前额叶皮层在数字工作记忆维持中的作用:事件相关fMRI研究

目的采用事件相关功能磁共振成像(ER-fMRI)探讨前额叶皮层在工作记忆维持期的作用。方法20名正常受试者接受sternberg项目认知任务的功能磁共振成像。采用相对低负载、高负载任务。组分析方法评价维持期相对低、高负载时平均脑区激活情况;组间比较探讨高负载任务出现相关激活增加的脑区。结果维持期与双侧前额叶背外侧皮层(DLPFC)、双侧前额叶腹外侧皮层(VLPFC)、顶叶、辅助运动区(SMA)和运动前区(PMA)、视觉相关皮层激活相关,VLPFC等脑区在高负载任务中激活增加。结论工作记忆维持和操纵之间可能存在功能上的、而非神经解剖的区分。     

首次发作的视神经炎患者初级视觉皮层功能连接的异常改变

目的应用静息态功能磁共振成像(functional magnetic resonance imaging,f MRI)分析首次发作的视神经炎(acute optic neuritis,ON)患者初级视觉皮层(primary visual cortex,V1)的功能连接变化,并探讨其临床意义。方法收集51例临床确诊的急性视神经炎及50例性别、年龄匹配的健康志愿者,获取静息态f MRI数据及临床信息。应用统计参数图(SPM5)进行数据后处理,选择初级视觉皮层为种子点,分析ON患者与健康志愿者V1区与全脑其他脑区功能连接的情况,比较两组数据间的差异。将ON患者的视力、病程及认知功能评分(PASAT)与功能连接异常的脑区进行相关性分析。结果与正常对照组相比,视神经炎患者枕叶舌回与V1的功能连接明显减低,扣带回、右侧缘上回、右侧楔前叶、左侧顶下小叶及右侧岛叶与V1的功能连接明显增强,且差异均具有统计学意义(均为P<0.01)。ON患者PASAT评分与右枕叶舌回、右额上回和右额叶内侧回的功能连接异常呈正相关。结论静息态f MRI能检测到首次发作的ON患者V1区与视觉相关脑区功能连接的减低,以及默认网络的代偿性活动,为临床探索疾病的早期损害提供客观依据。     

额叶外伤后早期数字工作记忆的fMRI研究

目的:利用功能磁共振成像技术研究额叶外伤后,执行工作记忆任务时脑结构损伤与脑激活功能区的改变。材料和方法:对10例额叶外伤后早期患者(伤后平均31d,其中男性7例,女性3例;平均年龄30.1年)和12例正常志愿者作为对照组(男性7例,女性5例;平均年龄26.9年)分别进行2位和4位数字的正反序工作记忆的实验,使用single-trial设计方法;GE3.0T磁共振机扫描、采集图像,运用AFNI软件包进行数据分析。结果:①正常对照组反序4位数字任务大于正序4位数字脑区有辅助运动区SMA,双侧背外侧前额叶,左侧顶叶,右侧角回;②患者组反序4位数字任务大于正序4位数字的脑区有左侧枕叶;③正常对照组反序4位数字任务大于患者组的部位有左侧DLPFC,左侧角回;正序4位数字大于患者组的部位有左侧枕叶,右侧角回;④患者组反序4位数字任务时大于对照组的部位有楔状回,右侧Broca区;正序4位数字大于对照组的部位有右侧初级运动区MA,右侧额极区。结论:前额叶在脑工作记忆网络中处于重要节点,大脑右侧半球在工作记忆系统中起到巨大代偿作用的脑资源,fMRI提供认知功能损伤的影像学依据,应在临床上发挥更大作用。     

