海洛因成瘾者脑功能连接异常的功能磁共振研究

论文摘要

脑功能磁共振技术近年来蓬勃发展,被广泛应用于神经科学研究的各个领域。相对于先起发展的任务态功能磁共振研究,静息态功能磁共振研究在近5年发展迅猛,成为脑功能研究的热门方法。脑功能研究大体上可以分为功能分割与功能整合,前者着重于对脑功能进行定位,后者则关注不同脑区之间的功能连接。静息态功能磁共振研究是目前最主流的研究功能连接的方法,具有无需任务刺激、无创伤、可重复,适合临床病人的优势。静息态功能磁共振在神经精神疾病领域有着广泛的研究应用。药物成瘾的脑功能成像研究,在过去多采用任务或刺激激活的方法。药物成瘾的神经机制涉及到复杂的脑功能网路系统以及其间的功能连接异常。使用静息态功能磁共振研究药物成瘾的脑功能连接异常在近两年才开始,本研究针对戒断早期的海洛因成瘾者进行了静息态功能磁共振研究,并对研究被试的选取、数据分析等方面进行了优化。本研究数据结果的分析,从中脑边缘系统和基底节-纹状体子区两方面入手,选取不同感兴趣区作为种子点,使用相关分析技术探查海洛因成瘾者不同脑区的功能连异常。作为补充,本研究还使用了静息态下的脑功能活动参数低频振幅（ALFF）作为指标,观察海洛因成瘾者静息态下脑功能活动的异常。另外,为了同静息态的研究比较,本研究还对毒品相关线索刺激下的功能磁共振研究数据,使用相同的方法进行了分析。本研究的结果显示,海洛因成瘾者奖赏强化系统脑区腹侧被盖、纹状体与动机控制系统脑区眶额叶、前扣带回之间的功能连接增强,而控制抑制系统脑区前扣带回与动机系统脑区眶额叶之间的功能连接减弱。与强迫症不同,在纹状体区内部,海洛因成瘾者腹、背侧尾状核与眶额叶之间的功能连接均减弱,而腹、背侧壳核与眶额叶之间的功能连接均增强,验证了药物慢性成瘾机制的关键核心从腹侧纹状体向背侧纹状体转变的理论。低频振幅ALFF的结果显示了与药物成瘾关系密切的尾状核、前扣带回、海马、丘脑、岛叶等脑区的异常,证明了该方法对异常脑功能区的定位能力。在毒品相关线索刺激下,海洛因成瘾者脑功能连接的异常与静息态下不尽相同,则反映了静息态功能连接研究的局限性。

