輕度認(rèn)知障礙患者腦結(jié)構(gòu)與功能網(wǎng)絡(luò)變化的研究進(jìn)展①

于洋，尹昌浩

輕度認(rèn)知障礙患者腦結(jié)構(gòu)與功能網(wǎng)絡(luò)變化的研究進(jìn)展①

于洋，尹昌浩

本文回顧影像學(xué)結(jié)合腦網(wǎng)絡(luò)分析的方法對(duì)輕度認(rèn)知障礙的研究。腦連接可以反映腦內(nèi)信息的處理過程，既往研究表明人腦具有小世界屬性，在阿爾茨海默病、輕度認(rèn)知障礙中都會(huì)出現(xiàn)小世界屬性改變，不同研究方式分析得出的具體改變形式有所不同，目前為止尚無統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。本文旨在描述腦網(wǎng)絡(luò)分析方法對(duì)輕度認(rèn)知障礙研究的現(xiàn)狀，說明其對(duì)輕度認(rèn)知障礙研究的重要性，以及這一新興的跨學(xué)科結(jié)合探索研究的方法應(yīng)用前景的廣闊性。

輕度認(rèn)知障礙；腦網(wǎng)絡(luò)；多模態(tài)影像學(xué)；綜述

[本文著錄格式]于洋，尹昌浩.輕度認(rèn)知障礙患者腦結(jié)構(gòu)與功能網(wǎng)絡(luò)變化的研究進(jìn)展[J].中國康復(fù)理論與實(shí)踐,2015,21(6): 653-656.

CITED AS:Yu Y,Yin CH.Research progress of cerebral structure and functional network change in patients with mild cognitive impairment(review)[J].Zhongguo Kangfu Lilun Yu Shijian,2015,21(6):653-656.

阿爾茨海默病(Alzheimer's disease,AD)是一種進(jìn)行性神經(jīng)系統(tǒng)退行性病變，主要表現(xiàn)為記憶缺損及其他認(rèn)知功能下降，是癡呆最常見的類型。2014世界AD年會(huì)報(bào)告指出，全球現(xiàn)有超過4000萬人患有AD，且這個(gè)數(shù)字正不斷攀升，預(yù)計(jì)2030年人數(shù)將翻倍，至2050年患病率將達(dá)到現(xiàn)在的3倍。這已成為全球嚴(yán)重的公共健康問題[1]。輕度認(rèn)知障礙(mild cognitive impairment,MCI)是一種介于年齡相關(guān)性記憶損害和癡呆之間的過渡狀態(tài)。研究表明，每年約12%的MCI患者進(jìn)展為AD[2]，較正常老年人的年發(fā)病率(1%～2%)高出很多；并且在出現(xiàn)AD癡呆前的十?dāng)?shù)年里，MCI患者即可檢測(cè)到AD相關(guān)的病理學(xué)改變[3]。因此，及早發(fā)現(xiàn)MCI階段的特征性改變，對(duì)AD的早期診斷、預(yù)后判斷及最優(yōu)治療方案的選擇有著重要意義。

復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論起源于對(duì)規(guī)則網(wǎng)絡(luò)和隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)的研究。小世界網(wǎng)絡(luò)是介于規(guī)則網(wǎng)絡(luò)和隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)之間的一種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)觀點(diǎn)認(rèn)為，腦網(wǎng)絡(luò)可以分為結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)和功能網(wǎng)絡(luò)。腦的結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)是腦神經(jīng)活動(dòng)的基礎(chǔ)，功能網(wǎng)絡(luò)反映了腦皮層各部分神經(jīng)元活動(dòng)的動(dòng)態(tài)協(xié)調(diào)性，腦功能的分割和整合通過神經(jīng)元的協(xié)同活動(dòng)實(shí)現(xiàn)。研究表明，腦的結(jié)構(gòu)和功能網(wǎng)絡(luò)都表現(xiàn)出小世界特性，即平均路徑長度很短，接近隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)；而聚集系數(shù)(clustering coefficients,Cp)卻比隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)高得多，接近規(guī)則網(wǎng)絡(luò)[4-6]。即相對(duì)于隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)，大腦網(wǎng)絡(luò)具有更高的局部連通性(即局部成簇)以支持快速的分化式或模塊信息處理；同時(shí)大腦網(wǎng)絡(luò)中存在少部分長距離捷徑(shortcut)以保證高效分布式或整合的信息處理(integration)[7-8]，使結(jié)構(gòu)分割和功能整合達(dá)到最佳

