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“失连接综合征”是Alzheimer病(Alzheimerdisease,AD)发病机制中的重要假说,它推测AD的病理生理并非单纯由于某一个神经元系统的破坏而是不同神经元系统间相互作用的紊乱造成的。本研究利用MR成像技术从功能和结构两方面探索早期AD中脑连接性的改变,为该假说寻求新的实验证据。
第一部分:早期Alzheimer病海马功能连接的改变:静息状态fMRI研究
目的:探索早期AD患者海马功能连接的改变
材料和方法:对13名轻度AD患者和13名年龄匹配的健康对照者进行静息状态的fMRI扫描。通过检查海马fMRI信号低频震荡与全脑其他体素低频震荡的相关性度量海马功能连接。我们以体素-体素的方式分别进行随机效应单样本检验和两样本检验以辨别两个试验组内与右侧和左侧海马具有显著性功能连接的脑区及两个试验组间与右侧和左侧海马功能连接具有显著性差异的脑区。
结果:发现健康老年对照组中与右侧和左侧海马具有显著性功能连接的脑区在很大程度上与“默认网络”中的脑区相重叠。海马功能连接在健康老年人中呈右向不对称,而在AD患者中这种不对称性消失。AD患者中一系列脑区与右侧海马的功能连接显著减低,这些脑区包括背侧内侧前额叶,内侧前额叶/腹侧前部扣带回,右侧楔叶延伸至楔前叶,左侧楔叶,右侧下颞皮层,右侧颞上回和颞中回和右侧后部扣带回;而右侧背外侧前额叶皮层与左侧海马的功能连接显著增强。
结论:海马与内侧前额叶,腹侧前部扣带回以及后部扣带回的功能连接破坏为此前发现的AD患者“默认网络”活性缺失提供了新的证据。海马与视觉皮层功能连接降低提示早期AD患者海马相关皮层网络完整性的破坏。此外,这些发现还提示静息状态fMRI是研究早期AD病理生理改变的有效工具。
第二部分:早期Alzheimer病脑白质微结构损害与灰质丢失:基于体素的全脑分析
目的:全面评价早期AD患者脑白质微结构改变与灰质丢失的范围和分布,并探索白质微结构损害和灰质丢失间的关系。
材料和方法:对17名轻度AD患者和23名年龄与之匹配的健康老年人进行全脑MR弥散张量成像(diffusiontensorimaging,DTI)和T1加权成像。计算反映白质结构完整性的DTI指标部分各向异性(fractionalanisotropy,FA)。利用SPM2分别对全脑白质FA和皮层的灰质密度在AD患者和老年对照者间做基于体素的比较。在AD病例组内对白质弥散异常区域的FA值和皮层萎缩区域的灰质密度做相关分析,并进一步分析白质结构完整性改变,皮层灰质丢失与认知功能下降间的关系。
结果:与老年对照者比较,轻度AD患者白质弥散各向异性在一系列区域显著减低,这些脑区包括两侧前额叶白质,胼胝体膝部,两侧内囊及丘脑;两侧颞叶白质,两侧小脑白质,左侧额上回皮层下白质,左侧颞顶枕联合区白质,两侧扣带回白质及胼胝体压部。其中两侧前额叶与颞叶的白质FA减低区域几乎占全部受累白质体积的86.1%。AD患者的灰质密度在右侧内颞叶,右侧下颞叶,左侧内颞叶,左侧后部扣带回,两侧底前脑(basalforebrain)及豆状核,左侧颞上回以及两侧内侧前额叶显著减低。两侧扣带束FA减低与两侧内颞叶灰质密度下降间存在显著相关关系。而两侧前额叶和右侧颞叶白质的FA减低未与灰质丢失存在显著相关。FA减低与简短精神状态检查(mini-mentalstateexamination,MMSE)间未存在显著相关,两侧颞叶灰质丢失与MMSE间存在显著相关。
结论:早期AD患者的白质微结构损害以前额叶和颞叶为著,且相对独立于灰质丢失;灰质丢失以出现在两侧颞叶为著,且与扣带束白质损害显著相关。这些发现提示边缘系统内的神经元变性可能导致白质结构的破坏,而额叶和颞叶的白质微结构损害可能涉及其他AD相关的病理过程。此外,前额叶、颞叶和扣带回的白质弥散异常提示早期AD患者额颞叶之间及边缘系统内部解剖连接的破坏