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正常人与精神分裂症患者空间工作记忆的fMRI研究

蒋元文  
【摘要】: 第一部分正常人空间n-back工作记忆任务的动态皮层网络:负载效应的fMRI研究 目的:本研究采用参数性图形n-back任务(n为1、2、3),探讨:①空间WM相关脑激活区的神经解剖学定位。②在WM容量范围内,分析不同负载水平WM相关脑区的动态变化(即负载效应),笔者预测:当任务负载增加时,受试者为了正确执行任务,对资源重新配置的程度与任务难度有关,从1到2back、2到3back,越来越多的资源分配给WM相关脑区,因此,导致WM相关脑区激活增加。本实验通过控制任务难度而对这一假说进行验证。 材料与方法:正常受试者18名,采用空间n-back任务(n为1、2、3)行fMRI。对低负载记忆任务(1back任务)、中度负载记忆任务(2back任务)、高负载记忆任务(3back任务)进行3次独立的采集。利用SPSS 17.0版本对实验过程中电脑记录下的受试者在1、2、3back任务中的反应情况(包括RT、准确率)进行统计学处理,以P0.05为有统计学意义。采用SPM5软件进行功能数据预处理、统计分析和结果显示。统计分析中,采用SPM5基本模式(basic model)中的单样本t-检验进行组分析,两样本t-检验进行组间比较。统计分析包括:所有受试者不同负载时n-back任务的组分析;NS中1、2、3back任务分别进行组分析。为了探讨WM相关脑区,分别NS中进行1back vs 2back、2back vs 3back、3back vs 1back的组间比较。 结果:正常人在执行空间工作记忆任务过程中,多个区域出现了负载效应。在相对低负载(2-1back)'情况下,双侧DLPFC(BA46/9)、双侧VLPFC(BA45/47)、双侧PPC (BA7)(右侧顶上小叶;右侧楔前叶),双侧LPMA (BA6)和右侧基底节区表现为激活强度及范围增加。在相对高负载(3-1back,3-2back)情况下,双侧DLPFC (BA46)、双侧PPC (BA7/40)、双侧VLPFC (BA45/47)和双侧LPMA (BA6)激活强度及范围明显增加。双侧基底节区及两侧小脑激活均有所增强。与相对低负载任务相比,双侧DLPFC (BA46)、双侧PPC (BA7/40)在相对高负载任务下激活增强更加明显。 结论:空间工作记忆的执行不是靠单一脑区完成的,而是在由皮层、皮层下区和小脑构成的分布式神经网络基础上实现的,网络中的主要节点为DLPFC(9/46)和PPC(7/40)。在记忆容量限制范围内,随着任务难度的增加相关脑区激活更加明显,在相对低负载任务下,主要为DLPFC激活增加;相对高负载任务下,PPC激活更加明显,同时双侧小脑、双侧基底节-丘脑区激活强度和范围也明显增加,上述现象反映了空间工作记忆任务对刺激序列时间排序的高度要求。 第二部分精神分裂症患者空间n-back工作记忆任务的动态皮层网络:负载效应的fMRI研究 目的:采用fMRI和空间n-backWM任务研究:①分析SCH中WM的相关脑区;②分析不同负载水平SCH与NS、和WM网络的激活差别;③分析SCH与NS网络在不同负载水平的激活差别,探讨SCH WM障碍的神经基础。 材料与方法:18例偏执型、未分化型精神分裂症采用空间n-back任务(n为1、2、3)和18名正常受试者进行fMRI务。利用SPSS 17.0版本对实验过程中电脑记录下的1、2、3back任务中的反应情况(包括RT、准确率)在SCH和SCH组内;SCH和NS组间进行统计学处理,以P0.05为有统计学意义。采用SPM5软件进行功能数据的预处理、统计分析和结果显示。采用SPM5基本模式(basic model)单样本t-检验进行组分析,两样本t-检验进行组间比较。统计分析包括:SCH的n-back任务的组分析;对SCH中1、2、3back任务分别进行组分析;在1、2、3back任务时,SCH与NS进行组间比较。 结果:SCH患者在n-back空间工作记忆任务时所募集的脑激活区分布与对照组基本一致。SCH在相对低负载时(1-2back),随任务难度增加激活强度及范围明显增加;从2-back到3-back,仅少数脑区表现为激活强度及范围增加,但行为学结果显著下降。与正常志愿者相比,在1,2-back'情况下SCH脑激活明显增加,但在3-back时SCH脑区激活相对减弱,与行为学表现明显下降一致。 结论:SCH的WM相关脑区分布于正常对照组基本一致。本文n-back任务(n=1、2、3)所采用的负载水平在低负载时(1-2back),负载未超过容量上限,表现为负载依赖性激活增加,即出现皮层无效率性代偿激活,行为学表现得以保持在正常范围。在相对高负载任务(2-3back)时达到SCH容量上限,出现脑区激活增加程度减低,即对脑资源的募集能力降低,行为学表现下降。与志愿者相比,SCH存在皮层无效率现象,不能进行有效资源配置是SCH WM障碍的基础。


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