平衡。腦網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)特性會(huì)因?yàn)榧膊“l(fā)生變化?；谟跋駥W(xué)網(wǎng)絡(luò)研究發(fā)現(xiàn)，AD和MCI患者結(jié)構(gòu)和功能性腦網(wǎng)絡(luò)的小世界特性相對(duì)于正常對(duì)照組都出現(xiàn)退化，而且這一特征表現(xiàn)出高特異性和敏感性，可作為臨床診斷的客觀指標(biāo)[9-10]。

多模態(tài)神經(jīng)影像技術(shù)如結(jié)構(gòu)磁共振成像(structural magnetic resonance imaging,sMRI)、彌散張量成像(diffusion tensor imaging,DTI)和功能磁共振成像(functional magnetic resonance imaging,fMRI)等無創(chuàng)檢查不僅為我們研究人類大腦，尤其是疾病狀態(tài)下大腦的自適應(yīng)改變提供了強(qiáng)有力的技術(shù)手段，還被廣泛運(yùn)用于網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建中。借助這些技術(shù)手段，研究發(fā)現(xiàn)AD/MCI是一種腦區(qū)間連接紊亂綜合征[4,7]，這種連接異常在很大程度上能夠用來幫助AD早期篩查診斷。本文綜述了借助不同影像學(xué)方法，利用腦網(wǎng)絡(luò)分析MCI結(jié)構(gòu)及功能網(wǎng)絡(luò)改變。

1 腦網(wǎng)絡(luò)

1.1 基本概念

人腦網(wǎng)絡(luò)可以通過多模態(tài)MRI海量數(shù)據(jù)加以構(gòu)建，并借助網(wǎng)絡(luò)分析方法對(duì)構(gòu)建的活體人腦網(wǎng)絡(luò)定量描繪。根據(jù)MRI數(shù)據(jù)模態(tài)及復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)觀點(diǎn)，大腦神經(jīng)連接網(wǎng)絡(luò)可分為結(jié)構(gòu)腦網(wǎng)絡(luò)和功能腦網(wǎng)絡(luò)。結(jié)構(gòu)腦網(wǎng)絡(luò)由神經(jīng)單元之間的解剖連接構(gòu)成，反映大腦生理結(jié)構(gòu)；功能腦網(wǎng)絡(luò)描述不同腦區(qū)之間神經(jīng)活動(dòng)的統(tǒng)計(jì)依賴關(guān)系。

結(jié)構(gòu)腦網(wǎng)絡(luò)主要基于sMRI和彌散磁共振(diffusion MRI, dMRI)等能反映腦生理結(jié)構(gòu)的影像手段；而功能腦網(wǎng)絡(luò)主要是基于血氧水平依賴功能性磁共振成像(blood oxygen level dependent-fMRI,BOLD-fMRI)等反映大腦功能的腦成像手段進(jìn)行探索[11-12]。結(jié)合這些海量影像學(xué)數(shù)據(jù)，通過一系列復(fù)雜處理，構(gòu)建活體腦連接網(wǎng)絡(luò)，最后通過多種網(wǎng)絡(luò)分析技術(shù)在多個(gè)尺度下，對(duì)這些連接網(wǎng)絡(luò)的全局整合和局部分化加以定量描述。

