基于静息态功能连接的大脑结构网络老化效应研究

正常老化过程中，脑的解剖结构发生了明显的老龄化改变,但到目前为止，我们对大脑结构网络的老化效应尚不清楚。已有研究成果表明大脑在静息态下的功能连接反映了结构网络，因此静息态网络为脑结构网络的研究提供了理论依据和新视角。本项目将以脑结构磁共振成像(MRI)和扩散张量成像(DTI)技术为主，借助静息态功能成像(fMRI)技术，主要研究：1）不同脑区灰质体积相关性的老化效应；2）不同脑区灰质体积网络连接关系的老化效应；3）正常老化过程中灰质体积变化和白质完整性的关系。通过这些研究，基于网络的观点考察正常老化过程中人脑形态学变化的相互关系，为探索脑老化效应(神经机制)和认知老化效应(认知机制)之间的关系提供重要依据。

20世纪末以来，人口老龄化成为一个全球性的重大社会问题。正常老化对人体器官系统都有损害，但对神经系统的损害最严重，伴随着不同程度的脑功能老化和结构老化，影响到老年人的生活质量和生命质量。有关正常老化的磁共振成像研究表明，老化导致脑的组织成分(灰质和白质)发生了明显的变化，不同脑区灰质的体积变化存在协变关系，但我们对脑结构网络的老化效应尚不清楚。本项目借助静息态功能磁共振成像技术，以结构磁共振成像和扩散张量成像技术为主，制定了三种数据融合分析的数据处理优化方案，采用最优的多变量统计分析方法，对脑结构网络的老化效应展开深入研究，取得如下主要成果：. 1.采用主成分分析构建了灰质体积协变网络，结果表明和正常老化及阿尔茨海默(AD)相关的协方差模式主要包括颞叶和顶叶脑区，且灰质协变网络具有可重复性和稳定性；. 2.采用独立成分分析构建了脑结构网络，发现和较低级认知功能有关的网络，如视听觉网络和运动网络也体现出老化效应；. 3.采用贝叶斯网络分析针对每个结构网络的重要节点，构建贝叶斯模型，探讨每个网络的节点间灰质体积变化的依赖关系及老化效应，结果表明正常老年人相对年轻人，部分脑区间的连接下降，且和老化相关的贝叶斯模型可以显著预测组间差异；. 4.采用联合独立成分分析分别构建了体现灰质和白质体积、灰质体积和白质各向异性共变的联合源网络，结果表明灰质和白质存在共变关系，且受到老化及AD的影响。. 本项目旨在考察正常老化过程中脑结构网络的特点和变化，采用多变量统计分析方法构建了脑结构网络模型，并考察其老化效应，深入探讨了脑正常老化的神经解剖学机制，这些研究将为老年性神经系统疾病，如AD的病理研究和临床诊断提供重要依据，为推动我国积极老龄化和健康老龄化做贡献。本项目进行过程中，在国内外期刊或国际会议上已正式发表文章10篇，其中SCI检索5篇，EI检索5篇，另有9篇论文待发表，已被接收或在审稿中或在撰写中。参加国际会议5次，其中口头报告3次。培养研究生共9人，各项指标均超额完成，获得了预期的研究成果。