人脑参与语义和空间工作记忆的功能磁共振研究

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1、南方医科大学博士学位论文人脑参与语义和空间工作记忆的功能磁共振研究姓名：郑金龙申请学位级别：博士专业：神经生物学指导教师：舒斯云20080401博士学位论文人脑参与语义和空间工作记忆的功能磁共振研究博士研究生：郑金龙指导教师：舒斯云指导小组：吴永明刘振华刘亚杰摘要研究背景和目的人类大脑皮质在高级认知功能中的作用似乎不可替代，但临床皮质下结构损伤的病例同样出现相关高级认知功能障碍，提示皮质下结构也可能是一些高级认知功能的重要神经基础。大脑皮质下结构主要包括以纹状体为主的基底核及其附近的大脑内部灰质团块。皮质下结构功能的研究既是一个老课题

2、又是一个崭新的课题。由于人类大脑皮质的高度发达，纹状体等皮质下结构已退居皮质下中枢的地位，其主要功能是对运动及其技巧的协调。但不断涌现的证据表明皮质下结构也参与了一些高级认知功能。被认为是学习记忆新区的纹状体边缘区(marginaldivisionofthestriatum，MrD，简称边缘区)参与了联合型学习、陈述性记忆和数字工作记忆。学习记忆是大脑重要的高级认知功能之～，它一直是神经科学研究领域的热点和难点。记忆的神经基础的研究普遍集中于大脑皮质，而对皮质下结构是否参与记忆认知功能的关注却较少，即使关注也主要着眼于与运动学习和习惯

3、形成有关的非陈述性记忆(Non—declarativememory)。Baddeley在短时记忆的基础上提出并完善了工作记忆(Workingmemory，WM)的概念。研究表明许多大脑皮质在工作记忆过程中发挥着重要作用，尤其是前额叶皮质表现得尤为突出。长期以来一直认为陈述性记忆(Declarativememory)的神经基础是颞叶海马记忆系统，纹状体似乎只与非陈述性记忆有关，而且有关皮质下结构在工作记忆中的作用知之甚少。语义记忆是一种重要的陈述性记中文摘要忆，是关于概念和事实的一般知识的记忆。几乎所有的语义记忆的神经基础研究都聚焦于大

4、脑皮质和语义记忆的提取阶段，鲜有涉及皮质下结构和语义记忆的编码阶段；同时，语义记忆的功能脑区的研究均与语义记忆各类型的特殊性有关，而不是语义记忆的普遍性。空间知觉信息指的是物体的位置、朝向、远近、运动方向等外部属性信息。大量研究表明空间记忆信息的处理几乎责任于大脑皮质，而且不同皮质脑区对空间记忆信息处理的不同作用尚存在争议。然而，许多病位不在大脑皮质的疾病如帕金森氏病(Parkinson’Sdisease，PD)和亨廷顿病(Huntington’sdisease。HD)也同样出现视空间障碍，说明人脑处理空间信息不仅与大脑皮质有关，而且

5、还可能与皮质下结构有关。学习记忆是复杂的高级认知功能，研究手段大多具有创伤性。利用创伤性技术很难观察到活体脑的工作过程，特别是各种行为状态时脑内的变化。随着现代科学技术的发展，神经影像学技术在神经科学的科研和临床中得到广泛运用，尤其是功能影像学的运用，为研究学习记忆的神经基础提供了新的有力的技术手段，对探求其确切的机制赋予了希望。功能磁共振成像(Functionalmagneticresonanceimaging，fMRI)的基本原理是结合了血氧水平依赖性(Bloodoxygenleveldependent，BOLD)原理和回波平面成

6、像技术(Eechoplanarimaging，EPI)，无创性fMRI融合了MRI(Magneticresonanceimaging，MRI)和EPI技术中的高时间、空间分辨率和高信噪比的成分，可以同时获得形态和功能图像，已在认知神经科学研究领域中得到关注和应用。fMRI技术不仅能定位学习记忆的神经心理活动的脑功能区，而且可以同时观察多个脑区的活动，从而可以探讨各个功能区域之间的相互关系，为进一步探明学习记忆的机制等提供相关答案。因此，通过fMRI技术，可以帮助我们进一步研究大脑皮质下结构是否参与各类型的学习记忆以及皮质与皮下结构在学

7、习记忆认知功能中的相互关系等提供广阔的前景。我们运用fMRI技术结合神经心理学方法，研究语义工作记忆(Semanticworkingmemory)及空间工作记忆(Spatialworkingmemory,SWM)在人脑中相应功能区的激活情况，旨在明确人脑皮质下结构是否参与了语义及空间工作记II博士学位论文忆以及皮质和皮质下结构在语义和空间学习记忆认知过程中的相互作用；揭示语义工作记忆编码和提取不同阶段的神经基础，探讨语义工作记忆的一般共同神经机制；进一步明确空间工作记忆的各功能脑区的作用。对皮质下结构，特别是纹状体的记忆认知功能的进一

8、步研究将有助于我们对皮质下、老年性痴呆疾病，特别是HD、PD等疾病所致的认知功能障碍的发病机制和防治的研究提供新的线索和科学理论依据。材料和方法我们选取语义分类、配对词语和空间位置作为学习记忆材料，对12和16名分别参加