1.2 常用計(jì)算方法

在描述網(wǎng)絡(luò)屬性時(shí)常采用Cp、特征路徑長度(characteristic path length,Lp)、中心性(centrality)、模塊性(modularity, Q)、小世界屬性(σ)及部分比值(如λ=LpL隨機(jī))對(duì)網(wǎng)絡(luò)效能進(jìn)行評(píng)估。Cp反映一個(gè)節(jié)點(diǎn)與鄰居節(jié)點(diǎn)間相互連接的概率，對(duì)于一個(gè)網(wǎng)絡(luò)而言，所有節(jié)點(diǎn)的Cp加以平均則反映了這個(gè)網(wǎng)絡(luò)的局部功能性分化；Lp是一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中任意兩點(diǎn)之間最短路徑長度的平均值，用以反映整個(gè)網(wǎng)絡(luò)全局信息傳遞效能；中心性反映網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)相對(duì)重要性；Q描述一個(gè)網(wǎng)絡(luò)模塊化的程度。研究表明，腦的結(jié)構(gòu)和功能網(wǎng)絡(luò)都表現(xiàn)出高分化、高整合、高匯聚、短徑路的小世界特性[4-5,13]。

常用的腦網(wǎng)絡(luò)分析方法包括直接計(jì)算網(wǎng)絡(luò)屬性相關(guān)參數(shù)、感興趣區(qū)(regions of interest,ROI)分析、獨(dú)立成分分析(independent component analysis,ICA)及基于體素的形態(tài)學(xué)測(cè)量(voxel based morphometry,VBM)等。

ROI[14]相關(guān)分析是最常用的方法，其優(yōu)點(diǎn)在于分析方法簡單、結(jié)果清楚，但具有較大人為性，缺乏統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)結(jié)果影響較大，可重復(fù)性較差，不利于不同研究者之間比較。VBM可以對(duì)全腦進(jìn)行測(cè)定和比較，可以定量檢測(cè)，不受主觀影響，但因以空間標(biāo)準(zhǔn)化為前提，局部區(qū)域和模板匹配不準(zhǔn)確會(huì)導(dǎo)致統(tǒng)計(jì)結(jié)果出現(xiàn)組間系統(tǒng)性腦區(qū)形態(tài)差異；且VBM難于區(qū)別腦內(nèi)一些微小復(fù)雜結(jié)構(gòu)的差異。ICA是近年來從盲源分離技術(shù)發(fā)展而來的一種數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的信號(hào)處理方法，其優(yōu)點(diǎn)在于可以把混合信號(hào)分解為相互獨(dú)立的成分，缺點(diǎn)在于有一定的不確定性。三種分析方法在處理數(shù)據(jù)時(shí)各有側(cè)重，得到的結(jié)論存在差異。

2 基于sMRI的MCI腦結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)研究

在利用sMRI對(duì)腦灰質(zhì)及白質(zhì)的觀測(cè)中，多種研究都指出，MCI患者存在著結(jié)構(gòu)的異常改變及網(wǎng)絡(luò)效能的改變。

既往結(jié)構(gòu)學(xué)分析可見MCI的灰質(zhì)萎縮模式與AD相似，即海馬區(qū)的早期萎縮，此外腹內(nèi)側(cè)前額葉皮層、扣帶回后部、雙側(cè)海馬、右側(cè)頂葉上回、左側(cè)腦島、右側(cè)顳上回等腦區(qū)也存在明顯的灰質(zhì)缺損[15]。目前，有關(guān)MCI的sMRI結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的研究很少。在一項(xiàng)利用sMRI對(duì)遺忘型輕度認(rèn)知功能障礙(amnestic MCI,aMCI)結(jié)構(gòu)連接的研究中，以內(nèi)側(cè)顳葉ROI為分析對(duì)象的研究提出內(nèi)側(cè)顳葉與大腦皮層間的網(wǎng)絡(luò)連接受阻，但其內(nèi)部與內(nèi)嗅皮層的功能連接增強(qiáng)，正常組和aMCI組在右內(nèi)側(cè)顳葉與內(nèi)側(cè)前額葉及雙頂葉皮層與左內(nèi)側(cè)顳葉間的平均連接差異最為明顯[16]。Yao等基于VBM的研究發(fā)現(xiàn)，AD和MCI都出現(xiàn)了顳葉的中介中心性下降[17]。AD組Cp值最高，而正常對(duì)照組路徑長度相對(duì)更短，MCI則介于二者之間，證實(shí)了在MCI進(jìn)展為AD時(shí)會(huì)存在σ的改變。這些研究從不同角度證實(shí)了MCI存在結(jié)構(gòu)連接的改變，且改變主要集中在額葉及扣帶回。由于研究方法及病例來源的不同，所得出的具體出現(xiàn)改變的網(wǎng)絡(luò)區(qū)間可能有所不同。

