基于图论分析对自闭症谱系障碍儿童脑功能网络异常拓扑学属性的研究

目的 探讨自闭症谱系障碍(autism spectrum disorder,ASD)儿童与正常发育(typically developing,TD)儿童的脑功能网络拓扑结构差异。材料与方法 从国际自闭症脑成像交换数据库的4个站点中提取符合纳入标准的65例ASD儿童(ASD组)及65例TD儿童(TD组)的脑部静息态功能磁共振成像及T1加权结构像数据。应用图论分析研究大脑网络的拓扑结构,包括全局和局部拓扑参数。结果 在阈值范围内,ASD在聚类系数(clustering coefficient,Cp)和特征路径长度(characteristic path length,Lp)低于TD组(P<0.05);两组在全局效率(global efficiency,Eglob)、局部效率(local efficiency,Eloc)等指标的差异无统计学意义。ASD组和TD组的脑功能连接网络满足标准化的聚类系数(γ)>1和标准化的特征路径长度(λ)≈1,具有小世界网络属性,但两组间的γ和λ值差异无统计学意义。节点水平分析结果显示ASD组在双侧前扣带回、双侧尾状核、双侧海马、右侧顶下小叶等脑区的节点效率较TD组减低(P<0.05)。结论 与TD组相比,ASD组大脑拓扑学改变仍符合小世界网络属性,但有向随机网络转变的趋势,其功能整合能力增强,功能分化能力降低,某些脑区的节点效率降低,为探讨ASD的发病机制以及解释ASD临床症状提供了一个新的角度。

基于图论分析对人群空间导航相关脑功能网络拓扑学属性的研究

目的探讨空间导航能力极好和空间导航能力极差人群的脑功能网络拓扑结构差异。方法2020年9月-2021年9月,从中国人民解放军陆军边海防学院选取符合纳入标准的100名大学生,进行空间导航能力的测试,选取空间导航能力极好者(GN组)和空间导航能力极差者(PN组)各25名,采集他们的脑部静息态功能MRI及3D T1加权结构像数据。应用图论分析研究大脑网络的拓扑结构,包括全局和局部的拓扑学属性。结果在阈值范围内,GN组和PN组在聚类系数、特征路径长度、局部效率的差异无统计学意义(P>0.05)。GN组和PN组的脑功能连接网络满足标准化的聚类系数(γ)>1、标准化的特征路径长度(λ)≈1、小世界属性(σ)>1,具有小世界网络属性,GN组的全局效率(0.22±0.01 vs.0.21±0.01)、γ值(0.97±0.18 vs.0.81±0.18)和σ值(0.75±0.13 vs.0.64±0.13)的曲线下面积高于PN组,差异有统计学意义(P<0.05),两组间λ值的曲线下面积差异无统计学意义(P>0.05)。节点水平分析结果显示GN组与PN组在左侧眶部额上回(0.29±0.05 vs.0.23±0.07)、右侧直回(0.29±0.05 vs.0.23±0.09)、左侧扣带回中部及其侧面环绕的脑回(0.22±0.02 vs.0.25±0.02)、左侧枕下回(0.32±0.05 vs.0.35±0.05)、右侧小脑3区(0.24±0.04 vs.0.26±0.03)、右侧小脑9区(0.22±0.09 vs.0.13±0.13)的节点聚类系数曲线下面积差异有统计学意义(P<0.05)。两组间的度中心性和节点效率的曲线下面积差异无统计学意义(P>0.05)。结论与空间导航能力极好者相比,空间导航能力极差者大脑拓扑学属性仍符合小世界网络属性,但脑区间的连接性较空间导航能力极好者降低,有向随机网络转化的趋势,某些脑区的节点聚类系数降低或升高。不同空间导航能力人群大脑功能网络连接性存在差异。