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第一章文献综述

1.1 脑功能连接的功能磁共振研究基本原理和技术

1.1.1 fMRI 技术概述

1.1.2 基于任务的功能磁共振研究脑功能定位

1.1.3 静息状态的功能磁共振研究功能连接

1.1.4 基于任务的功能磁共振研究功能连接

1.2 毒品成瘾脑机制及相关神经环路

1.2.1 药物成瘾神经机制的基本概念

1.2.2 药物成瘾的神经环路

1.2.3 药物成瘾相关神经环路的功能影像学研究

1.3 毒品成瘾脑功能连接异常的功能影像学研究

1.3.1 基于任务的功能影像学研究

1.3.2 静息状态的功能磁共振研究

第二章研究课题的研究来源与思路

2.1 海洛因成瘾脑功能连接异常的静息态功能磁共振研究——基于中脑及边缘系统ROI 脑区的分析

2.2 海洛因成瘾脑功能连接异常的静息态功能磁共振研究——基于基底节- 纹状体ROI 子区的分析

2.3 海洛因成瘾静息态下ALFF（低频振幅）异常脑区的研究

2.4 海洛因成瘾者脑功能连接异常——毒品相关线索刺激下的功能磁共振研究

第三章海洛因成瘾脑功能连接异常的静息态功能磁共振研究——基于中脑及边缘系统ROI 脑区的分析

3.1 实验材料与方法

3.1.1 被试资料

3.1.2 数据采集

3.1.3 数据处理

3.2. 实验结果

表3-2 海洛因成瘾组VTA 全脑功能连接

表3-3 正常对照组VTA 全脑功能连接

正常对照组'>表3-4 组间比较VTA 全脑功能连接差异：海洛因成瘾组>正常对照组

表3-5 组间比较VTA 全脑功能连接差异：海洛因成瘾组<正常对照组

表3-6 海洛因成瘾组右侧杏仁核全脑功能连接

表3-7 正常对照组右侧杏仁核全脑功能连接

正常对照组'>表3-8 组间比较右侧杏仁核全脑功能连接差异：海洛因成瘾组>正常对照组

表3-9 组间比较右侧杏仁核全脑功能连接差异：海洛因成瘾组<正常对照组

表3-10 海洛因成瘾组左侧杏仁核全脑功能连接

表3-11 正常对照组左侧杏仁核全脑功能连接

正常对照组'>表3-12 组间比较左侧杏仁核全脑功能连接差异：海洛因成瘾组>正常对照组

表3-13 组间比较左侧杏仁核全脑功能连接差异：海洛因成瘾组<正常对照组

表3-14 海洛因成瘾组右侧海马全脑功能连接

表3-15 正常对照组右侧海马全脑功能连接

正常对照组'>表3-16 组间比较右侧海马全脑功能连接差异：海洛因成瘾组>正常对照组

表3-17 组间比较右侧海马全脑功能连接差异：海洛因成瘾组<正常对照组

表3-18 海洛因成瘾组左侧海马全脑功能连接

表3-19 正常对照组左侧海马全脑功能连接

正常对照组'>表3-20 组间比较左侧海马全脑功能连接差异：海洛因成瘾组>正常对照组

表3-21 组间比较左侧海马全脑功能连接差异：海洛因成瘾组<正常对照组

表3-22 海洛因成瘾组右侧喙侧前扣带回全脑功能连接

表3-23 正常对照组右侧喙侧前扣带回全脑功能连接

正常对照组'>表3-24 组间比较右侧喙侧前扣带回全脑功能连接差异：海洛因成瘾组>正常对照组

表3-25 组间比较右侧喙侧前扣带回全脑功能连接差异：海洛因成瘾组<正常对照组

表3-26 海洛因成瘾组左侧喙侧前扣带回全脑功能连接

表3-27 正常对照组左侧喙侧前扣带回全脑功能连接

正常对照组'>表3-28 组间比较左侧喙侧前扣带回全脑功能连接差异：海洛因成瘾组>正常对照组

表3-29 组间比较左侧喙侧前扣带回全脑功能连接差异：海洛因成瘾组<正常对照组

表3-30 海洛因成瘾组右侧背侧前扣带回全脑功能连接

表3-31 正常对照组右侧背侧前扣带回全脑功能连接

正常对照组'>表3-32 组间比较右侧背侧前扣带回全脑功能连接差异：海洛因成瘾组>正常对照组

表3-33 组间比较右侧背侧前扣带回全脑功能连接差异：海洛因成瘾组<正常对照组

表3-34 海洛因成瘾组左侧背侧前扣带回全脑功能连接

表3-35 正常对照组左侧背侧前扣带回全脑功能连接

正常对照组'>表3-36 组间比较左侧背侧前扣带回全脑功能连接差异：海洛因成瘾组>正常对照组

表3-37 组间比较左侧背侧前扣带回全脑功能连接差异：海洛因成瘾组<正常对照组