3 基于DTI的MCI腦結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)研究

DTI技術(shù)可重建白質(zhì)纖維束，它主要提供兩種類型的信息，即水?dāng)U散各向異性(fractional anisotropy,FA)的程度及取向。前者被廣泛用于評(píng)估潛在的腦組織完整性，后者可以被間接地用以重建白質(zhì)結(jié)構(gòu)，也就是三維白質(zhì)纖維束追蹤(DTI tractography)[18-19]。借助DTI構(gòu)建腦結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，一般利用FA、纖維數(shù)量(fiber number,FN)和纖維長度(fiber length,FL)構(gòu)建腦網(wǎng)絡(luò)矩陣，分析大腦認(rèn)知功能相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)屬性。

黃婷婷等利用ROI分析發(fā)現(xiàn)，aMCI組右側(cè)額葉、雙側(cè)海馬旁白質(zhì)、胼胝體膝部及胼胝體壓部FA值較正常對(duì)照組低，差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；而其他腦白質(zhì)區(qū)的FA值差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義[20]。既往研究已發(fā)現(xiàn)，AD患者白質(zhì)皮質(zhì)間連接的全局效能下降，小世界屬性改變；局部連接改變以額葉最明顯[21]。Bai等應(yīng)用DTI分析aMCI的全腦拓?fù)鋵W(xué)聚斂及擴(kuò)散模式時(shí)也發(fā)現(xiàn)，aMCI存在拓?fù)鋵傩愿淖儯淖兗性陬~葉和頂葉的部分區(qū)域，表現(xiàn)為網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)度和全局效能減弱，Lp的增加。這些區(qū)域存在Cp減小，局部效能下降，這與之前對(duì)AD白質(zhì)網(wǎng)絡(luò)的分析相似，提示aMCI患者遠(yuǎn)距離腦區(qū)間信息傳遞能力下降、局部信息處理能力增強(qiáng)、全局效能下降，反映出白質(zhì)網(wǎng)絡(luò)整合功能下降，不同腦區(qū)間可能存在失聯(lián)，出現(xiàn)了小世界屬性改變[21-22]。Shu等通過dMRI直接比較網(wǎng)絡(luò)效能發(fā)現(xiàn)，aMCI的白質(zhì)網(wǎng)絡(luò)存在拓?fù)鋵傩缘母淖?，不同亞型的aMCI改變不全相

同[19]。在多區(qū)域型(multidomain,MD)aMCI中白質(zhì)網(wǎng)絡(luò)的全局性包括一體化Cp、Lp及一體化Lp明顯增加；而這種改變?cè)趩螀^(qū)域型(single-domain,SD)aMCI中并不明顯，這也印證了在病程進(jìn)展中，MD aMCI是晚于SD aMCI的階段。在利用DTI衍生(DTI-derived)對(duì)全腦進(jìn)行分析的研究中，Douaud指出MCI和正常對(duì)照組相比，半卵圓中心的纖維交叉處是唯一出現(xiàn)差異的區(qū)域，且該區(qū)域還存在FA升高，這可以解釋之前對(duì)AD的研究時(shí)在這些纖維交叉處出現(xiàn)的縱向彌散項(xiàng)的升高[23]。在這些研究中FA值的改變提示MCI白質(zhì)纖維束完整性受損，發(fā)生結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)改變的區(qū)域與以往研究的病理發(fā)現(xiàn)及結(jié)構(gòu)影像學(xué)發(fā)現(xiàn)相符。

