遺忘型輕度認知障礙患者靜息態腦功能網絡局部一致性
2016-01-29 00:41:59周旭欣王衛東
中國老年學雜志 2015年22期
閔 珺 周旭欣 王衛東
(南昌大學第二附屬醫院神經內科，江西 南昌 330000)
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遺忘型輕度認知障礙患者靜息態腦功能網絡局部一致性
閔珺1周旭欣2王衛東
(南昌大學第二附屬醫院神經內科，江西南昌330000)
〔摘要〕目的利用功能磁共振成像(fMRI)技術探討遺忘型輕度認知障礙(aMCI)患者靜息態腦活動神經網絡結構和功能特點。方法分別對根據臨床診斷的10例aMCI患者及10例健康志愿者進行靜息態功能磁共振掃描，利用腦功能網絡局部一致性(ReHo)分析方法，比較aMCI患者與健康志愿者靜息態下大腦活動差異。結果aMCI患者ReHo分析顯示后扣帶回區域、額葉內側、前額葉內側皮層和頂葉部分區域的ReHo均顯著增高。aMCI患者左側顳葉(顳中回、顳下回)、左側海馬旁回、枕葉、舌回、楔前葉等區域的ReHo降低，而右側額葉(額下回)、左顳上回、中央前回(額葉)、右側丘腦、左側梭狀回等區域的ReHo增高。結論靜息狀態下，aMCI患者可能存在著局部腦區功能異常，這種異常與認知功能減退可能存在一定聯系。
〔關鍵詞〕阿爾茨海默??；輕度認知障礙；局部一致性；功能連接；靜息態；功能磁共振成像
1南昌市第一醫院2南昌航空大學
第一作者：閔珺(1987-)，女，碩士，主要從事腦血管病及認知障礙研究。
阿爾茨海默病(AD)作為老年癡呆最常見的原因，以漸進性記憶力喪失為特點，逐漸累及患者認知及其他非認知功能。遺忘型輕度認知障礙(aMCI)以情節記憶障礙為突出表現，aMCI向AD的年轉化率是正常人群的10倍。因此aMCI被認為是AD的前驅階段，如能在此階段早期診斷并給予治療，將有助于延緩病程。本研究采用靜息態功能磁共振成像(fMRI)技術，利用局部一致性的方法，將正常老年人及aMCI患者進行對比，探討兩者在靜息態下腦功能活動的一致性及差異。
1對象與方法
1.1研究對象aMCI患者選取 2010年9月至2011年12月，我院門診及住院的經神經心理評分及影像學檢查診斷為aMCI 10例。入選標準：參照2001年由Pertersen提出的aMCI診斷標準〔1〕：①年齡65～75歲，漢族，右利手；②主訴有記憶減退，記憶障礙是基本和主要的主訴，癥狀持續時間>6個月；③一般認知功能正常，簡易精神狀態檢查量表(24分
1.2研究方法
1.2.1MR掃描選用美國GE-3.0T超導磁共振掃描儀。整個過程囑受試者處于靜息狀態，清醒，平臥，閉眼，盡量放松并保持全身靜止不動，固定頭部并最大限度減少頭部及其他部位的主動及被動關系，同時囑其避免任何系統性的思維活動。靜息態掃描參數：梯度回波成像序列(Echo Planar Imaging)，隔層掃描，TR=2 000 ms，TE=30 ms，翻轉角=90°，FOV=25.6，矩陣=64×64，層厚=3 mm，層間隔=1.0 mm，層數=32，時間共6 min 40 s。
1.2.2數據處理主要使用在2010Matlab上運行的統計參數圖軟件包，所得圖像數據用MRIcro軟件(http：∥www.mricro.corn)轉化格式后，應用SPM8及DPARSF軟件進行時間、空間上的對齊，校正頭動，同時得到掃描期間的頭動參數。由于需要一定時間才能讓磁場達到穩態，并且考慮到受試者對環境的適應性，最初10幅圖像被剔除。剩余190幅圖像納入分析程序。對符合標準的圖像以EPI模板進行標準化，并重采樣到3 mm×3 mm×3 mm；利用4 mm的半高全寬的高斯核做空間平滑減小空間噪聲和受試者解剖結構間的差異。隨后用線性回歸的方式去除6個頭動參數、進行去線性漂移。之后進行濾波(0.01 2結果 在靜息狀態下，正常老年人及aMCI患者扣帶回后部皮層、額葉內側、前額葉內側皮層及頂葉部分區域的局部一致性均顯著增高(P<0.05，圖1、2)。將aMCI患者ReHo與正常對照組對比，aMCI患者左側顳葉(顳中回、顳下回)、左側海馬旁回、枕葉、舌回、楔前葉等區域的ReHo 較正常對照組降低(P<0.05，圖3、表1)。而右側額葉(額下回)、左顳上回、中央前回(額葉)、右側丘腦、左側梭狀回等區域的ReHo較正常對照組增高(P<0.05，圖4、表2)。 