人脑神经心理功能的DTI研究

㊃综述㊃

DOI:10.3760/cma.j.issn.2095⁃7041.2016.01.018作者单位:518036深圳,北京大学深圳医院医学影像科

通信作者:刘远健,Email:healthl@

人脑神经心理功能的DTI 研究

何冠勇　刘远健

【摘要】　目的　探讨MR 弥散张量成像(DTI)技术在记忆㊁学习㊁语言㊁音乐及思维活动相关脑区白质纤维的研究进展㊂方法　在Medline 和Embase 数据库,以 diffusion tensor imaging”与 memory”㊁ study”㊁ language”㊁ music”㊁ cognition”等为关键词,检索2015年6月之前发表的MR DTI 技术研究有关心理神经功能的文章进行分析总结㊂对检索到100余篇文献进行筛选,以近5年发表在较权威期刊者优先纳入,主要文献32篇㊂结果　人脑白质纤维通过记忆㊁学习㊁语言㊁音乐及认知活动可发生重塑性改变㊂结论　MR DTI 技术作为一种能无创显示活体内脑白质纤维变化的技术,可广泛应用于各种认知训练及神经心理功能研究㊂

【关键词】　弥散张量成像;　脑白质;　神经心理;　认知基金项目:深圳市科技创新委员会课题(JCYJ20130402114019655)

Diffusion tensor imaging research on some neuropsychological function of human brain He Guanyong ,Liu Yuanjian.Department of Medical Imaging ,Peking University Shenzhen Hospital ,Shenzhen 518036,China

Corresponding author :Liu Yuaujian ,Email :healthl@

【Abstract 】　Objective To explore the progress of neuropsychological profile on memory,study,language,music,and cognition with diffusion tensor imaging(DTI).Methods A computer⁃based online database of Medline and Embase were undertaken to identify all articles about neuropsychological activities and diffusion tensor imaging with the key words of "memory,study,language,music,and cognition"published from January 2004to June 2015.The search involved in more than 100articles,as the key 32of them were issued on authority magazines recently.Results The white matter fiber of human brain can be changed and remodeled through memory,learning,language,music and cognitive activity.Conclusions As a kind of technology to display the changing white matter construction of brain in vivo,magnetic resonance DTI are widely used in research on a variety of neuropsychological function as well as cognitive training.

【Key words 】　Diffusion tensor imaging;　Brain white matter;　Neuropsychological;　Cognition Fund program :Shenzhen Commission of Science and Innovation (JCYJ20130402114019655) 近年来,与人类基因组研究相媲美的脑计划研究已经开

始,脑科学成为科研领域 皇冠上的明珠”㊂2013年美国总统奥巴马向全球公布了 推进创新神经技术脑研究计划”,而绘制脑活动的构图是其中的重要组分㊂基于白质纤维内水分子弥散受限的生物学特点,MR 弥散张量成像(diffusion tensor imaging,DTI)能探测出水分子的主要弥散方向,借此能显示大脑的白质纤维的走行,即白质的解剖结构㊂正常脑组织内对水分子弥散程度影响较大的是白质纤维轴索的排列方式及其周围的高浓度类脂髓鞘㊂DTI 在活体上显示脑白质纤维的结构特征可广泛应用于人的认知及相关的神经心理功能研究㊂DTI 的主要参数包括:(1)各向异性分数(fraction anisotropy,FA),指水分子弥散异向性占整个弥散张量的比例,FA 值大小在0~1之间㊂FA 值的改变可以反映轴突的直径或密度变化㊁髓鞘形成与脱髓鞘变化或轴膜完整性改变㊂(2)平均弥散系数(mean diffusion,MD),指水分

子整体弥散水平和弥散阻力的整体情况,它只反映弥散的大小,而与弥散的方向无关系㊂(3)相对各向异性指数(relative anisotropy,RA),是弥散张量的各向异性部分与弥散张量各向同性部分的比值,它的变化范围从0(各向同性弥散)到2(各向异性弥散)㊂如今越来越多的影像DTI 证据表明,与我们以往的观念不同,人脑内这张白质纤维联络的构图一生处于不断的可塑性中[1]㊂

1　记忆㊁学习活动与脑白质纤维联系的关系

工作记忆是各类记忆的中心枢纽㊂婴儿的视觉空间记忆与连接多个脑区的白质纤维,主要有前和上丘脑辐射㊁前扣带及弓状束等有关[2],相应白质纤维的FA 值越高,垂直扩散率(radial diffusivity,RD )越低,其记忆得分越高㊂

Takeuchi 等[3]发现经过2个月的工作记忆训练,青年人脑部邻近顶内沟的白质㊁邻近胼胝体体部白质及邻近额叶与顶叶交界区的额叶白质FA 值增加,且邻近顶内沟及胼胝体体部

白质的FA 值与训练强度呈正相关㊂上纵束是连接顶叶与背侧前额皮层的主要纤维束㊂Ostby 等[4]发现上纵束的RD 值与数字广度测试得分呈负相关,由于数字广度测试是工作记