基于脑电功能连接网络的轻度认知功能障碍工作记忆功能量化研究

Mild cognitive impairment (MCI) is a risk factor for Alzheimer's disease.Working memory impairment is a major symptom of AD. Functional Brain Networks of EEGs is an effective means to understand the mechanism of working memory. The quantification of working memory disorders of MCI plays an important role for AD early diagnosis and prevention. The research inchudes: To design working memory experiment of MCI patients. Using Granger causality analysis, calculate the directional transfer function of normal elder group, MCI group and AD group. And then θ-band and γ -band EEG functional networks were constructed. To quantify the working memory function in patients with MCI based on the behavior and connection parameters of networks. The project will provide innovative ideas and technologies for early diagnosis of AD.

轻度认知功能障碍(MCI)是老年性痴呆(AD)的危险因素，从MCI中找到易转化为AD的患者是医学领域的研究热点。工作记忆障碍是AD的主要临床症状，研究工作记忆的脑电功能连接网络是理解工作记忆机制的有效手段。基于脑电功能连接网络定量MCI患者工作记忆障碍，量化MCI转化为AD的危险程度，对AD的早期诊断和防治具有重要作用。 项目拟从工作记忆状态多通道脑电功能性连接的角度，定量MCI患者的工作记忆障碍：(1)设计有效检测MCI患者工作记忆障碍的可行实验模式；(2)应用频域Granger因果分析，通过定向传递函数（DTF）计算工作记忆状态正常老年组、MCI组和AD组多通道脑电信号之间的因果关系；(3)基于DTF，分别构建工作记忆状态MCI患者脑电θ频段和γ频段的功能连接网络；(4)根据行为学及网络连接特征参数量化MCI患者的工作记忆功能。项目的研究为MCI量化和AD的早期诊断提供创新思路和技术。

轻度认知功能障碍(MCI)是阿尔兹海默症(AD)的危险因素，从MCI中找到易转化为AD的患者是医学领域的研究热点。工作记忆障碍是MCI和AD的主要临床症状。工作记忆的脑电功能连接网络分析方法是理解工作记忆脑机制和量化工作记忆功能的有效手段。. 本项目设计有效检测MCI患者工作记忆障碍的视觉工作记忆任务实验范式；获取MCI和正常对照组在工作记忆任务中的多通道脑电信号和行为学数据；应用短时傅里叶变换计算脑电信号的时频能量密度；应用频域Granger因果分析，计算多通道脑电信号之间的因果连接强度；构建工作记忆脑电Theta网络和Gamma网络，提取网络连接特征参数；根据行为学及网络连接特征参数评估MCI患者的工作记忆功能。. 研究结果表明：MCI患者执行工作记忆任务的平均反应时间显著增加，正确率显著降低。工作记忆EEGs的能量密度主要集中在theta频段（4-8Hz）。MCI组的能量密度（0.377±0.039）显著小于正常对照组（0.449±0.043）（P<0.01）。Theta振荡在工作记忆中起重要作用。Theta振荡缺失是MCI工作记忆障碍的潜在机制之一。MCI组和正常对照组工作记忆全脑的功能连接强度峰值均出现在Gamma频段，MCI组的gamma频段平均连接强度（0.0123±0.0006）显著小于Elderly组（0.0153±0.0005）（***P<0.001）。Gamma振荡在工作记忆中起重要作用。Gamma网络缺损是MCI工作记忆障碍的潜在机制之一。. 本项目从工作记忆行为学和脑网络角度，探索MCI工作记忆障碍机制，为MCI工作记忆功能量化和AD的早期诊断提供创新思路和技术。