【摘要】：
大脑具有高度的动态可塑性,脑功能网络重组及代偿是脑神经功能康复的基础。研究神经调控过程中与脑损伤(如脑瘫、脑卒中)或疾病(如慢性耳鸣)相关的大脑网络可塑性变化,有助于我们进一步认识脑疾病的脑网络机制。本论文运用脑网络分析结合图论方法,构建了脑瘫/脑卒中/耳鸣的脑电图(Electroencephalogram,EEG)功能网络,并对其脑网络机制进行研究分析,具体工作如下:(1)基于运动想象康复训练的脑瘫儿童脑网络研究。脑瘫是指由于脑损伤而造成的肢体瘫痪症状,主要表现为非进行性运动障碍和姿势异常。本文对脑瘫儿童在基于运动想象脑-机接口(Motor Imagery Brain-Computer Interface,MI-BCI)反馈系统进行康复训练前后的脑功能网络差异进行研究分析,利用相干算法构建各治疗阶段的功能网络,计算其网络属性并进行统计检验分析。研究结果表明:长期的康复治疗前后运动相关功能网络发生可塑性变化,网络属性包括聚类系数、全局效率、局部效率随康复治疗逐渐增大,特征路径长度逐渐减小,大脑运动功能网络的信息交互效率提升,且治疗前后具有统计学意义。脑瘫儿童在基于MI-BCI反馈系统的神经调控治疗需要长期的学习与训练,通过重构功能网络,使患者运动功能得到有效改善,本研究有助于加深对脑瘫儿童运动功能改善的网络机制的理解。(2)脑卒中患者在运动执行过程中的脑网络研究。脑卒中后最常见的运动障碍是损伤脑区对侧肢体偏瘫,本论文对偏侧性脑卒中患者腕关节伸展运动过程中的动态脑网络进行横向研究,利用自适应定向传递函数(Adaptive directed transfer function,ADTF)构建左/右偏侧脑卒中患者与对照组的动态有向网络,并统计分析脑卒中组与对照组的网络模式差异,最后对各组的网络全局效率进行分析。结果发现:相比较于正常人在进行运动执行时脑网络连接模式表现出以肢体对侧运动区为中心节点的偏侧性到双侧对称变化,脑卒中患者的网络模式没有明显的对称性变化,主要体现在损伤脑区对侧运动区以及额叶与顶枕叶非运动区的有效连接显著增强,脑卒中组的全局效率高于对照组,且右脑损伤组的全局效率大于左脑损伤组。不同组的网络拓扑差异与全局效率差异表明在进行运动执行时大脑的工作模式不一致,脑损伤患者需要调节更多的注意力在运动规划与调控上以实现对损伤脑区的功能代偿,且左脑损伤对卒中患者的肢体运动会造成更大的功能障碍。以上发现可以帮助我们更好地理解偏侧性脑卒中患者运动障碍的脑网络机制,可作为一种客观的指标应用到以后的神经调控中。(3)声刺激改善慢性耳鸣患者的脑网络研究。慢性耳鸣是最常见的耳科学症状之一,对患者的生活质量造成严重影响。本文致力于声刺激治疗改善慢性耳鸣的脑网络机制研究,对耳鸣患者在6次(5个治疗阶段)的功率谱密度(Power Spectral Density,PSD)与脑网络的耦合性进行纵向分析,运用相干与图论方法得到功能网络与属性特征,并对其进行统计检验分析,最后计算了PSD/属性与耳鸣致残量表(Tinnitus Handicap Inventory,THI)改变量的相关性。结果发现耳鸣患者经过长期声刺激治疗后,额叶与顶枕叶以及颞叶之间的功能网络连接显著减弱,耳鸣的改善伴随与注意、情绪以及听觉系统相关的多个功能脑区的可塑变化。网络属性随治疗呈下降趋势,且治疗前后存在显著性差异(P
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