在綜合運(yùn)用DTI/fMRI對(duì)腦連接組學(xué)的結(jié)構(gòu)及功能連接評(píng)估中，引入了連接組學(xué)轉(zhuǎn)化中可重復(fù)的連接模式(connectome signatures)這一概念，它是用DTI衍生結(jié)構(gòu)剖面來整合分析數(shù)據(jù)，并應(yīng)用到全腦功能連接分析中，融合兩個(gè)獨(dú)立的數(shù)據(jù)集的結(jié)果并用最有特異性的方式分析功能連接網(wǎng)絡(luò)。這對(duì)于區(qū)分MCI和正常對(duì)照組有很高的準(zhǔn)確性(95%)。研究發(fā)現(xiàn)這些可重復(fù)的連接模式多數(shù)起源于不同的功能網(wǎng)絡(luò)中可以相互影響的區(qū)域，如認(rèn)知-感覺區(qū)、認(rèn)知-動(dòng)作區(qū)，而不是出現(xiàn)在單一網(wǎng)絡(luò)中；即不同區(qū)域間的功能網(wǎng)絡(luò)改變很明顯，但同一功能區(qū)域內(nèi)則未見明顯改變?？梢宰鳛樵缙谠\斷MCI的神經(jīng)影像學(xué)生物學(xué)標(biāo)記物之一，且綜合使用兩種影像學(xué)技術(shù)可提高檢出率[24-25]。

4 基于fMRI的MCI腦功能連接網(wǎng)絡(luò)研究

腦靜息態(tài)的fMRI可反映人腦的自發(fā)神經(jīng)活動(dòng)，其信號(hào)的低頻振蕩與自發(fā)的神經(jīng)元活動(dòng)關(guān)系密切，具有生理意義與病理意義。

在對(duì)局部腦區(qū)的研究中，Yin等選用VBM對(duì)aMCI的研究中指出，額葉、顳葉、頂葉存在低頻振幅(amplitude of low frequency fluctuation,ALFF)下降，而枕葉和小腦則出現(xiàn)ALFF升高，提示aMCI的ALFF分布有自己的特性；而在其同期對(duì)結(jié)構(gòu)的分析中指出，額回、顳回、島葉、尾狀核、丘腦和邊緣葉出現(xiàn)了灰質(zhì)萎縮，但這些區(qū)域并不都出現(xiàn)功能網(wǎng)絡(luò)的改變。他指出結(jié)構(gòu)的改變不足以完全解釋功能的改變[26]。Han等的研究同樣證實(shí)灰質(zhì)體積改變和臨床病情并不完全一致，且形態(tài)改變和功能變化不完全同步[27]。