静息态功能连接张量在睁眼和闭眼状态下的对比

【摘要】目的：利用静息态功能磁共振成像（rs-fMRI）功能连接张量（FCT）比较睁眼和闭眼状态下的脑功能活动的差异。方法：对48例健康被试在睁眼和闭眼状态下行全脑rs-fMRI扫描。将所有数据进行预处理,获得每例被试基于体素水平的脑组织功能连接张量图,并计算全组平均各项异性指数（FA）和迹（trace）。采用配对t检验比较功能连接张量的特征指标（FA和trace）在不同静息状态（睁眼和闭眼）下的差异。结果：FA值和trace值在睁眼和闭眼状态下差异有统计学意义的脑区均位于大脑枕叶区域,其中FA值在睁眼状态下较闭眼状态下略低（单体素P=0.01,Z=2.33,校正后团簇的P<0.05）,而trace值在睁眼状态下较闭眼状态下略高（单体素：P=0.01,Z=2.33;团簇：校正后P<0.05）。除了视觉区之外,其它部位的功能连接张量在两种状态之间具有很好的一致性。结论：静息态功能磁共振成像可反映睁眼和闭眼状态下脑视觉区的功能变化。     

杨氏太极拳习练者静息状态下比率低频振幅及工作记忆特征

目的:研究杨氏太极拳练习对老年人大脑静息状态下比率低频振幅(fALFF)的改变情况,为进一步阐明运动延缓认知脑老化的机制提供理论支持。方法:招募太极拳组老年人20例与步行组老年人22例,采集被试者颅脑静息态磁共振数据,采用2-back任务测定太极拳组和步行组的反应时、正确率。对太极拳组和步行组的全脑的比率低频振幅(fALFF)磁共振数据进行独立样本t检验,并进行AlphaSim校正,确定最小体素数量。提取具有组间差异的脑区的fALFF值与任务测定结果做Pearson相关分析。结果:在0.01～0.08 Hz频段,左侧额中回的fALFF值太极拳组大于步行组,同时太极拳组的左侧额中回fALFF值与工作记忆刷新任务2-back的反应时存在统计学的相关性(r=0.576,P=0.007),而在步行组间没有明显的相关性。结论:太极拳组存在静息态下与工作记忆相关的左侧额中回活动增强,推测太极拳可能通过改善工作记忆功能进而延缓老年人认知功能衰退。     

利用fMRI研究正常人执行Stroop任务的脑功能网络

目的:利用功能磁共振成像(fMRI)探讨正常人执行汉字Stroop任务时任务相关的激活与去激活脑功能网络。方法:14例正常志愿者接受了Stroop任务的组块式fMRI,扫描序列为平面回波血氧水平依赖(BOLD)序列,利用统计参数图(SPM99)软件进行图像分析。所有检查完毕后,对受试者进行Stroop的行为学测试,记录反应时间及错误数。结果:正常对照组认字试验的反应时间与颜色命名试验之间差异有显著性意义(t=-8.188,P=0.000)。对照状态下,正常人出现后扣带回皮层、中线前额叶皮层、背侧前扣带回的去激活。正常人执行颜色命名任务较认字任务时出现更多脑区的激活,且其激活强度较第1个任务的脑区激活强度增加。执行颜色命名任务时动用了双侧额中回、左侧额上回、左侧额下回及双侧顶叶。结论:本研究进一步证实静息状态下存在大量的神经元活动,其与任务相关的脑功能网络共同维持正常的认知活动。     

帕金森病感觉运动功能障碍患者区域性脑功能变化及功能连接状态的研究

目的 通过对比帕金森病(PD)患者及正常对照组(NC)全脑低频振幅(ALFF)及存在的差异,进一步分析ALFF明显降低的小脑各区与端脑功能连接存在的差异并探讨其临床意义.方法 采用Siemens Skyra 3.0 Tesla磁共振扫描仪对30例PD患者及31例NC受试者进行静息态磁共振功能成像扫描,通过脑功能后处理软...     

工作记忆的功能磁共振研究进展

工作记忆已被普遍认为是许多高级认知功能如学习、语言理解、推理和判断等的基础。随着神经功能影像学的发展,fMRI已被应用于工作记忆的研究。着重介绍fMRI在工作记忆研究中的成果。     