表3-38 海洛因成瘾中脑边缘系统功能连接异常改变汇总

图3-2 海洛因成瘾组VTA 的全脑功能连接

图3-3 正常对照组VTA 的全脑功能连接

图3-4 组间比较VTA 全脑功能连接差异

图3-5 海洛因成瘾组右侧杏仁核的全脑功能连接

图3-6 正常对照组右侧杏仁核的全脑功能连接

图3-7 组间比较右侧杏仁核全脑功能连接差异

图3-8 海洛因成瘾组左侧杏仁核的全脑功能连接

图3-9 正常对照组左侧杏仁核的全脑功能连接

图3-10 组间比较左侧杏仁核全脑功能连接差异

图3-11 海洛因组右侧海马的全脑功能连接

图3-12 正常对照组右侧海马的全脑功能连接

图3-13 组间比较右侧海马全脑功能连接差异

图3-14 海洛因组左侧海马的全脑功能连接

图3-15 正常对照组左侧海马的全脑功能连接

图3-16 组间比较左侧海马全脑功能连接差异

图3-17 海洛因成瘾组右侧喙侧前扣带回的全脑功能连接

图3-18 正常对照组右侧喙侧前扣带回的全脑功能连接

图3-19 组间比较右侧喙侧前扣带回全脑功能连接差异

图3-20 海洛因成瘾组左侧喙侧前扣带回的全脑功能连接

图3-21 正常对照组左侧喙侧前扣带回的全脑功能连接

图3-22 组间比较左侧喙侧前扣带回全脑功能连接差异

图3-23 海洛因成瘾组右侧背侧前扣带回的全脑功能连接

图3-24 正常对照组右侧背侧前扣带回的全脑功能连接

图3-25 组间比较右侧背侧前扣带回全脑功能连接差异

图3-26 海洛因成瘾组左侧背侧前扣带回的全脑功能连接

图3-27 正常对照组左侧背侧前扣带回的全脑功能连接

图3-28 组间比较右侧背侧前扣带回全脑功能连接差异

3.3 讨论

第四章海洛因成瘾脑功能连接异常的静息态功能磁共振研究——基于基底节-纹状体ROI 子区的分析

4.1 实验材料与方法

4.1.1 被试资料

4.1.2 数据采集

4.1.3 数据处理

4.2 实验结果

表4-2 海洛因成瘾组右侧VSi 全脑功能连接

表4-3 正常对照组右侧VSi 全脑功能连接

正常对照组'>表4-4 组间比较右侧VSi 全脑功能连接差异：海洛因成瘾组>正常对照组

表4-5 组间比较右侧VSi 全脑功能连接差异：海洛因成瘾组<正常对照组

表4-6 海洛因成瘾组左侧VSi 全脑功能连接

表4-7 正常对照组左侧VSi 全脑功能连接

正常对照组'>表4-8 组间比较左侧VSi 全脑功能连接差异：海洛因成瘾组>正常对照组

表4-9 组间比较左侧VSi 全脑功能连接差异：海洛因成瘾组<正常对照组

表4-10 海洛因成瘾组右侧VSs 全脑功能连接

表4-11 正常对照组右侧VSs 全脑功能连接

正常对照组'>表4-12 组间比较右侧VSs 全脑功能连接差异：海洛因成瘾组>正常对照组

表4-13 组间比较右侧VSs 全脑功能连接差异：海洛因成瘾组<正常对照组

表4-14 海洛因成瘾组左侧VSs 全脑功能连接

表4-15 正常对照组左侧VSs 全脑功能连接

正常对照组'>表4-16 组间比较左侧VSs 全脑功能连接差异：海洛因成瘾组>正常对照组

表4-17 组间比较左侧VSs 全脑功能连接差异：海洛因成瘾组<正常对照组

表4-18 海洛因成瘾组右侧DC 全脑功能连接

表4-19 正常对照组右侧DC 全脑功能连接

正常对照组'>表4-20 组间比较右侧DC 全脑功能连接差异：海洛因成瘾组>正常对照组

表4-21 组间比较右侧DC 全脑功能连接差异：海洛因成瘾组<正常对照组

表4-22 海洛因成瘾组左侧DC 全脑功能连接

表4-23 正常对照组左侧DC 全脑功能连接

正常对照组'>表4-24 组间比较左侧DC 全脑功能连接差异：海洛因成瘾组>正常对照组

表4-25 组间比较左侧DC 全脑功能连接差异：海洛因成瘾组<正常对照组

表4-26 海洛因成瘾组右侧DCP 全脑功能连接

表4-27 正常对照组右侧DCP 全脑功能连接

正常对照组'>表4-28 组间比较右侧DCP 全脑功能连接差异：海洛因成瘾组>正常对照组

表4-29 组间比较右侧DCP 全脑功能连接差异：海洛因成瘾组<正常对照组

表4-30 海洛因成瘾组左侧DCP 全脑功能连接

