脑白质疏松症患者脑结构和脑功能网络改变模式对认知功能的影响

Leukoaraiosis (LA) is a common radiological finding in the elderly and may reflect cerebral small vessel disease. LA alters the structure and function of the brain, so it is an important pathologic condition rather than a benign manifestation of aging. Although LA has been identified as one of major cause of vascular cognitive impairment, however, the underlying mechanisms for this association have not been well elucidated. Our extensive prior studies on patients with LA using the methods of neuropsychological tests, neuroimaging examinations (e.g., diffusion tensor imaging, magnetic resonance spectroscopy) have shown that patients with LA were related with comprehensive cognitive function deficits, especially in the domains of attention, memory, executive function and information processing speed. Furthermore, such cognitive impairment were correlated with the values of fractional anisotropy (FA), mean diffusivity (MD), and the ratios of NAA/Cr, which may indicated LA as a manifestation of "disconnection syndrome". The multi-modal quantitative MRI has been utilized to implore the mechanism of cognitive dysfunction in some neuropsychiatric diseases (e.g. multiple sclerosis, Alzheimer's disease). However, whether patients with LA show some charateratical alterations on functinal network and structural network has not been yet fully clarified. The aim of this study is to elucidate the relationships between white matter changes and functional and structural network in patients with LA. Our study may be contributed to elucidate the neuro-mechanisms of the cognitive dysfunction in patients with LA, and also may be helpful to screen individuals of high risk of vascular dementia and to provide an important information for the early clinical diagnosis or warning for some neuropsychiatric disorders.

作为脑小血管病的重要组成部分，脑白质疏松症（leukoaraiosis，LA）是引起血管性认知功能障碍的最主要原因之一，是严重影响大脑结构和功能的重要病理改变。本课题组前期发现LA患者存在明显的认知功能障碍，且与某些影像学指标（如FA值、MD值、NAA/Cr比值）存在显著的相关性，提示LA患者可能存在"失连接综合症"的表现。多模态神经影像学技术为研究某些神经精神疾病（如阿尔茨海默病、多发性硬化）的脑网络变化提供了重要的技术手段，然而LA患者是否存在特征性的脑结构网络与脑功能网络异常目前尚不明确。本项目拟联合采用结构磁共振、扩散磁共振、静息态fMRI等技术探索LA患者不同于正常老年人的脑结构网络及脑功能网络，并将这些异常的网络属性与认知功能进行相关性分析。本项目将从多模态神经影像的角度揭示缺血性脑白质病变患者的认知神经机制，并为重大脑疾病的早期临床诊断、预后判断及疗效评价提供重要的科学依据。

作为脑小血管病的重要组成部分，脑白质疏松症（leukoaraiosis，LA）是引起血管性认知功能障碍的最主要原因之一，是严重影响大脑结构和功能的重要病理改变。多模态神经影像学技术为研究某些神经精神疾病（如阿尔茨海默病、多发性硬化）的脑网络变化提供了重要的技术手段，然而 LA 患者是否存在特征性的脑结构网络与脑功能网络异常目前尚不明确。本项目主要采用结构磁共振、扩散磁共振（DTI）、静息态fMRI等技术探索 LA 患者不同于正常老年人的脑结构网络及脑功能网络，并将这些异常的网络属性与认知功能进行相关性分析。本研究发现：1、LA患者存在明显的认知功能损害，主要表现为注意和记忆、执行功能、信息加工速度功能受损，这可能与脑白质病变导致的前额叶-皮质下环路功能障碍有关。2、DTI技术能够准确显示LA患者的特征性脑白质微结构的改变，表现为FA值的降低和MD值的升高，且这种改变与执行功能密切相关。LA患者执行功能障碍可能与前额叶-皮层下环路功能受损有关。3、在静息状态下，LA患者存在不同于正常老年人的自发神经元活动的模式，主要表现为LA患者在脑默认网络（default-mode network，DMN）相关的脑区ALFF减弱；在颞叶和顶叶相关的一些脑区ALFF增强，支持代偿机制的假说。且上述异常的神经元活动与LA患者的认知功能密切相关。上述结果反映了LA患者存在不同于正常老年人的病理生理过程，并提示ALFF作为一项新的神经影像学指标可以用来反映LA患者的认知功能下降，具有较高的临床应用前景。本项目将从多模态神经影像的角度揭示缺血性脑白质病变患者的认知神经机制，并为重大脑疾病的早期临床诊断、预后判断及疗效评价提供重要的科学依据。