圖1 正常對照組平均ReHo圖 圖2 aMCI患者平均ReHo圖 圖3 aMCI較正常老年人平均ReHo減低的區域 腦區激活的體素MNI坐標(mm)XYZ布洛德曼腦區舌回11857-36330枕葉51-45-66-919左側顳葉73-60-212140左側顳下回30-48-42-920左側顳中回8757-36-337左側海馬旁回454518-921島葉23276313楔前葉58-3-69630 圖4 aMCI較正常老年人平均ReHo增高的區域 腦區簇MNI坐標(mm)XYZ布洛德曼腦區左側顳上回27-486-322右側額葉88-12124538左側額葉27-1827-640左側額下回22-3601813 3討論 MCI被公認為正常衰老和癡呆的中間狀態。由于AD患者在早期即可出現大腦局部血流及代謝活動的改變，因此利用功能影像學技術有助于早期診斷AD。有研究表明〔2〕在MCI進展為AD行為學發生變化之前，BOLD-fMRI即能檢測到腦功能改變，是研究MCI神經機制的重要技術。 本研究發現在靜息狀態時，正常老年人與aMCI患者ReHo分析顯示：后扣帶回區域、額葉內側、前額葉內側皮層和頂葉部分區域的局部一致性均顯著增高。這些功能活躍的腦區，反映了人腦在靜息狀態下存在一個自發的默認網絡。這一結果與Raichle等〔3〕的研究結果高度一致。Raichle〔4〕發現神經細胞間基礎的信息交流占用了大腦中的絕大部分能量，而像記憶等特定的任務所增加的能量消耗只占絕少一部分。在靜息狀態時仍然存在自發、有組織、連續的腦功能活動，尤其在前額葉內側皮層、扣帶回后部皮層、外側頂葉等區域BOLD信號具有較高的時間相關性，并提出了默認狀態網絡的概念〔5〕。目前的研究認為，默認網絡是由在認知任務狀態下出現負激活的腦區組成，這些腦區相互之間彼此協作，維持著靜息狀態下的各種認知活動。研究顯示負激活是一種處理資源重分配的機制〔5〕，假定“靜息”狀態是一個有組織的腦活動狀態，當大腦發生外在任務時，這些有組織的進程將受到干擾，相關的處理資源會轉移到與外在任務相關的腦區，處理資源減少的區域就會表現為負激活。 aMCI患者ReHo與正常老年人相比，左側顳葉(顳中回、顳上回)、左側海馬旁回、枕葉、舌回、楔前葉的ReHo 降低。AD患者由于海馬-內側顳葉萎縮而損害信息的儲存，患者出現嚴重的情景記憶障礙。情景記憶的損害是診斷AD的核心癥狀。目前研究認為，內側顳葉(包括內嗅皮層、旁嗅皮層、旁海馬皮層及海馬)、前額葉、楔前葉是與情景記憶相關的重要區域〔6〕。本研究發現與正常對照組相比，楔前葉、內側顳葉的ReHo顯著降低。這與以往研究結果相似〔7，8〕，同時與Tau蛋白的沉積和磁共振顯示萎縮程度的變化是沿著海馬萎縮的路徑(內嗅皮層、海馬)，與早期記憶力的減退是一致的〔9，10〕。內側顳葉可能與情景記憶相關的中心區域。當患者尚未發展至AD時，內側顳葉系統的BOLD信號時間序列一致性降低，由此可以將內側顳葉作為區分MCI患者與正常老年的靶點。除此之外，左側顳下回、顳中回的部分腦區ReHo顯著降低，提示除內側顳葉外，左側顳葉外側也與情景記憶密切相關。 AD患者以情節記憶障礙為突出表現，同時也存在語言障礙。早期患者出現找詞困難、理解能力輕度減退，隨著病情發展閱讀和書寫能力均減退。目前研究認為〔11〕語義性癡呆主要累及顳葉結構，尤其是顳葉新皮層，表現為語義記憶障礙，患者命名障礙，言語空洞，缺乏實詞。這與本研究結果左側顳葉外側的ReHo降低一致，提示aMCI患者的顳葉結構受損。 除此之外，AD患者在早期即可出現視空間功能障礙，這種視空間結構功能損害往往與頂枕葉病變有關，本研究提示aMCI患者存在多個與記憶相關腦區的靜息態腦功能的異常，為后期進行腦功能連接提供了良好的“種子點”的選擇。 本研究發現，與正常對照組相比，ReHo增高的區域主要集中在右側額葉、左側梭狀回、顳上回及額下回、右側丘腦。這些區域與語言中樞及視覺詞形區有關，這些均與工作記憶密切相關。AD患者往往以情節記憶損害為主，在前期其抽象思維及計算力往往不受影響。有研究顯示當aMCI在執行任務時，額葉、梭狀回等腦區均有激活的表現〔12，13〕?；颊咴谶@些區域可能存在某種代償機制。aMCI患者在早期以情節記憶損害為主，而執行功能相對完好，這與本研究中與這些有關的腦區其ReHo值增高吻合，進一步證實了這個代償的假說。這種代償機制有可能減緩疾病的進展。 綜上所述，應用磁共振設備對aMCI患者進行fMRI研究，了解aMCI患者靜息態腦神經網絡和功能的特點不僅可以幫助我們及早識別aMCI，為其提供最佳防治時間窗；同時，對全面了解大腦功能活動也有重要意義。 4參考文獻 1Petersen RC，Doody R，Kurz A,etal.Current concepts in mild cognitive impairment〔J〕.Arch Neurol，2001；58(12)：1985-92. 