基于功能连接和有效连接的抑郁症诊断方法研究

研究意义

然抑郁症和健康被试有如此多的结构和功能上的改变，我们只要能够找到其中某种稳定的改变足以区分出抑郁症患者和健康被试，就可以把这种改变作为诊断抑郁症的标志

研究背景

重度抑郁症患者与健康被试相比，存在特定脑部区域结构上的改变。
这些有结构方面改变的脑区包括:额叶区域，前扣带皮层，眶额叶皮质，海马体和尾状核的一部分。
脑区之间固有的功能连接的改变也在许多研究中被发现

脑功能网络也在抑郁症的病理原因方面扮演了重要的角色

默认网络，额顶网络，注意网络，凸显网络

Bin Zhang 等人发现抑郁症患者在特定的任务条件下，默认网络会有一个显著的反激活现象。默认网络是一种在休息状态激活而在任务状态不激活的一种特殊的网络，它被认为和人类的注意力，情绪等密切相关。
默认网络主要由四个主要的脑区组成，内侧前额叶皮层(MPFC),后扣带回皮质(PCC), 左外侧顶叶(LP_L)和右外侧顶叶(LP_R)。
背侧注意网络主要包括左额叶区域(FEF_L)，右额叶区域(FEF_R)，左内沟区域(IPS_L)和右内沟区域 (IPS_R)。Fabio Sambataro 等人在与健康被试的对比分析中，发现了抑郁症患者在背侧注意网络的异常改变[10]。
凸显网络主要由前扣带皮层(ACC), 左额前额皮质(RPFC_L)和右额前额皮质(RPFC_R)组成，在抑郁症相关的任务态核磁成像研究中，该网络显示出了明显的低频振荡(LFO)增强现象[11]。额顶网络主要由左侧前额叶皮层(LPFC_L), 右侧前额叶皮层(LPFC_R), 左后壁皮层(PPC_L)和右后壁皮层(PPC_R)组成。Aneta Brzezicka 发现，前额叶和顶叶区之间无效信息传播可能是重度抑郁症形成的主要原因[12]。

功能连接

功能连接是空间上不相邻的脑区在静息状态下或者在外界的刺激下反应的时间相关性。如果两个脑区对某个刺激反应的时间相关性比较大，这两个脑区的功能连接就比较强。度量相关性可以多种方法，最常用的是皮尔逊相关系数。

脑区划分，因为功能连接度量的是脑区之间的相关性，如何划分脑区会对最终的相关性结果产生影响。AAL 模版(Automated Anatomical Labeling)、(Brainnetome)模版对脑区进行划分。

有效连接

有效连接是一种在神经元水平上为脑区间信号响应进行因果建模的方法，能够比较详细的分析出连接的改变。利用有效连接衡量这几个静息态脑网络的改变可能比单纯使用功能连接更有效。DonaldR等人利用有效连接探索了重度抑郁症患者杏仁核和前扣带皮层的连接，发现与健康被试相比，有明显的异常。
功能连接和有效连接的异常性改变可能能够作为一种稳定的诊断标志

研究方法

时间序列

一般，仪器2s就可以对大脑进行一遍核磁共振扫描，得到一张3维图，即3维数据。如果每2s扫一次，扫多次，就可以得到随时间变化的一系列3维脑图，即再加一维时间维，为4维数据。对于大脑的某一个结点（固定前3维），可以得到一个时间序列（时间维变化）