静息态下耳鸣患者脑区域功能连接的BOLD-fMRI研究

目的 探讨静息态下耳鸣患者脑区域功能连接的变化.方法 45例耳鸣患者,分为右侧、左侧、双侧耳鸣3组,在静息态下,采用BOLD-fMRI序列对耳鸣患者及37名正常人进行扫描.结果 (1)耳鸣患者听觉系统部分区域功能连接异常,非听觉系统部分区域亦出现异常;(2)在听觉系统中,皮层下区域的神经元活动背离默认网络,而听觉皮层的神经元活动则主要有向默认网络靠近的趋势;(3)听觉网络中,异常的皮层下区域主要位于右侧,而异常的听觉皮层则位于左侧颞上回;(4)在双侧耳鸣患者组,右侧枕颞内侧回、右侧小脑山坡、额叶部分区域功能连接异常,这些区域在单侧耳鸣组并未发现.结论 静息状态下耳鸣患者听觉皮层的功能改变与皮层下结构的功能改变不同,听觉网络在功能上存在着优势通路,与耳鸣侧别无关,双侧耳鸣对患者相关脑区的影响与单侧耳鸣可能不同.静息态下大脑中枢神经系统特别是非听觉系统(如边缘系统、前额叶联合皮层)参与耳鸣.     

利用fMRI研究衰老对视觉数字工作记忆的影响

目的:利用功能磁共振成像研究衰老对视觉数字工作记忆的影响.材料和方法:8个青年和8个老年人参加了有关正序(正背)和反序记忆(倒背)数字的实验,采用1.5T磁共振记录提取阶段大脑的反应.结果:①反序记忆大于正序记忆的情况出现在青、老年的左侧前额叶、左侧枕叶视皮质.②正序记忆大于反序记忆的情况仅出现在青年组的右侧额下回.③老年人在右侧额下回和右侧颞中回的激活体积明显大于青年人.结论:功能磁共振成像有助于加深对老年认知功能的理解.     

Cranial Nerve Clock: Part II: Functional MR Imaging of Brain Activation during a Declarative Memory Task

RATIONALE AND OBJECTIVES: The authors performed this study to assess brain activation during encoding and successful recall with a declarative memory paradigm that has previously been demonstrated to be effective for teaching students about the cranial nerves. MATERIALS AND METHODS: Twenty-four students underwent functional magnetic resonance (MR) imaging during encoding and recall of the name, number, and function of the 12 cranial nerves. The students viewed mnemonic graphic and text slides related to individual nerves, as well as their respective control slides. For the recall paradigm, students were prompted with the numbers 1-12 (test condition) intermixed with the number 14 (control condition). Subjects were tested about their knowledge of cranial nerves outside the MR unit before and after functional MR imaging. RESULTS: Students learned about the cranial nerves while undergoing functional MR imaging (mean post- vs preparadigm score, 8.1 +/- 3.4 [of a possible 12] vs 0.75 +/- 0.94, bilateral prefrontal cortex, left greater than right; P < 2.0 x 10(-12)) and maintained this knowledge at I week. The encoding and recall paradigms elicited distributed networks of brain activation. Encoding revealed statistically significant activation in the bilateral prefrontal cortex, left greater than right [corrected]; bilateral occipital and parietal associative cortices, parahippocampus region, fusiform gyri, and cerebellum. Successful recall activated the left much more than the right prefrontal, parietal associative, and anterior cingulate cortices; bilateral precuneus and cerebellum; and right more than the left posterior cingulate. CONCLUSION: A predictable pattern of brain activation at functional MR imaging accompanies the encoding and successful recall of the cranial nerves with this declarative memory paradigm.     

Functional Neuroanatomy Associated with Natural and Urban Scenic Views in the Human Brain: 3.0T Functional MR Imaging

Objective

By using a functional magnetic resonance imaging (fMRI) technique we assessed brain activation patterns while subjects were viewing the living environments representing natural and urban scenery.

Materials and Methods

A total of 28 healthy right-handed subjects underwent an fMRI on a 3.0 Tesla MRI scanner. The stimulation paradigm consisted of three times the rest condition and two times the activation condition, each of which lasted for 30 and 120 seconds, respectively. During the activation period, each subject viewed natural and urban scenery, respectively.

Results

The predominant brain activation areas observed following exposure to natural scenic views in contrast with urban views included the superior and middle frontal gyri, superior parietal gyrus, precuneus, basal ganglia, superior occipital gyrus, anterior cingulate gyrus, superior temporal gyrus, and insula. On the other hand, the predominant brain activation areas following exposure to urban scenic views in contrast with natural scenes included the middle and inferior occipital gyri, parahippocampal gyrus, hippocampus, amygdala, anterior temporal pole, and inferior frontal gyrus.

