局部缺血性中风2c大脑发育与老化皮层信息传递网络的研究

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1、AThesisSubmittedtoShanghaiJiaoTongUniversityforMasterDegreeRESEARCHONCORTICALNEURALNETWORKOFSUBCORTICALISCHEMICSTROKE,BRAINDEVELOPMENTANDAGINGAuthor：ChengyuZhuSpecialty:BiomedicalEngineeringAdvisorⅠ:Prof.YihongQiuAdvisorⅡ:Prof.ShanbaoTongSchoolofLifeScienceandBiotechnologyShanghaiJiaoT

2、ongUniversityShanghai,P.R.ChinaJanuary19,2010局部缺血性中风,大脑发育老化的皮层信息传递网络研究摘要过去几十年以来，中风一直是全世界范围内致死率，致残率最高的疾病之一。以前有关中风的研究，比较注重生理结构和功能性变化方面的研究，但没给予皮层神经信息网络以足够的重视，即很少研究各皮层区域之间的相互信息传递机制。本文使用多通道皮层脑电的因果性分析方法，即部分有向相干性，主要研究了局部缺血性中风病人的脑电特征，分析对象为三组局部缺血性中风患者的静息状态下的脑电。患者分别患有左侧脑半球中风，右侧脑半球中风和双侧脑半球中风，他们的脑

3、损伤区域集中在基底节及放射冠区域。通过比较他们的前运动区和顶叶区域(F3,F4,C3,C4,P3及P4)之间的信息网络模型，与正常对照组之间的差异，中风组显示出如下几个特征：1）对于单侧半球和双侧半球缺血性脑损伤，大脑半球内和半球间的长联系更容易受损伤；2）对于单侧脑损伤，无损半球侧的中央区域将和损伤侧的半球间将建立起加强的短联系，这隐含了单侧脑损伤之后的功能性补偿的存在；3）双侧脑损伤比单侧脑损伤的皮层网络联系有更多的损伤和信息传递抑制。另外，本文还初步研究了部分有向相干法在大脑发育和老化方面的应用，主要研究了随着年龄增长的主要三个阶段中，皮层信息网络联系经历了怎

4、样的发展和退化。本文选取了三个年龄段的实验样本，分别为儿童组（0-10岁），成年组（26-38岁），老年组（56-80岁），分别研究了他们在大脑前部、大脑后部所不同的神经信息网络特征。通过三个年龄组的比较，得到以下结果：1）右侧大脑半球的神经信息网络的发育比左侧对应半球要早；2）大脑发育和老化过程中，大脑前部皮层相对于大脑后部皮层经历了更广泛的神经信息网络的变化，尤其在C3和F3区域；3）大脑老化后，大脑左前额叶和中央区域失去了更多的信息传递，从而使得皮层神经信息网络的左右不对称性有所降低，而趋于对称。综上，部分有向相干法在中风后，大脑发育和老化这两个课题中以功能性

5、的角度，有效揭示了各皮层区域之间的信息网络的特征变化。关键词：EEG，部分有向相干性（PDC），皮层神经网络，信息传递，中风，脑损伤，大脑发育，老化ResearchonCorticalNeuralNetworkofSubcorticalIschemicStroke,BrainDevelopmentandagingABSTRACTStrokehasremainedasaleadingcauseofdeathandneurologicaldisabilityworldwideinthepastdecades.Previousstructuralandfunctional

6、studiesreportedlittleinformationregardingcorticalneuralnetworkafterstroke.Usingthecausalitymeasurebasedonmulti-channelelectroencephalograph(EEG),i.e.partialdirectedcoherence(PDC)inthispaper,weinvestigatedthedifferentnetworkpatternsinvolvedinpre-motorandparietalareas(F3,F4,C3,C4,P3andP4

7、)inthreegroupsofpatientswhosufferedunilateralorbilateralhemisphericstrokeinbasalgangliawithextensionintocoronaradiate.Comparedwiththeresultsinthecontrolgroup,strokepatientsshowed:1)morevulnerablelong-distanceintra-andinter-hemisphericinteractionsduetotheischemicinjury;2)strengtheneds