之间的相互连接关系显著增强。由此可见，默认脑网络的有效连接模式可以反映aMCI患者的认知减退程度。

4. 展望

随着fMRI技术在明确脑区间系统时间关系灵敏度方面得到显著提升，我们获得了fMRI血液动力学函数测量值之间存在时间关系的有力证据，可以用来追踪神经信息的流动情况。格兰杰因果分析方法能够使我们更好地理解空间分布不同的脑区间存在的相互作用关系。研究结果强调了aMCI患者病理生理学指标上有效连接度变化的重要性。这些研究发现可以作为aMCI患者进行诊断和监测时的脑成像生物标记。

附

该论文发表于Journal of the International Neuropsychological Society（国际神经心理学学会会刊）。2014年获西安电子科技大学，科学研究优秀成果奖，一等奖；2015年获陕西高校人文社会科学研究优秀成果奖。

作者：燕浩等。