Conclusion

Our findings support the idea that the differential functional neuroanatomies for each scenic view are presumably related with subjects'' emotional responses to the natural and urban environment, and thus the differential functional neuroanatomy can be utilized as a neural index for the evaluation of friendliness in ecological housing.     

Functional and structural changes in gray matter of parkinson's disease patients with mild cognitive impairment

Background and purposeCognitive impairment is a common non-motor complication of Parkinson’s disease (PD). To investigate cognitive-related changes of gray matter (GM) structure and function in PD using voxel-based morphometry (VBM) and resting state functional connectivity (RSFC).Materials and methodsResting state functional magnetic resonance imaging (rs-fMRI) and 3D-T1-weighted MRI scans were obtained from 21 PD patients with mild cognitive impairment (PD-MCI), 11 PD patients with normal cognitive function (PD-NC), and 21 healthy controls (HC). Functional connectivity (FC) was analyzed by defining the posterior cingulated cortex (PCC) as the seed region. VBM was performed to assess patterns of GM atrophy.ResultsIn PD-NC versus HC, results indicated decreased PCC-FC in the right temporal gyrus(TG) and increased PCC-FC in the left medial temporal lobe(MTL), bilateral precuneus(Pcu), and parieto-occipital junction(POJ), as well as GM atrophy in the bilateral prefrontal-striatal circuit(pFTSC), TG and Pcu. In PD-MCI versus PD-NC, decreased PCC-FC was found in the bilateral prefrontal cortex(PFC), left POJ, and right TG. In addition, PCC-FC of the bilateral Pcu and GM volume of the left MTL, bilateral TG, and PFC were positively associated with cognitive score.ConclusionsStructural and functional damage of the PFC and temporal lobe are associated with subtle cognitive decline in PD, while functional enhancement of the MTL and POJ is involved in normal cognitive function of PD. In addition, the combined application of rs-fMRI and VBM analysis might become an effective means to investigate cognitive impairment-related GM abnormalities in PD-MCI patients prior to development of dementia.     

正常人及脑肿瘤患者听觉性中英文语言刺激的fMRI研究

目的应用BOLD-MfRI研究正常人及脑肿瘤患者听觉性中英文语言皮层定位并探讨其对脑肿瘤的临床应用价值。方法应用MarconiEclipse1.5T超导型磁共振机,30例受试者,行听觉性中、英文语言刺激的BOLD-MfRI,以定位正常人和脑肿瘤患者的语言皮层。结果正常人听觉性中英文语言任务激活区域均以左侧大脑半球为主,主要有双侧颞横回、Wernicke区、Broca区和SMA区。中文语言任务刺激时脑区激活面积和程度比英文语言任务大,但英文语言任务时可见更明显的Broca区和角回激活。累及功能皮层的脑肿瘤患者患侧半球可见残留部分功能激活区,但激活区移位,分布弥散,激活程度及范围较正常人略增高。未累及功能皮层者功能区定位与正常人大致相同。结论BOLD-MfRI是一种有效而无创的功能皮层定位方法,有利于脑肿瘤的精确定位诊断并指导临床治疗。     

大脑功能性别差异的分数低频振幅静息态fMRI研究

目的 利用静息态功能性磁共振成像(fMRI)技术,探讨健康年轻成人静息状态下大脑分数低频振幅(fALFF)的性别差异.方法 选取108名健康年轻成人(其中男54名,女54名)进行静息态fMRI扫描,利用AF-NI软件,使用fALFF算法,比较男性组和女性组之间的差异.结果 男性组在左侧楔前叶、楔叶、中央前回、额上[回和海马旁回,以及右侧颞上回的fALFF较女性组明显增强;女性组在左侧额中回和右侧颞下回的fALFF较男性组明显增强.结论 静息状态下,男性和女性的脑神经自发活动存在差异,这种差异可能是导致男女性别在行为和认知领域存在性别差异的原因.