表4-31 正常对照组左侧DCP 全脑功能连接

正常对照组'>表4-32 组间比较左侧DCP 全脑功能连接差异：海洛因成瘾组>正常对照组

表4-33 组间比较左侧DCP 全脑功能连接差异：海洛因成瘾组<正常对照组

表4-34 海洛因成瘾组右侧DRP 全脑功能连接

表4-35 正常对照组右侧DRP 全脑功能连接

正常对照组'>表4-36 组间比较右侧DRP 全脑功能连接差异：海洛因成瘾组>正常对照组

表4-37 组间比较右侧DRP 全脑功能连接差异：海洛因成瘾组<正常对照组

表4-38 海洛因成瘾组左侧DRP 全脑功能连接

表4-39 正常对照组左侧DRP 全脑功能连接

正常对照组'>表4-40 组间比较左侧DRP 全脑功能连接差异：海洛因成瘾组>正常对照组

表4-41 组间比较左侧DRP 全脑功能连接差异：海洛因成瘾组<正常对照组

表4-42 海洛因成瘾组右侧VRP 全脑功能连接

表4-43 正常对照组右侧VRP 全脑功能连接

正常对照组'>表4-44 组间比较右侧VRP 全脑功能连接差异：海洛因成瘾组>正常对照组

表4-45 组间比较右侧VRP 全脑功能连接差异：海洛因成瘾组<正常对照组

表4-46 海洛因成瘾组左侧VRP 全脑功能连接

表4-47 正常对照组左侧VRP 全脑功能连接

正常对照组'>表4-48 组间比较左侧VRP 全脑功能连接差异：海洛因成瘾组>正常对照组

表4-49 组间比较左侧 VRP 全脑功能连接差异: 海洛因成瘾组

表4-50 海洛因成瘾纹状体子区的功能连接异常改变汇总

图4-2 海洛因成瘾组右侧VSi 全脑功能连接

图4-3 正常对照组右侧VSi 全脑功能连接

图4-4 组间比较右侧VSi 全脑功能连接差异

图4-5 海洛因成瘾组左侧VSi 全脑功能连接

图4-6 正常对照组左侧VSi 全脑功能连接

图4-7 组间比较左侧VSi 全脑功能连接差异

图4-8 海洛因成瘾组右侧VSs 全脑功能连接

图4-9 正常对照组右侧VSs 全脑功能连接

图4-10 组间比较右侧VSs 全脑功能连接差异

图4-11 海洛因成瘾组左侧VSs 全脑功能连接

图4-12 正常对照组左侧VSs 全脑功能连接

图4-13 组间比较左侧VSs 全脑功能连接差异

图4-14 海洛因成瘾组右侧DC 全脑功能连接

图4-15 正常对照组右侧DC 全脑功能连接

图4-16 组间比较右侧DC 全脑功能连接差异

图4-17 海洛因成瘾组左侧DC 全脑功能连接

图4-18 正常对照组左侧DC 全脑功能连接

图4-19 组间比较左侧DC 全脑功能连接差异

图4-20 海洛因成瘾组右侧DCP 全脑功能连接

图4-21 正常对照组右侧DCP 全脑功能连接

图4-22 组间比较右侧DCP 全脑功能连接差异

图4-23 海洛因成瘾组左侧DCP 全脑功能连接

图4-24 正常对照组左侧DCP 全脑功能连接

图4-25 组间比较左侧DCP 全脑功能连接差异

图4-26 海洛因成瘾组右侧DRP 全脑功能连接

图4-27 正常对照组右侧DRP 全脑功能连接

图4-28 组间比较右侧DRP 全脑功能连接差异

图4-29 海洛因成瘾组左侧DRP 全脑功能连接

图4-30 正常对照组左侧DRP 全脑功能连接

图4-31 组间比较左侧DRP 全脑功能连接差异

图4-32 海洛因成瘾组右侧VRP 全脑功能连接

图4-33 正常对照组右侧VRP 全脑功能连接

图4-34 组间比较右侧VRP 全脑功能连接差异

图4-35 海洛因成瘾组左侧VRP 全脑功能连接

图4-36 正常对照组左侧VRP 全脑功能连接

图4-37 组间比较左侧VRP 全脑功能连接差异

4.3 讨论

第五章海洛因成瘾静息态下ALFF 低频振幅异常脑区的研究

5.1 实验材料与方法

5.1.1 被试资料

5.1.2 数据采集

5.1.3 数据处理

5.2 实验结果

正常对照组的结果'>表5-1 ALFF 海洛因成瘾组>正常对照组的结果

表5-2 ALFF 海洛因成瘾组<正常对照组的结果

表5-3 fALFF 海洛因成瘾组<正常对照组的结果

图5-1 海洛因成瘾组ALFF 分析结果

图5-2 海洛因成瘾组fALFF 分析结果

