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《南京大学》 2017年
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APOE风险基因和性别差异对空间导航能力相关脑结构的影响

王芳芳  
【摘要】:第一部分空间导航能力与海马亚区体积相关性的性别差异化研究目的:空间导航能力是一种非常重要的基本生活能力,包含了多个复杂的认知及感知过程,其能力受损与萎缩的海马体积明显相关。前人报道,性别不同所引起的空间导航行为学不同,但是这种差异的脑结构改变基础还不是很明确。本研究旨在研究正常年轻人中,性别对其空间导航能力的影响,以及其与海马体积、海马亚区体积的联系。材料与方法:通过志愿者招募流程,收入63名正常年轻志愿者纳入本研究(男33名,年龄24.00±1.27岁;女30名,年龄23.90±1.95岁)。所有被试者均进行了空间导航测试及头颅磁共振检查。空间导航测试使用PC版的隐藏任务测试(Hidden Goal Task,HGT),即视觉模拟的水迷宫(Morris Water Maze,MWM)测试进行,分别测试综合导航、环境导航、自我导航及延迟-环境导航能力;采用3D-T1加权成像序列进行颅脑高清结构像采集,并通过FreeSurfer软件分割及计算得到每个被试双侧海马亚区和海马整体的体积,FreeSurfer5.3.0将海马分为CA1、CA2_3、CA4_DG、下托(subiculum)、前下托(presubiculum)、海马裂(fissure)、海马伞(fimbria)以及无法分割的尾区(标记为hippocampus)8个亚区。全部受试者按照性别分为两组。利用两个独立样本T检验(two sample t test)对两组的各种空间导航能力、年龄、受教育程度做组间比较。用Pearson相关检验和偏相关检验对空间导航能力值与海马体积与海马亚区体积进行分析。结果:研究发现在正常年轻人中男性的综合空间导航能力较女性的差(男性:28.69±16.59;女性:22.33±6.27;p=0.047),两组的自我导航和环境导航比较没有统计学差异。在相关分析中发现,综合导航能力的差异与右侧海马前下托(r=0.313,p=0.013)和下托(r=0.262,p=0.040)的体积变化有关。结论:在健康年轻人中,男女的综合空间导航能力有差异,且这种差异与右侧海马前下托与下托的体积差异相关。这一研究强调了空间导航能力与海马亚区之间的关系,提示不同的海马亚区在空间导航中的不同作用,为下一步揭示空间导航差异的结构与功能基础打下了基础。第二部分APOE风险基因携带者中空间导航能力和脑白质纤维束特征的相关性研究目的:APOE ε4等位基因被认为是阿尔茨海默病(Alzheimer's disease,AD)的一个主要危险基因,空间导航能力受损及纤维束完整性受到破坏在老年人和AD患者中也非常常见。然而空间导航能力受损与纤维束完整性在APOE风险基因携带者中的相关性还不甚明确。本文旨在研究正常年轻人中APOE风险基因携带者中空间导航能力和纤维束特征的相关性。材料与方法:通过前章所述的志愿者招募流程及空间导航测试和头颅磁共振检查的60名被试抽取外周血进行基因型检测。用纤维束自动定量分析法(automating fiber-tract quantification,AFQ)分析脑内 20 条纤维束上各 100 个节点的各向异性分数(fractional anisotropy,FA)和平均扩散系数(mean diffusivity,MD)。全部受试者按照基因型分为三组。单因素方差分析和spearman相关检验分别用于对三组的空间导航能力、20条纤维束上的弥散张量指标做组间比较和相关性分析。结果:综合导航能力(p=0.627),自我导航能力(p=0.768)及环境导航能力(p=0.491)在三组APOE等位基因型(ε2/ε3、ε3/ε3、ε4/ε3)正常年轻人中均不存在组间显著差异。在20条纤维束的100个节点特征分析中发现,APOE ε3/ε3组较APOE ε2/ε3组的双侧丘脑辐射束(左侧:t=2.839,p=0.007;右侧:t=4.174,p=0.000)、胼胝体(膝部:t=2.487,p=0.016;压部:t=3.425,0.001)的 FA 值低,APOEε4/ε3 组较 APOEε2/ε3 组的胼胝体(压部:t=2.350,p=0.039)的 FA 值低。APOE ε4/ε3 组右侧弓形束(t=:-2.958,p=0.018)、左侧上纵束(t=-2.737,p=0.025)、肼胝体(压部:t=-3.208,p=0.008)MD 值较 APOEε2ε3 组高;APOEε3/ε3 组右侧扣带束(t=-3.211,p=0.002)MD 值较 APOE ε2/ε3 组高;而 APOE ε3/ε3 组较APOEε2/ε3组在左侧下额枕束额叶段(t=2.656,p=0.011)及右侧丘脑辐射束(t=2.738,p=0.009)MD值为低。在进一步的相关分析中发现:APOEε2/ε3组中右侧扣带束扣带回MD值与综合空间导航能力正相关(r=0.829,p=0.042)。结论:在正常年轻人中,APOE风险基因携带者与非携带者的空间导航能力未发现显著差异,但APOEε4携带者中纤维束完整性出现破坏。同时,APOEε2携带者中综合空间导航能力与纤维束完整性呈现正相关,提示APOE ε4基因可能是空间导航障碍的风险因素之一。
【学位授予单位】:南京大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:R749.1;R445.2

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