失神癫痫中与丘脑相关的神经功能影像学研究

失神癫痫以无抽搐性的短暂意识丧失为典型发作症状。此前研究认为丘脑在该类癫痫的发生与传播中起重要作用，但是关于丘脑起到癫痫活动的起源还是对皮层活动的关键性中转调节作用，以及丘脑活动如何引起意识丧失的问题，有两种相对的理论模型，神经影像学研究结果存在较大差异。本研究拟以联合同步脑电的fMRI技术为主的多种神经影像技术，对丘脑与皮层在癫痫活动起源与传播中的因果关系，以及丘脑与意识相关网络的关系进行研究。在癫痫活动检测的基础上，采用基于Granger因果检验的效应连接方法，分析丘脑与额叶顶叶皮层间癫痫活动的传播方向与强度。采用独立成分分析等方法，观察癫痫发作时丘脑与意识相关的感觉运动、注意以及默认网络的相互影响关系。综合多模态神经影像分析结果，对失神癫痫中丘脑皮层模型进行验证。本研究可为探明引起失神癫痫患者意识丧失的特定丘脑皮层脑区，并加深对正常意识产生及意识受损机制的理解提供影像学依据。

在本项目中，我们采用磁共振成像技术，对失神癫痫及全面强直阵挛性癫痫的脑结构及功能改变状况进行了研究，研究重点集中在丘脑皮层网络。第一，我们采用Granger因果分析及图论理论方法，对静息状态下默认网络中因果信息流与脑区BOLD信号强度的关系进行了研究，发现神经活动水平强的脑区更倾向于接收从其他脑区传来的信息，反之神经活动水平弱的脑区更倾向于向其他脑区输出信息。该项发现提示可从脑区间因果信息流传播的新角度对异常脑活动进行研究。第二，我们发现失神癫痫中，双侧丘脑呈现显著的全面性棘慢波发放相关的正激活信号，而DMN区域则呈现显著的负激活，默认网络的功能挂起及双侧丘脑的功能兴奋性增强，同时高级认知、知觉以及运动过程相应的其他内在网络广泛地被抑制，可能是由于全面性慢波发放提高了大尺度脑活动的协同性，这些发现对于失神发作意识丧失及认知功能损害机制提供了新的视角。第三，我们发现全面性强直阵挛发作患者丘脑与额叶灰质体积减少，丘脑及默认网络的神经活动局域一致性呈现双侧对称变化，脑静息态网络存在损伤，丘脑内侧背侧核团与双侧眶额叶等脑区的功能连接降低，大尺度脑功能与结构网络之间出现失耦合，上述变化均与癫痫发作进程具有相关性。这些发现从结构及功能两个方面全面而深入地说明了癫痫患者丘脑皮层网络的变化形式。通过国家自然科学基金的资助，项目组已基本完成了项目计划书的内容，已发表SCI收录论文6篇，另有2篇已投稿至SCI收录期刊，在国内核心期刊发表论文4篇，获得2012年度高等学校科学研究优秀成果（科学技术）科技进步一等奖1项。在此基础上获得国家自然科学基金资助项目1项。在此方向已培养博士及硕士研究生各1名。