图5-3 正常对照组ALFF 分析结果

图5-4 正常对照组fALFF 分析结果

图5-5 组间比较ALFF 的差异

图5-6 组间比较fALFF 的差异（海洛因成瘾组<正常对照）

5.3 讨论

第六章海洛因成瘾者脑功能连接异常——毒品相关线索刺激下的功能磁共振研究

6.1 实验材料与方法

6.1.1 被试资料

6.1.2 数据采集

6.1.3 刺激与实验程序

6.1.4 数据处理

6.2 实验结果

正常对照组'>表6-1 组间比较VTA 全脑功能连接差异：海洛因成瘾组>正常对照组

表6-2 组间比较VTA 全脑功能连接差异：海洛因成瘾组<正常对照组

正常对照组'>表6-3 组间比较右侧杏仁核全脑功能连接差异：海洛因成瘾组>正常对照组

表6-4 组间比较右侧杏仁核全脑功能连接差异：海洛因成瘾组<正常对照组

正常对照组'>表6-5 组间比较左侧杏仁核全脑功能连接差异：海洛因成瘾组>正常对照组

表6-6 组间比较左侧杏仁核全脑功能连接差异：海洛因成瘾组<正常对照组

正常对照组'>表6-7 组间比较右侧海马全脑功能连接差异：海洛因成瘾组>正常对照组

表6-8 组间比较右侧海马全脑功能连接差异：海洛因成瘾组<正常对照组

正常对照组'>表6-9 组间比较左侧海马全脑功能连接差异：海洛因成瘾组>正常对照组

表6-10 组间比较左侧海马全脑功能连接差异：海洛因成瘾组<正常对照组

正常对照组'>表6-11 组间比较右侧喙侧前扣带回全脑功能连接差异：海洛因成瘾组>正常对照组

表6-12 组间比较右侧喙侧前扣带回全脑功能连接差异：海洛因成瘾组<正常对照组

正常对照组'>表6-13 组间比较左侧喙侧前扣带回全脑功能连接差异：海洛因成瘾组>正常对照组

表6-14 组间比较左侧喙侧前扣带回全脑功能连接差异：海洛因成瘾组<正常对照组

正常对照组'>表6-15 组间比较右侧背侧前扣带回全脑功能连接差异：海洛因成瘾组>正常对照组

表6-16 组间比较右侧背侧前扣带回全脑功能连接差异：海洛因成瘾组<正常对照组

正常对照组'>表6-17 组间比较左侧背侧前扣带回全脑功能连接差异：海洛因成瘾组>正常对照组

表6-18 组间比较左侧背侧前扣带回全脑功能连接差异：海洛因成瘾组<正常对照组

表6-19 毒品相关线索刺下激药物成瘾密切相关脑区的功能连接异常汇总

图6-1 海洛因成瘾组VTA 全脑功能连接

图6-2 正常对照组VTA 的全脑功能连接

图6-3 海洛因成瘾组右侧杏仁核全脑功能连接

图6-4 正常对照组右侧杏仁核全脑功能连接

图6-5 海洛因成瘾组左侧杏仁核全脑功能连接

图6-6 正常对照组左侧杏仁核全脑功能连接

图6-7 海洛因成瘾组右侧海马全脑功能连接

图6-8 正常对照组右侧海马全脑功能连接

图6-9 海洛因成瘾组左侧海马全脑功能连接

图6-10 正常对照组左侧海马全脑功能连接

图6-11 海洛因成瘾组右侧喙侧前扣带回全脑功能连接

图6-12 正常对照组右侧喙侧前扣带回全脑功能连接

图6-13 海洛因成瘾组左侧喙侧前扣带回全脑功能连接

图6-14 正常对照组左侧喙侧前扣带回全脑功能连接

图6-15 海洛因成瘾组右侧背侧前扣带回全脑功能连接

图6-16 正常对照组右侧背侧前扣带回全脑功能连接

图6-17 海洛因成瘾组左侧背侧前扣带回全脑功能连接

图6-18 正常对照组左侧背侧前扣带回全脑功能连接

图6-19 组间比较VTA 全脑功能连接差异

图6-20 组间比较右侧杏仁核全脑功能连接差异

图6-21 组间比较左侧杏仁核全脑功能连接差异

图6-22 组间比较右侧海马全脑功能连接差异

图6-23 组间比较左侧海马全脑功能连接差异

图6-24 组间比较右侧喙侧前扣带回全脑功能连接差异

图6-25 组间比较左侧喙侧前扣带回全脑功能连接差异

图6-26 组间比较右侧背侧前扣带回全脑功能连接差异

图6-27 组间比较左侧背侧前扣带回全脑功能连接差异

6.3 讨论

第七章结论

参考文献

致谢

附录一知情同意书

附录二已发表的研究论文

海洛因成瘾者脑功能连接异常的功能磁共振研究

论文摘要

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