多发性硬化患者的脑功能重塑：基于跨模式整合的磁共振研究

Multiple sclerosis (MS) is a multi-modal dysfunctional disease, with functional adaptive alteration or plasticity in response to the local lesion or micro-structural damage. Cross-modal-integration (CMI) is an essential character refers to information flow processing across network hubs and their mutual interconnections. Our studies have noted that brain impairment involved in the regions of CMI in MS patients. But in fact, it is not clarity that the damage characteristics of cross-modal somatosensory-visual-auditory-motor-cognitive integration and the effect mechanism in functional plasticity. In this study, we explored the CMI functional network and inter-modal functional connections by functional and structural MRI (volumetric MRI, DTI, Task-fMRI, and resting-state fMRI) in MS patients, using state-of-the-art analysis methods. Combining with structural damage and clinical features, to investigate the altered features in CMI network and integrated connectivity pathway in MS patients. Contrast before and after treatment，to investigate the effect mechanism of CMI in functional plasticity in patients with MS. This study provides a new insight into looking for a CMI-related functional impairment and understanding of the plasticity pathophysiology in MS patients; and also may improve our understanding of the comprehensive functional defects found in patients with MS and may inspire the development of new strategies of therapeutics or rehabilitation in the future.

研究表明多发性硬化(MS)是一个多模式功能系统受损的疾病，且存在应对局部病灶或微结构损害的功能适应性改变或重塑。跨模式整合(CMI)是大脑信息加工处理的重要特征之一。我们前期研究注意到，MS患者CMI脑区可受累，但患者不同功能模式(如主要感觉-运动-认知)间跨模式功能损害特点、机制及其对功能重塑的影响尚不清楚。基于此，本研究拟通过脑结构与功能磁共振成像(含高分辨T1WI、DTI、Task-fMRI和rs-fMRI)，构建CMI功能网络及模式间功能整合通路，结合脑结构改变和临床功能评估用以探讨患者CMI网络及整合通路改变特点；对比治疗前后，用以探讨MS患者CMI对全脑功能重塑的影响及可能机制。本研究的意义在于：研究MS患者CMI相关的脑功能损害和重塑特点及可能机制，不仅有助于更全面理解患者脑功能损害和重塑的病理生理机制，并为发现MS或相关疾病新的治疗/康复训练策略提供理论依据和技术支持。

在多发性硬化(MS)患者功能特化的脑网络或区域，存在结构破坏相关的功能损害和重塑，跨脑网络的功能整合在MS患者功能重塑中的作用及其可能机制是困扰该领域的一个重要问题。申请人在前期研究的基础上，基于现有多模态磁共振成像技术完成了(1)MS患者丘脑--皮层系统的功能连接和结构连接研究，发现轻度残疾状态的RRMS患者丘脑-皮质系统内存在结构失连接和局部内源性功能超连接现象，可用于代偿慢性髓鞘脱失相关的长距离白质失连接；(2)急性和缓解期MS患者丘脑—皮层系统动态功能连接分析，发现急性期楔叶低连接程度且不稳定(变异性增加)的功能连接与疲劳相关；(3) 默认网络内动态功能连接分析，发现缓解期RRMS患者DMN内dFC变异度过度增加，可能是维持DMN功能稳定的有限代偿机制；(4)注意网络关键节点动态功能连接研究，发现缓解期RRMS患者存在病灶负荷相关的注意网络动态功能连接异常；(5) 缓解期RRMS患者存在背侧注意网络向默认网络的显著增高驱动连接。项目组还完成了MS患者静息态功能熵的研究。MS患者的体素水平的逐步功能连接的研究正在整理中。此外，还拓展了跨模式整合在其他疾病的探索性研究。发表标注该基金号的SCI和核心刊论文23篇，其中第一作者SCI论文11篇，通讯作者SCI论文9篇。期间，申请人还获得江西省杰出青年人才(2017)资助并入选了“百千万人才工程(省级)”人选(2018)。共培养或协助培养硕士和博士研究生6人次，其中博士研究生已毕业，3人次获研究生国家奖学金，2人次获得南昌大学优秀毕业生等荣誉。