Bai等采用VBM分析，綜合運(yùn)用結(jié)構(gòu)和功能MRI，發(fā)現(xiàn)與正常對(duì)照組相比，aMCI組中與默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)(DMN)直接相連的區(qū)域局部一致性下調(diào)，而右下頂葉、右頂顳后側(cè)回、雙側(cè)殼核區(qū)域一致性升高，他指出這些區(qū)域一致性增高可作為對(duì)內(nèi)側(cè)顳區(qū)域和邊緣結(jié)構(gòu)的一種代償[28]。Sorg等也發(fā)現(xiàn)靜息狀態(tài)下aMCI患者海馬和扣帶回后部DMN功能連接減弱[29]。Wang等利用靜息態(tài)-fMRI(resting state-fMRI)研究發(fā)現(xiàn)，雖然aMCI和正常對(duì)照組都表現(xiàn)為小世界網(wǎng)絡(luò)，但aMCI組小世界屬性異于正常對(duì)照組，其Cp、Lp升高，一體化Lp及Q下降，且正常對(duì)照組中連接活躍的腦區(qū)如雙側(cè)鍥前葉、中央后回等，在aMCI中都被高度抑制[13]。王湘彬等同樣發(fā)現(xiàn)了MCI患者和正常對(duì)照組腦網(wǎng)絡(luò)小世界屬性的差異，且這種差異在稀疏度低時(shí)更明顯[30]。MCI的Cp和σ均高于正常對(duì)照組，提示MCI患者局部信息的處理能力有所增強(qiáng)；同時(shí)λ低于正常對(duì)照組，提示MCI患者大腦處理遠(yuǎn)距離信息傳遞的能力增強(qiáng)。另一項(xiàng)比較靜息態(tài)及任務(wù)態(tài)腦網(wǎng)絡(luò)的研究中，Wang等指出靜息態(tài)下aMCI和正常對(duì)照組網(wǎng)絡(luò)效能無明顯差異，但任務(wù)態(tài)下，aMCI組大腦前后區(qū)連接出現(xiàn)明顯下降，DMN則出現(xiàn)局部效能提高及全局效能下降[31]。這種改變可能與拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)再分布有關(guān)，且和AD有趨同性。Sun在研究aMCI和AD功能網(wǎng)絡(luò)與結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)間關(guān)系時(shí)發(fā)現(xiàn)兩者耦合的減弱與MCI向AD發(fā)展有關(guān)[32]。但與上述研究結(jié)果不同，他發(fā)現(xiàn)AD的Cp和σ都明顯降低，aMCI介于正常對(duì)照組和AD之間。提示與結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的研究類似，在功能網(wǎng)絡(luò)屬性的描述上，采取不同的節(jié)點(diǎn)標(biāo)記方法及分析方法可能會(huì)得出不一樣的結(jié)果，是否有統(tǒng)一的節(jié)點(diǎn)標(biāo)記方法還有待進(jìn)一步探討。

5 總結(jié)

多個(gè)研究均表明，MCI在局部、整體腦連接網(wǎng)絡(luò)效能上都發(fā)生了改變，但是不同的研究所得到的發(fā)現(xiàn)并不一致。造成此差異可能有以下原因。①研究對(duì)象來源不同：不同來源的患者，腦網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可能發(fā)生異常，而這些異常是否可以作為疾病篩查的特征是我們下一步需要進(jìn)行探索的。②節(jié)點(diǎn)、邊權(quán)重的選擇及計(jì)算方法不同：不同的節(jié)點(diǎn)定義方法對(duì)腦網(wǎng)絡(luò)的影響及最合理的定義方法仍待解決。③分析方法不同：ROI分析易受干擾且可重復(fù)性差、VBM對(duì)細(xì)小結(jié)構(gòu)不能識(shí)別、ICA存在不確定性等。④病情所處時(shí)期不同：早期可能因?yàn)檎w功能存在代償，所以未表現(xiàn)出整體連接效能下降。⑤患者狀態(tài)不同：如患者在完成與記憶有關(guān)的測(cè)試時(shí)，可能會(huì)調(diào)用更多的連接來完成任務(wù)，而在靜息態(tài)可能用不到那么多的腦連接，所以測(cè)得的只是神經(jīng)的自發(fā)活動(dòng)。⑥現(xiàn)有研究方法的限制：在構(gòu)建符合腦工作機(jī)理的腦結(jié)構(gòu)和腦功能網(wǎng)絡(luò)的研究方法仍未找出。

MCI的早期診斷越來越受到重視，隨著各種影像學(xué)技術(shù)及圖論分析在診斷中的應(yīng)用，腦同一區(qū)域、不同區(qū)域的連接改變可以更好地被觀測(cè)、被量化，而對(duì)于MCI的復(fù)雜腦網(wǎng)絡(luò)的全局結(jié)構(gòu)屬性及局部特性需要進(jìn)一步的探討和驗(yàn)證。

[1]World Alzheimer Report 2014[EB/OL].[2015-04-10].http:// www.alz.co.uk/research/WorldAlzheimerReport2014.pdf.

