开发创伤后应激障碍默认模式网络的神经影像表型：整合静息态、工作记忆与结构连接

以下实验的总体目标是利用静息态功能连接、任务诱导失活以及结构连接等互补的神经影像学技术，研究创伤后应激障碍中的默认模式网络。首先，需训练受试者在扫描仪外完成N-back工作记忆任务，以避免使可能对研究流程感到焦虑的受试者负担过重，同时仍能充分激活其工作记忆系统，从而实现对任务诱导失活的有效成像。第二步，让受试者平躺在一台3特斯拉磁共振成像（MRI）扫描仪的检查床上，并在其头部周围放置垫枕，以尽量减少头部运动。

接下来，在采集MR图像的同时，让受试者先执行背部任务，随后进行四分钟的注视十字架展示。此过程可采集与任务相关的活动图像及静息态图像。重复这些步骤后，在采集扩散张量图像时，告知受试者闭上眼睛。

研究结果表明，在静息态功能连接分析中，呈现出与默认模式网络主要节点一致的空间分布模式；在执行n-back工作记忆任务时，执行控制网络的激活增强，同时默认模式网络出现去激活现象；此外，弥散张量成像（DTI）结果显示了连接默认模式网络区域的白质纤维通路。该技术整合了功能与结构神经影像学方法，未来有望辅助创伤后应激障碍（PTSD）及相关精神疾病的诊断。该方法结合了传统的任务态功能磁共振成像（fMRI）技术，并同步采集静息态及结构连接数据。

本研究操作将由我实验室的研究助理 Louisa Carpenter Vs. 进行示范。该方法有助于深入理解默认模式网络的功能与功能障碍。这些方法还可轻松扩展，用于同时表征多个脑网络，以评估精神疾病对网络整合的影响。在开始本方案所述步骤之前，

首先，获取书面的知情同意书，并确保对参与者进行全面的磁共振成像（MRI）安全性筛查。然后在扫描仪外训练参与者执行 N-back 任务。开始第一次训练时，先进行零背字母警觉性测试。

指导受试者通过一个双按钮反应盒，对目标辅音（例如大写或小写字母 H）作出“是”的反应，对所有其他辅音作出“否”的反应。九个辅音应依次显示，每个持续 500 毫秒，刺激间间隔时间为 2,500 毫秒，总时长为 27 秒。在每个零背景区块中，目标辅音将出现四次。

接下来，让参与者练习双背测试。指导他们使用反应盒做出“是”或“否”的回应，以判断当前呈现的辅音与系列中前一个辅音是否相同。

向受试者依次呈现15个辅音，每个辅音显示500毫秒，刺激间间隔为2,500毫秒，总时长为45秒。目标刺激应出现五次。在扫描前持续训练受试者，直至其在二-back任务中的正确率达到至少75%。

首先，让受试者取下所有金属物品，更换为磁共振成像兼容的衣物，然后将其带入3特斯拉磁共振成像扫描室。提供耳塞以保护听力，并让其仰卧在扫描床上，于头部周围放置垫子以尽量减少头部移动。向其提供磁共振成像兼容的反应盒，用于完成反向工作记忆任务，同时提供一个挤压球囊，以便在紧急情况下停止扫描。

同时将脉搏血氧仪置于受试者的手指上，用于生理监测和记录。然后在将受试者移入扫描仪之前，将其头部置于32通道头部线圈内，并安置好显示屏幕。确保受试者处于舒适状态且能够看到屏幕。

然后开始 MRI 扫描过程。首先获取分辨率为一毫米各向同性的高分辨率脑部解剖图像。采用此处所示的高分辨率 MRI 参数。

然后启动 MRI 采集。接下来，在扫描仪控制台上设置 fMRI BOLD 图像采集参数。在开始功能扫描之前，使用此处显示的参数。

每次进行0-back或2-back任务前，首先使用刺激呈现软件将指导语向患者投射三秒钟，然后使用NAC测试获取工作记忆的FMRI图像。

在每次零负荷任务区块开始前，应向受试者呈现第32次基线注视十字。这将为其他零负荷和二负荷任务区块提供比较基线。在数据分析过程中，总共应包含三个零负荷任务区块和三个二负荷游戏副本，以及两个基线区块。

这应以平衡顺序分两次独立的成像扫描进行。完成N-back范式后，需确认受试者仍感舒适并准备好继续扫描。然后告知他们接下来是休息阶段，并提醒其不要睡着。

使用刺激呈现软件在屏幕上显示一个注视十字。使用与采集NAC图像相同的fMRI设置，采集接下来四分钟的静息态图像。然后再次使用NAC测试重复工作记忆的图像采集。

接下来，在扫描仪控制台上设置DTI图像采集参数，以获取双自旋回波平面扩散加权图像，并在64个非线性方向上施加扩散梯度，同时开启部分回波和插值功能。务必告知受试者，后续扫描序列期间扫描仪可能会产生震动，此现象属于正常情况。指导他们在扫描过程中闭上眼睛，尽可能保持放松状态。

然后采集DTI序列。所有扫描完成后，将受试者从扫描仪中移出，并询问其本次扫描过程的感受。

回答他们可能提出的任何问题，并感谢他们的参与。务必安全地传输所有数据，或让MRI扫描仪计算机将参与者的图像和生理记录写入DBD，以供后续数据分析使用。最后，采用基于种子点区域的功能连接分析方法进行静息态功能连接分析，以评估预先定义脑区之间的功能连接关系。

同时使用fMRI处理软件对工作记忆数据进行预处理，并采用基于体素的广义线性模型，量化每个个体数据集中大脑体素的任务特异性活动。此处显示的结果基于采用相同成像方法在两组具有童年创伤和虐待史但无PTSD的个体样本中收集的静息态数据。功能连接性分析揭示出一种空间模式，与默认模式网络的主要节点一致，包括内侧前额叶皮层、后扣带皮层、角回、下顶叶小叶以及中颞区。

这些矢状面切片展示了与双任务工作记忆范式相关的激活模式。执行网络内的激活模式以橙色和红色表示，而默认模式网络的去激活则以蓝色显示。此处显示的是零任务（zero back）条件下的活动，该条件通常与工作记忆任务结合使用，以控制注意力因素。

激活区域以橙色和红色表示，去激活区域以蓝色表示。此处可见默认模式网络存在一定程度的去激活，而最后阶段的执行功能激活较弱。此处显示的是通过概率纤维追踪技术揭示的扣带束的延伸范围。

通过包含大脑横截面以供视觉参考，可以观察到这些纤维的三维形态和分布模式。该图像展示了这些纤维如何穿过内侧前额叶皮层和后扣带皮层。最后，我们还可以看到这些纤维如何穿过默认模式网络的内侧颞叶部分。

观看本视频后，您应能充分理解如何整合多模态神经影像技术，例如将任务相关活动的采集与静息态及结构连接性数据相结合。在实施该流程时，必须牢记应不惜一切代价尽量减少受试者的运动。为此，可在扫描过程中于受试者头部两侧放置枕头，并在扫描期间频繁评估其舒适度，以实现这一目标。