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基于功能磁共振成像的针刺效应脑网络研究
其他题名Investigation of the Acupuncture Effects on Brain Network with Functional MRI
冯园园
学位类型工学博士
导师张文生
2011-11-21
学位授予单位中国科学院研究生院
学位授予地点中国科学院自动化研究所
学位专业控制理论与控制工程
关键词针刺持续性效应 穴位特异性 脑网络 全脑功能连接分析 多元格兰杰因果分析 Sustained Effects Of Acupuncture Acupoint Specificity Brain Network Whole Brain Functional Connectivity Analysis Multivariate Granger Causality Analysis (Mgca)
摘要针刺医学是中华民族传统医学的精华。近三十年来,中医针刺以毒副作用小、经济、适应症广、疗效显著等特点得到了推广和普及并逐步被国际医学界认可,已被列入人类非物质文化遗产代表作名录。然而其现代生物学作用机制至今尚未能做出明确清晰的解释。随着现代医学影像技术的发展,功能磁共振成像(fMRI)以其无创、无辐射、图像分辨率高等优势逐渐成为活体研究人脑高级皮层功能活动的重要手段,为探寻经穴-大脑-脏腑之间的相互作用关系提供可能。 以往的针刺影像学研究重点关注针刺穴位即时效应所引发的大脑功能皮层的空间响应分布,而没有对脑区之间的交互作用关系进行探讨。由于针刺效应的发挥是一个复杂的过程,需要通过多个脑区的协同加工作用来完成,而脑网络的分析为近几年来国际影像学研究关注的一个热点问题。因此,探讨针刺中枢神经的脑功能网络连接模式及网络核团内部的神经传导通路,有望为针刺效应的大脑协同加工作用机制提供进一步地解读。 本文正是以针刺效应脑网络为切入点,通过引入全脑功能连接分析和多元格兰杰因果分析算法,多角度、分层次地研究针刺效应对于大脑功能网络的协调作用加工机制及其内部神经传导通路,从而探索其内在影像学机理。 首先,本文引入了全脑功能连接分析算法构建了针刺正常人足三里穴调节的全脑功能网络模型,深入分析了针刺足三里穴和旁开假穴所引发的持续性效应对该模型的神经调节作用机制。研究结果表明,针刺足三里穴和旁开假穴都可以对全脑功能网络产生特异性的调节作用,然而分别通过不同的网络内部核团及连接模式来对此网络施加影响。 其次,本文通过采用多元格兰杰因果分析算法建立了针刺正常人内关穴调节的神经因果传导通路网络模型,并采用同经络的大陵穴和不同经络的光明穴作为对照组,对针刺多个穴位所引发的大脑神经响应核团之间的因果交互作用机制进行了深入探讨。研究结果表明,针刺同经络不同穴位和不同经络穴位通过不同的神经传导通路来对大脑网络施加影响,从多个穴位角度为针刺穴位相对功能特异性的脑网络协同加工机制提供了新的佐证。 然后,针对针刺以调节身体状态不平衡的病理机体见长的特点,本文研发了针刺轻度认知障碍(MCI)患者即时效应调节的全脑功能网络模型,对针刺作用于MCI患者过程中涉及到的多个神经系统之间的交互关系进行深入分析。研究结果表明,针刺穴位调节具有针对性,对生理状态和病理状态的影响存在差异,而且针刺可以特异性的调节MCI患者功能异常脑区相关的连接,这可能反应了针刺治疗MCI的临床调节作用的内在影像学机制。 最后,本文进一步构建了针刺MCI患者即时效应的神经因果传导通路网络模型,深入分析MCI患者大脑对针刺信号的加工传递作用机制。研究结果表明,针刺MCI患者和正常人通过不同的神经传导通路来对大脑网络施加影响,而且针刺MCI患者的神经传导通路主要分布于记忆功能相关的脑区,这可能和针刺调节MCI患者记忆功能的临床治疗效果有关。该研究为针刺调节MCI潜在的临床作用加工机制提供了新的诠释。 本文采用全脑功能连接分析和多元格兰杰因果分析算法深入分析了针刺穴位相对功能...
其他摘要Acupuncture is a treasure of the splendid traditional culture of Chinese nations. Famous for its economic, low toxic and side-effect, widely application, remarkable effect, acupuncture has been popularized and promoted, and also has been gradually recognized by the international community. Acupuncture has been included in the human representative list of the intangible cultural heritage. However, its biological mechanism remains unclear. With the advanced development of the modern neuroimaging techniques, the fMRI technique with its non-invasive and higher resolution characteristics has been widely applied in the detection of the brain functions. With this technique, the exploration of the relations among acupoints, brain and viscera has become possible. Previous neuroimaging acupuncture studies have mainly focused on the functional brain cortice induced by acupuncture at certain acupoint, with limit extent about the correlations between these brain regions. Due to the complex multiple system effects underlying the acupuncture, acupuncture action may involve participation of multi-neuro brain networks. Brain network has become a hot issue in recent years. Investigation of the acupuncture effects on the brain network and its neural causal pathways may help reveal the underlying neuropsychological mechanism. This paper, with the brain network underlying acupuncture as the breakthrough point and adopted the whole brain functional connectivity anlaysis and multivariate Granger causality analysis (mGCA) to investigate the acupuncture effects on the brain network and the underlying neural causal pathways. Firstly, we adopted whole brain functional connectivity analysis to construct the whole brain network of healthy subjects modulated by the sustained effects of acupuncture at acupoint ST36 (ACUP) in comparison with acupuncture at nearby non-acupoint (SHAM). Results showed that both ACUP and SHAM could exert heterogeneous modulatory influence to the regulation of the network. We inferred that acupuncture can exert the function-guided neural modulatory mechanisms. Further, we adopted mGCA to evaluate the neural causal pathways during the post-stimulus resting state following acupuncture at the PC6, with the same meridian acupoint PC7 and different meridian acupoint GB37. Result indicated that acupuncture at different acupoints may exert heterogeneous modulatory effects on the causal interactions of brain areas during the post- stimulus resting state. We s...
馆藏号XWLW1700
其他标识符200918014628022
语种中文
文献类型学位论文
条目标识符http://ir.ia.ac.cn/handle/173211/6396
专题毕业生_博士学位论文
推荐引用方式
GB/T 7714
冯园园. 基于功能磁共振成像的针刺效应脑网络研究[D]. 中国科学院自动化研究所. 中国科学院研究生院,2011.
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