PET大脑功能网络及其衰老变化研究

【摘要】器官的功能下降和结构变化是人生中不可避免的生理规律。作为最重要的器官之一,大脑往往会在老化的过程中产生一些特定的形态变化、功能下降和病理变化等。比如说众所周知的,认知能力逐步退化跟大脑的老化有很大的关系,这具体包括了知觉、注意力、语言和记忆等方面认知能力的下降。进一步来说除了能力的下降、许多大脑疾病也跟老化有着密切的关系,如阿尔茨海默病和帕金森病等。因此,为了评估认知能力下降并且进一步为相关脑病提供的临床指导,我们有必要深入了解健康的大脑在老化过程中的所发生的一些变化,具体来说这包括功能上的和结构上的变化。近年来针对大脑网络的研究层出不穷,这种方法采用复杂网络的的分析方法对大脑的结构和功能进行研究。为了进一步加深对大脑功能网络和脑老化的了解,在本研究中我们搭建了大脑的PET网络之后,并且进行了两个方面的工作,第一、研究了大脑PET网络的小世界特性；第二、研究了老化引起的大脑PET网络的变化。具体研究方法及结论如下：研究方法：将研究对象分为年轻组(36.5岁,113名)和年老组(56.3岁,110名),进行静息态的PET扫描之后,用相关性算法,在设定阈值之后得到两组正常人的脑网络,然后将两组脑网络分别进行小世界网络特性以及脑网络老化研究。研究结论：(1)PET脑网络的小世界特性,具体包括：第一、无论是老年组还是年轻组都表现出了明显的小世界特性,也就是同时具有局部和全局传递效率高的特点；第二、22个区域分别被定义为节点中心,这些节点中心包括联合系统的很多区域,比如海马、前额叶等；第三、PET脑网络对随机攻击和目标性攻击显示出不同网络稳定性,对于目标性攻击显示出更敏感更脆弱的网络稳定性。(2)老化引起的脑网络的变化,具体包括：第一、两个年龄组别的相关系数网络表现出了显著性的差异；第二、在小世界特性上、相对于年轻组而言,老年组表现出更高的局部效率和更低的全局效率；第三,在很多的节点中心特性上,两个组别也表现出了很大的变化,比如海马等区域；第四、两个年龄组别的网络对随机性攻击显示出相似的稳定性,而对于目标性攻击而言年轻组展现出了更好的网络稳定性,老年组的目标攻击的稳定性更脆弱；第五,在简单的验证构建方法的稳定性的实验中,我们证明了这种构建PET大脑网络的方法具有一定的稳定性。
【作者】刘智良；
【导师】刘华锋；
【作者基本信息】浙江大学，光学工程，2014，硕士
【关键词】正电子发射断层成像；老化；小世界网络；大脑葡萄糖代谢；大脑网络；

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