采用基于种子点的功能连接MRI（fcMRI）分析颞叶癫痫（TLE）患者脑部静息状态下的默认模式网络（DMN）。
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摘要
摘要
功能连接磁共振成像（fcMRI）是一种功能性磁共振成像方法，通过分析不同脑区之间血氧水平依赖（BOLD）信号随时间波动的相关性，来研究脑区间连接性。颞叶癫痫（TLE）是成人中最常见的癫痫类型，涉及多个脑网络。默认模式网络（DMN）参与意识状态下的静息态认知过程，被认为在TLE中受到癫痫发作导致的意识障碍影响。本研究采用基于种子点的fcMRI方法考察癫痫中的DMN。分析中将DMN的前部和后部中枢作为种子点。结果表明，在TLE患者的基线状态下，DMN的前部与后部中枢之间存在连接中断。此外，左侧TLE患者显示DMN与其他脑区的连接增强，而右侧TLE患者则表现为连接减弱。该分析展示了如何利用基于种子点的fcMRI方法探究TLE等脑部疾病中的脑网络异常。
引言
功能连接磁共振成像（fcMRI）是一种相对较新的fMRI数据分析方法，通过量化不同脑区血氧水平依赖（BOLD）信号时间序列的相似性来评估它们之间的关系——这被称为“功能”连接，区别于描述脑区间是否存在物理连接的解剖连接（例如， 白质纤维）。在该方法的一个特殊应用中，时间序列数据是在受试者未执行任何任务 或处于所谓“静息状态”时采集的。
尽管功能连接磁共振成像（fcMRI）最早于1995年被描述1，但近年来对其研究兴趣激增，仅2012年就有约1,000篇与该技术相关的出版物。与基于任务的功能磁共振成像（fMRI）相比，fcMRI具有以下内在优势：（1）无需执行特定任务；（2）不需要受试者的主动配合；（3）同一数据集可用于分析多个不同的脑网络；（4）信噪比较优，可能与大脑能量代谢的差异有关；（5）避免了与任务相关的混杂因素2。作为概念验证，已发现fcMRI的变化与脑电图（EEG）3以及脑内局部场电位4的变化相对应。
功能磁共振成像（fcMRI）分析技术包括基于感兴趣区域（ROI）或种子点的方法、独立成分分析（ICA）、图论分析、格兰杰因果分析、局部方法（低频波动振幅、区域同质性分析）以及其他方法5。目前尚无单一技术被证明明显优于其他方法，尽管 其中最常用的方法是基于种子....
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方案
1. 受试者
- 研究人群共36名受试者，包括3组：右侧颞叶癫痫（n=11）、左侧颞叶癫痫（n=12）和健康对照组（n=13）。需获得所有受试者的书面知情同意。本研究遵循加州大学洛杉矶分校（UCLA）机构审查委员会的指南。
- 癫痫受试者组应为经视频脑电图监测、脑部MRI、PET成像和神经心理学测试确定适合行前颞叶切除术的患者。患者在进行fMRI扫描期间应继续使用常规药物，且不应在癫痫发作后立即进行扫描。确保所有受试者脑部MRI正常，无神经系统疾病（癫痫患者组除外），且未使用神经系统相关药物。
2. 成像
- 使用3特斯拉磁共振成像系统进行扫描。采用回波平面成像（EPI）序列获取功能图像的轴向切片，采用扰相梯度回波（SPGR）序列获取解剖图像。
- 功能成像采用以下参数：TR = 2,000 毫秒，TE = 30 毫秒，视野（FOV）= 210 毫米，矩阵 = 64 × 64，层厚 4 毫米，共34层。高分辨率结构成像采用以下参数：TR = 20 毫秒，TE = 3 毫秒，FOV = 256 毫米，矩阵 = 256 × 256，层厚 1 毫米，共160层。
- 每次成像扫描持续20分钟。要求受试者闭眼放松。无需特殊听觉刺激。
3. BOLD 数据的预处理
- 使用 F....
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结果
图1展示了以后部种子点（Rsp/PCUN，红黄色）和前部种子点（vmPFC，蓝绿色）进行功能连接分析所揭示的默认网络（DMN），并比较了不同受试者组中的网络模式（图1A-C），以及各组之间的差异：健康对照组与所有颞叶癫痫（TLE）患者之间的比较（图1D 和 1E）；健康对照组分别与左侧TLE患者（图1F 和 1G）及右侧TLE患者（图1H 和 1I）的比较。此外，还展示了左侧TLE与右侧TLE之间的直接比较结果（图1J 和 1K）。
长时程增强（TLE）
TLE 包括患有右侧或左侧 TLE 的受试者。与对照组相比，该合并组从后部到前部默认模式网络（DMN）区域.......
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讨论
癫痫被认为是一种网络性疾病，其相关网络的异常存在于发作期以及发作间期21。基于任务的功能磁共振成像（fMRI）已被用于分析颞叶癫痫（TLE）中语言和记忆网络的异常8。功能连接磁共振成像（FcMRI）在研究默认模式网络（DMN）方面具有内在优势，因为该网络主要在静息状态下活跃12。默认模式网络是一组脑区网络，发现在清醒且未受干扰、处于自发思维状态的个体中具有活动性。这些脑区包括腹内侧前额叶皮层（vmPFC）、压后皮层/楔前叶（Rsp/PCUN）、后扣带皮层、下顶叶区域、外侧颞叶区域以及海马12,17。默认模式网络被认为是意识状态的神经基础。据报道，在影响意识、记忆和社会认知的疾病中，如失神发作、阿尔茨海默病以及孤独症/精神分裂症中，该网络均发生改变22-26。
颞叶与默认模式网络（DMN）有着复杂的连接关系。DMN 的继发性参与可能介导了颞叶癫痫（TLE）对认知和意识的影响12,27。这种 DMN 的继发性参与也可能导致其他影响颞叶/边缘系统的疾病（如精.......
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披露
Engel 博士获得美国国立卫生研究院（NIH）基金 P01 NS02808、R01 NS33310 和 U01 NS42372 的资助，拥有专利 WO 2009/123734A1 和 WO 2009/123735A1，从 MedLink、Wolters Kluwer、Blackwell 和 Elsevier 获得版税，并曾从 Medtronic、Wolters Kluwer 和 Best Doctors 获得酬金。Stern 博士曾担任 UCB 和 Lundbeck 的付费顾问。Stern 博士是《MedLink Neurology》的编辑，并从 Wolters Kluwer 和 McGraw-Hill 获得版税。其余作者无任何披露内容或 利益冲突需要声明。
致谢
本研究的资助来源包括： 美国癫痫基金会、贝勒医学院计算与整合生物医学研究中心（CIBR）种子基金奖（ZH）； 美国国立神经疾病与中风研究所（NIH-NINDS）K23 奖项 NS044936（JMS）；以及 莱夫家族基金会（JMS）。 数据采集协助单位：Elizabeth Pierce（加州大学洛杉矶分校，UCLA）。
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材料
| 姓名 | 公司 | 目录编号 | 评论 |
|---|---|---|---|
| MRI 机器 | |||
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参考文献
- Biswal, B. B., Yetkin, F. Z., Haughton, V. M., Hyde, J. S. Functional connectivity in the motor cortex of resting human brain using echo-planar MRI. Magn. Reson. Med. 34, 537-541 (1995).
- Fox, M. D., Greicius, M. Clinical applications of resting state fun....
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重印与许可
