神经结构与行为、功能的关系是脑科学关注的核心问题，也是临床神经病学的定位和定性的基础。电子计算机体层扫描(computed tomography，CT)、磁共振成像(magnetic resonance imaging，MRI)技术的问世为局灶性神经损伤的诊断提供了精确的定位和定性信息，但很多非局灶性损伤疾病如神经退行性病、精神性疾病等，普通CT和MRI难以发现显著的结构异常。随着科学发展，新的脑成像技术及数据分析方法，包括弥散张量成像、功能磁共振成像(function magnetic resonance imaging，fMRI)以及基于体素的形态学分析等不断涌现并广泛用于临床，为神经精神疾病的诊断提供了手段，也为脑机制研究提供了机遇。

fMRI原理是利用神经元功能活动引起血氧水平变化导致的血氧水平依赖(blood-oxygen-level dependent，BOLD)的信号差异，对功能相关区域的代谢活动进行研究。fMRI的时间分辨率有限，但空间分辨率高，被广泛用于疾病诊断、功能评价以及脑科学研究中。

一、任务态fMRI

任务态fMRI是指采用组块设计或事件相关实验设计，研究认知功能引起神经元活动后的代谢改变。由于其任务相关、空间定位准确，临床已经广泛用于神经精神疾病术前功能定位和神经功能康复的预测等。语言、记忆任务下的fMRI广泛应用在癫痫及脑肿瘤患者的语言、记忆功能的术前定位，以避免术中损伤语言、记忆脑区，保护患者重要的认知功能。研究显示，蛛网膜下腔出血患者的工作记忆相关的左侧语音加工环路、双侧感觉运动区和右侧背外侧前额叶等皮质区BOLD信号的增强与其后来的记忆功能恢复显著相关，提示fMRI可用作预测认知功能恢复的指标。实际上，神经精神疾病患者常常难以长时间配合完成复杂的认知任务，静息态fMRI在临床上显示了其独特的优势。

二、静息态fMRI

静息态fMRI实际上是特殊的任务态fMRI，受试者在不执行特定任务的条件下，研究“静息状态”下的自发的脑代谢活动，获得包括默认网络、显著网络、额顶控制网络、感觉运动网络等多个脑功能网络的连接信息。由于患者不需执行特定的任务，在幼儿、智能障碍、昏迷麻醉状态下的患者中均可进行研究。静息态fMRI已经成为研究神经精神疾病脑功能的重要手段。

静息态fMRI研究有助于神经退行性病的早期诊断和治疗研究。静息态fMRI研究显示，阿尔茨海默病(Alzheimer’s disease，AD)患者的海马脑区的簇系数显著低于健康对照和轻度认知功能减退(mild cognitive impairment，MCI)患者，其诊断AD的敏感度达72％，特异度达78％。研究表明，额颞叶痴呆患者显著网络的功能连接减弱，而默认网络的功能连接增强。AD患者则表现为默认网络的功能连接减弱，显著网络的功能连接增强。帕金森病患者的静息态fMRI研究显示，尽管早期帕金森病患者的认知功能正常，但其默认网络的连接已经表现出明显的异常，经治疗后，帕金森病患者的默认网络功能连接增强，并与左旋多巴剂量呈正相关，可以预测多巴胺治疗的有效性。静息态fMRI脑网络连接的研究结果不断出现，其可能成为神经退行性病的早期诊断指标，对预测药物治疗有效性也可能有一定参考价值。

静息态fMRI也可以用于癫痫灶的定位。研究显示，癫痫灶在静息状态下的脑功能连接显著增强，提示癫痫灶所在。Zhang等应用图论方法和模式分类确定了致痫网络，对癫痫诊断的敏感度为77.20％，特异度达83.66％。Bettus等则发现基底节功能连接增强是内侧颞叶癫痫的典型表现。这些静息态fMRI方法不仅可以定位癫痫灶，在癫痫术后的预后评估中也能起到重要作用。

静息态fMRI在对昏迷患者意识障碍的客观评估以及预后指标有其独特意义。研究表明默认网络相对完整的昏迷患者预后较好，而默认网络明显缺失的昏迷患者预后较差。此外，静息态fMRI网络连接和神经精神疾病临床症状的严重程度有相关性。偏头痛及多发性硬化的静息态fMRI研究也获得一些临床相关的初步研究结果。

精神疾病的脑结构异常不明显并且无特异性，患者也难以配合任务态fMRI研究，静息态fMRI被广泛应用于精神疾病的机制和临床研究中。研究显示精神分裂症、抑郁症、自闭症、多动症均存在显著的静息网络连接的改变。在精神分裂症研究中，Khadka等发现患者的中脑-小脑网络与额、颞叶-边缘旁网络等后部默认网络连接出现显著异常，而患者及其未病同胞的额叶-丘脑-基底节与感觉运动网络连接均出现异常，提示静息态脑网络的连接异常可能成为精神疾病的内表型，这对精神疾病的脑机制研究、帮助诊断、评判预后以及指导个体化治疗均有重要意义。

三、总结与展望

尽管fMRI在临床上得到广泛应用，但其实质上仍然是对BOLD信号的研究，不能直接反映神经电活动。脑电是直接反映脑的神经电活动，其时间分辨率极高但空间分辨率却不如fMRI。随着脑电和fMRI融合技术的发展和临床应用，神经科学和脑功能的转化医学研究将迎来更多机遇。

中华神经科杂志  2014年4月第47卷第4期

作者：汪凯 张芳芳（安徽医科大学第一附属医院神经内科）