基于磁共振功能成像的主观认知下降人群注意脑机制研究

Subjective cognitive decline (SCD) has recently been proposed as the earliest stage of pathologic cognitive decline in older adults. Longitudinal research suggests that about 54.2% of individuals with SCD go on to develop mild cognitive impairment or Alzheimer’s disease. If we can correctly identify the AD in the SCD phase, for the early prevention and treatment of AD is significant. All along, the.memory impairment is considered to be the characteristics of AD, however, from the sensory memory to short-term memory and long-term memory cognitive process, the attention mechanism plays an important role in the regulation. In this project, two groups, SCD patient group and normal elderly group will participant for functional magnetic resonance imaging (fMRI) experiment. For each participant, there are two parts of fMRI experiment, one is resting-state fMRI (rsfMRI), another is attention related task fMRI. Two tasks will be used during the task fMRI for studying attention related different brain expression, one is spatial-based attention task, another is object-based attention task. For data analysis, effective connectivity will be done for task fMRI to reveal the attention related differences in brain circuit between the participants of the two groups. For revealing the rsfMRI related brain network that based on attention related brain regions, functional connectivity analysis and effective connectivity analysis will be used. The expected results will provide a strong scientific basis for early identification and early intervention of AD.

主观认知下降（SCD）被认为是中老年人认知功能下降的最早期阶段。纵向研究表明，大约54.2%的SCD患者转化为轻度认知障碍和阿尔茨海默病。如果能够在SCD阶段正确识别AD，对于AD的早期防治意义重大。一直以来，记忆受损被认为是AD的特征表现，从感觉记忆到短期记忆和长期记忆的认知过程中，注意机制起到重要的调节作用。本项目以SCD患者和正常老年人为研究对象，设计基于空间位置的注意（spatial-based attention)和基于目标物体的注意(object-based attention)认知任务，采用任务态fMRI和静息态fMRI两种方法，对脑活动进行记录。以分析注意任务的激活脑区以及脑区之间的有效连接，以及静息态fMRI下的功能连接和有效连接为手段，揭示SCD患者和正常老年人之间的脑网络差异。预期成果将为AD的早期识别和早期干预提供有力的科学依据。

主观认知下降（SCD）被认为是中老年人认知功能下降的最早期阶段。纵向研究表明，大约54.2%的SCD患者转化为轻度认知障碍和阿尔茨海默病。如果能够在SCD阶段正确识别AD，对于AD的早期防治意义重大。一直以来，记忆受损被认为是AD的特征表现，从感觉记忆到短期记忆和长期记忆的认知过程中，注意机制起到重要的调节作用。本项目以SCD患者和正常老年人为研究对象，设计基于空间位置的注意（spatial-based attention)和基于目标物体的注意(object-based attention)认知任务，采用任务态fMRI和静息态fMRI两种方法，对脑活动进行记录。以分析注意任务的激活脑区以及脑区之间的有效连接，以及静息态fMRI下的功能连接和有效连接为手段，揭示SCD患者和正常老年人之间的脑网络差异。本项目采集了受试者血液样本，磁共振T1加权结构图像，静息态fMRI以及任务态fMRI数据，分别进行了生化分析以及脑影像数据分析。研究结果发现，注意力水平在SCD组合正常老年人对照组之间存在显著性差异，包括对视觉以及触觉刺激认知过程中，无论是反应时间快慢以及正确率均存在显著性差异。通过fMRI任务态和静息态数据分析发现，顶叶和颞叶均存在组间的激活水平差异，包括上顶叶以及海马两个重要区域，揭示了在SCD阶段，负责空间认知以及记忆的重要脑区均已经发生功能改变。此外，基于动态因果模型的脑网络有效连接分析发现，海马和上顶叶之间的双向信息流均存在显著性差异，提示外界信息在脑内的加工路径中，海马和上顶叶两个节点之间的信息交互水平降低对认知障碍的发生起关键作用。该结果也为无创干预认知功能提供了参考靶点。另一方面，本研究也探索性地采集了10例EEG-fMRI同步静息态数据，通过融合EEG和fMRI分析，发现海马区的fMRI信号变化与脑电能量的变化有较强相关，且与临床简易精神神经量表（MMSE）得分有相关性，证明了海马区神经元活动强度与认知功能降低的直接关系。本研究成果将为AD的早期识别和早期干预提供有力的科学依据。