[2]Gauthier S,Reisberg B,Zaudig M,et al.Mild cognitive impairment[J].The Lancet,2006,367(9518):1262-1270.

[3]Jack CJ,Lowe VJ,Weigand SD,et al.Serial PIB and MRI in normal,mild cognitive impairment and Alzheimer's disease: implications for sequence of pathological events in Alzheimer's disease[J].Brain,2009,132(Pt 5):1355-1365.

[4]He Y,Chen Z,Gong G,et al.Neuronal networks in Alzheimer's disease[J].Neuroscientist,2009,15(4):333-350.

[5]Bullmore E,Sporns O.Complex brain networks:graph theoretical analysis of structural and functional systems[J].Nat Rev Neurosci,2009,10(3):186-198.

[6]Achard S,Bullmore E.Efficiency and cost of economical brain functional networks[J].PLoS Comput Biol,2007,3(2):e17.

[7]He Y,Chen ZJ,Evans AC.Small-world anatomical networks in the human brain revealed by cortical thickness from MRI[J]. Cereb Cortex,2007,17(10):2407-2419.

[8]Chen ZJ,He Y,Rosa-Neto P,et al.Revealing modular architecture of human brain structural networks by using cortical thickness from MRI[J].Cereb Cortex,2008,18(10):2374-2381.

[9]Catani M,Ffytche DH.The rises and falls of disconnection syndromes[J].Brain,2005,128(Pt 10):2224-2239.

[10]He Y,Chen Z,Evans A.Structural insights into aberrant topological patterns of large-scale cortical networks in Alzheimer's disease[J].J Neurosci,2008,28(18):4756-4766.

[11]Dai Z,He Y.Disrupted structural and functional brain connectomes in mild cognitive impairment and Alzheimer's disease[J].Neurosci Bull,2014,30(2):217-232.

[12]Sporns O.Network attributes for segregation and integration in the human brain[J].Curr Opin Neurobiol,2013,23(2): 162-171.

[13]Wang J,Zuo X,Dai Z,et al.Disrupted functional brain connectome in individuals at risk for Alzheimer's disease[J].Biol Psychiatry,2013,73(5):472-481.

[14]繆光勝,李亞迪,董海波.遺忘型輕度認(rèn)知障礙基于體素的形態(tài)學(xué)MRI研究[J].中國臨床醫(yī)學(xué)影像雜志,2011,22(11): 800-802.

[15]Zhao ZL,Fan FM,Lu J,et al.Changes of gray matter volume and amplitude of low-frequency oscillations in amnestic MCI: an integrative multi-modal MRI study[J].Acta Radiol,2015, 56(5):614-621.

[16]Das SR,Pluta J,Mancuso L,et al.Increased functional connectivity within medial temporal lobe in mild cognitive impairment[J].Hippocampus,2013,23(1):1-6.

[17]Yao Z,Zhang Y,Lin L,et al.Abnormal cortical networks in mild cognitive impairment and Alzheimer's disease[J].PLoS Comput Biol,2010,6(11):e1001006.

[18]Gong G,He Y,Concha L,et al.Mapping anatomical connectivity patterns of human cereb cortex using in vivo diffusion tensor imaging tractography[J].Cereb Cortex,2009,19(3): 524-536.

[19]Shu N,Liang Y,Li H,et al.Disrupted topological organization in white matter structural networks in amnestic mild cognitive impairment:relationship to subtype[J].Radiology,2012, 265(2):518-527.

[20]黃婷婷,劉鵬飛,劉志蘭,等.遺忘型輕度認(rèn)知障礙的彌散張量成像研究[J].中國臨床醫(yī)學(xué)影像雜志,2012,23(2):77-80.

[21]Lo CY,Wang PN,Chou KH,et al.Diffusion tensor tractography reveals abnormal topological organization in structural cortical networks in Alzheimer's disease[J].J Neurosci,2010,30 (50):16876-16885.

