fMRI在癫痫大脑网络中的研究进展

陈 彤 郭 亮*

1 fMRI 基本原理

目前应用最多的fMRI 技术是基于血氧水平依赖（blood oxygen level dependent，BOLD）的fMRI，可反映血流动力学改变与神经元活动之间的密切关系。当局部神经元活动增强时，脑功能皮质区域血流量显著增加，去氧血红蛋白含量相对减少，而去氧血红蛋白是顺磁性物质，可以缩短T2*，引起T2*加权像信号强度增加，因此T2*加权像信号可以反映局部神经元的活动[4]。静息状态是指在没有任何任务的情况下，让病人保持清醒、安静、闭目，不做任何思维活动的一种状态。静息态fMRI（rs-fMRI）针对被检者静息状态下大脑组织内部自发产生的BOLD 信号进行研究，从而研究癫放电的起源及传播，以及涉及到的癫网络的改变[5]。同步联合脑电图fMRI（EEG-fMRI）能够将fMRI 高空间分辨力和EEG 高时间分辨力的特点相结合，将功能定位与解剖定位相联系[6]，更加准确地定位癫灶的起源以及癫活动所涉及的大脑区域，为手术切除癫灶提供了一定的指导意义。

2 静息态癫大脑网络的研究方法

3 复杂网络的概念及特点

有研究表明，大脑处于静息状态时部分脑区存在一定的活动，主要包括楔前叶（precuneus cortex，PC）／后扣带回 （posterior cingulate cortex，PCC）、角回、腹内侧前扣带回（ventromedial anterior cingulate cortex，vACC）、内侧前额叶（medial prefrontal cortex，MPFC）、颞下叶皮质（interior temporal cortex，ITC）、颞中叶（middle temporal lobe，mTL）及海马结构等，这些解剖上不相关的区域在功能连接上存在高度相关性， 又被称为默认模式网络 （default mode network,DMN），与大脑自省功能及维持认知、意识等状态有关[12]。大脑默认模式网络在静息状态时处于激活状态，而在执行特定任务时处于负激活状态，癫病人大脑默认网络也存在负激活现象[10]。下面分别对局灶性癫及全面性癫涉及的网络改变作简单介绍。

5.2 全面性癫痫的网络改变 IGE 占癫痫类型的48%，其特点是EEG 上显示全面棘慢波（generalized spike-and-wave,GSW）放电，长期的GSW 放电可以短暂损害意识状态，从而产生临床上失神发作的症状。以往对IGE 的GSW 产生机制解释为皮质-丘脑网络假说，但皮质或丘脑对GSW 产生的各自作用目前仍不清楚[25]。近年来有研究发现在GSW 放电期间，楔前叶、顶下小叶、腹内侧前额皮质等区域显示普遍负激活，而这些区域正是属于DMN 的关键节点。这些结果提示，在棘慢波放电时，DMW 可能处于中断状态，这并不是由特定的任务引起，而是由于大脑处于失神的状态。临床上所见的失神症状可能并非是EEG 上所见的额叶放电的直接结果，而是放电引起默认状态改变的结果[6]。Bai 等[26]的研究还发现，在EEG 所见的棘慢波放电之前，眶额皮质、额极、扣带、顶叶皮质、楔前叶、枕叶皮质可见BOLD信号增加，而在棘慢波放电之后可见以上脑区出现BOLD 信号负激活，这一结果表明BOLD-fMRI 可以发现早期头皮EEG 未能检测出的电生理改变。王等[27]利用静息态fMRI 低频振幅的方法观察全面强直阵挛癫痫（generalized tonic elonic sizure,GTCS）发作间期脑活动水平的改变，发现GTCS 病人在发作间期双侧丘脑及基底核等脑区ALFF 值增高， 而皮质ALFF 值减低，这与皮质-丘脑网络有关假说的结论一致，证明了ALFF 分析方法在癫痫活动定位方面有较好的价值。

除了丘脑和DMN，有证据显示GSW 还可影响更广泛的功能网络。Masterton 等[28]还发现双侧皮质躯体感觉运动系统以及前脑岛网络存在与GSW 相关的活动改变，亦有研究发现认知情绪网络也发生功能连接改变，可能与进行性GSW 有关。

6 总结与展望

癫痫病人由于长期、反复脑部异常放电，对大脑结构及功能等各方面产生严重损害。fMRI 是一项无创性、可重复的技术，利用多种网络分析方法，可以分别从局部及整体上了解癫痫发作的起源以及癫活动的传播，对癫痫灶的定位以及解释癫痫相关症状具有一定的指导意义。随着fMRI 技术的不断发展以及fMRI 与其他多种成像方式如EEG、DTI 等的相互融合，人们对癫痫网络的研究将会越来越深入，有助于进一步探索癫痫的病理生理学改变，更好地理解癫的发病机制。此外，对癫活动引起的语言、记忆等认知功能障碍所涉及的网络改变也将是今后研究的一大热点。

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