2Vannini P，Almkvist O，Dierks T,etal.Reduced neuronal efficacy in progressive mild cognitive impairment：a prospective fMRI study on visuospatial processing〔J〕.Psychiatry Res，2007；156(1)：43-57. 3Raichle ME，MacLeod AM，Snyder AZ,etal.A default mode of brain function〔J〕.Proc Natl Acad Sci U S A，2001；98(2)：676-82. 4Raichle ME.Neuroscience.The brain′s dark energy〔J〕.Science，2006；314(5803)：1249-50. 5McKiernan KA，Kaufman JN，Kucera-Thompson J,etal.A parametric manipulation of factors affecting task-induced deactivation in functional neuroimaging〔J〕.J Cogn Neurosci，2003；15(3)：394-408. 6Budson AE，Price BH.Memory dysfunction〔J〕.N Engl J Med，2005；352(7)：692-9. 7He Y，Wang L，Zang Y,etal.Regional coherence changes in the early stages of Alzheimer′s disease：a combined structural and resting-state functional MRI study〔J〕.Neuroimage，2007；35(2)：488-500. 8Bai F，Zhang Z，Yu H,etal.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)：111-5. 9Thompson PM，Hayashi KM，de Zubicaray G,etal.Dynamics of gray matter loss in Alzheimer′s disease〔J〕.J Neurosci，2003；23(3)：994-1005. 10Scahill RI，Schott JM，Stevens JM,etal.Mapping the evolution of regional atrophy in Alzheimer′s disease：unbiased analysis of fluid-registered serial MRI〔J〕.Proc Natl Acad Sci U S A，2002；99(7)：4703-7. 11Rohrer JD，Warren JD，Modat M,etal.Patterns of cortical thinning in the language variants of frontotemporal lobar degeneration〔J〕.Neurology，2009；72(18)：1562-9. 12Machulda MM，Ward HA，Borowski B,etal.Comparison of memory fMRI response among normal，MCI，and Alzheimer′s patients〔J〕.Neurology，2003；61(4)：500-6. 13Yetkin FZ，Rosenberg RN，Weiner MF,etal.FMRI of working memory in patients with mild cognitive impairment and probable Alzheimer′s disease〔J〕.Eur Radiol，2006；16(1)：193-206. 〔2014-03-17修回〕 (編輯趙慧玲/曹夢園) 通訊作者：王衛東(1968-)，男，博士，碩士生導師，主任醫師，主要從事腦血管病基礎與臨床(神經介入治療)、認知障礙研究。 〔中圖分類號〕R743 〔文獻標識碼〕A 〔文章編號〕1005-9202(2015)22-6519-03； doi：10.3969/j.issn.1005-9202.2015.22.099