[22]Bai F,Shu N,Yuan Y,et al.Topologically convergent and divergent structural connectivity patterns between patients with remitted geriatric depression and amnestic mild cognitive impairment[J].J Neurosci,2012,32(12):4307-4318.

[23]Douaud G,Jbabdi S,Behrens TE,et al.DTI measures in crossing-fibre areas:increased diffusion anisotropy reveals early white matter alteration in MCI and mild Alzheimer's disease[J].Neuroimage,2011,55(3):880-890.

[24]Zhu D,Li K,Terry DP,et al.Connectome-scale assessments of structural and functional connectivity in MCI[J].Hum Brain Mapp,2014,35(7):2911-2923.

[25]Wee CY,Yap PT,Zhang D,et al.Identification of MCI individualsusingstructuralandfunctionalconnectivitynetworks[J].Neuroimage,2012,59(3):2045-2056.

[26]Yin C,Yi L,Jia L,et al.Early morphological brain abnormalities in patients with amnestic mild cognitive impairment[J]. Transl Neurosci,2014,5(4):253-259.

[27]Han Y,Lui S,Kuang W,et al.Anatomical and functional deficits in patients with amnestic mild cognitive impairment[J]. PLoS One,2012,7(2):e28664.

[28]Bai F,Zhang Z,Yu H,et al.Default-mode network activity distinguishes amnestic type mild cognitive impairment from healthy aging:a combined structural and resting-state functional MRI study[J].Neurosci Lett,2008,438(1):111-115.

[29]Sorg C,Riedl V,Muhlau M,et al.Selective changes of resting-state networks in individuals at risk for Alzheimer's disease[J].ProcNatlAcadSciUSA,2007,104(47): 18760-18765.

[30]王湘彬,趙小虎,江虹,等.輕度認(rèn)知功能障礙患者大腦fMRI網(wǎng)絡(luò)小世界特性[J].中國醫(yī)學(xué)影像技術(shù),2014,30(5): 790-793.

[31]Wang L,Li H,Liang Y,et al.Amnestic mild cognitive impairment:topological reorganization of the default-mode network[J].Radiology,2013,268(2):501-514.

[32]Sun Y,Yin Q,Fang R,et al.Disrupted functional brain connectivity and its association to structural connectivity in amnestic mild cognitive impairment and Alzheimer's disease[J]. PLoS ONE,2014,9(5):e96505.

Research Progress of Cerebral Structure and Functional Network Change in Patients with Mild Cognitive Impairment(review)

YU Yang,YIN Chang-hao
Department of Neurology,Hongqi Hospital,Mudanjiang Medical University,Mudanjiang,Heilongjiang 157011, China

This article reviewed the application of different kinds of imaging methods combined with the analysis of brain connectome in mild cognitive impairment.Previous studies demonstrated that the brain worked as the small-world network.In patients with Alzheimer's disease or mild cognitive impairment,the structure of small-world of network might be changed.According to the different methods,the trend of those changes might be different.This paper reviewed the current situation of the study in mild cognitive impairment through brain network analysis,and emphasized its importance and prospects.

mild cognitive impairment;brain network;multimodality imaging;review

10.3969/j.issn.1006-9771.2015.06.005

R749.1

A

1006-9771(2015)06-0653-04

2015-03-12

2015-04-20)

1.國家自然科學(xué)基金青年項(xiàng)目(No.81301188)；2.黑龍江省自然科學(xué)基金項(xiàng)目(No.QC2013C102)。

牡丹江醫(yī)學(xué)院紅旗醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)一科，黑龍江牡丹江市157011。作者簡介：于洋(1991-)，女，漢族，新疆烏魯木齊市人，碩士研究生，主要研究方向：輕度認(rèn)知障礙的多模態(tài)影像學(xué)。通訊作者：尹昌浩(1979-)，男，博士，副主任醫(yī)師、副教授，碩士研究生導(dǎo)師，主要研究方向：阿爾茨海默病與輕度認(rèn)知障礙的多模態(tài)影像學(xué)。E-mail:yinchanghao7916@sina.com。