中科大影像中心在《Current Eye Research》发表利用静息态fMRI探究 视觉皮层发育关键外恒定性外斜视皮质异常的研究

近日,国际期刊《Current Eye Research》发表了影像中心邱本胜课题组的研究论文 “Cortical Alterations by the Abnormal Visual Experience beyond the Critical Period: A Resting-state fMRI Study on Constant Exotropia”。本课题利用静息态功能磁共振(fMRI)研究方法,探究在视觉发育关键期外发病的恒定性外斜视患者大脑皮层的变化,并进一步探讨这些皮层变化与临床行为学之间的关系,试图揭示恒定性外斜视的神经机制。中心研究生王艳明作为该论文的共同第一作者。
本研究通过对14例恒定性外斜视患者和16例健康对照组进行功能磁共振成像,利用该研究领域常用的ReHo分析方法,比较恒定性外斜视组与正常对照组之间的差异。结果表明,与正常对照组相比,恒定性外斜视患者右侧次级视觉皮层(V2,舌回)的ReHo值显著增加(如图1,红色),同时,左侧BA47(额下回眶部)的ReHo值显著降低(如图1,蓝色)。上述显著性差异脑区在大脑三维皮质表面上的呈现如图2。为了直观量化差异值大小,对存在显著差异脑区的ReHo均值进行统计比较(如图3)。此外,还观察到斜视患者的病程与左侧BA47的ReHo值呈正相关(如图4)。

图1. 恒定性外斜视组和健康对照组的ReHo值存在显著差异。存在显著性差异的区域位于右侧V2(舌回)和左侧BA47(额下回眶部)。红色和蓝色分别表示ReHo升高和降低。

图2. 恒定性外斜视组和健康对照组的ReHo值存在显著性差异脑区在大脑三维皮质表面上的演示。存在显著性差异的脑区位于右侧V2(舌回)和左侧BA47(额下回眶部)。红色和蓝色分别表示ReHo升高和降低。

 图3. 恒定性外斜视组和健康对照组在显著差异脑区的ReHo平均变化值。与健康对照组相比,恒定性外斜视组的右侧V2区域的ReHo值升高,左侧BA47区域的ReHo值下降。

 

图4. 斜视组左侧BA47(额下回眶部)ReHo均值与病程的关系。恒定性外斜视患者的病程与左侧BA47的ReHo均值呈现显著的正相关(r=0.606,P=0.022)。

研究发现,与正常对照组相比,恒定性外斜视患者的ReHo值在右侧V2脑区显著增加,可能反映了该脑区在斜视患者双眼融合功能障碍中的功能补偿。左侧BA47 ReHo值的显著降低,表明了斜视患者的BA47脑区出现功能损伤。值得注意的是,与以往基于功能磁共振的斜视研究没有发现显著差异脑区与患者行为学表现的相关性不同,本研究发现斜视患者的病程与左BA47的ReHo值呈正相关,这可能与斜视患者BA47脑区的功能重塑有关。总的来说,我们的研究首次发现了在视觉发育关键期外的恒定性外斜视患者存在大脑皮层功能变化,表明在视觉发育关键期外的大脑皮层仍具有可塑性。

上述研究得到国家自然科学基金(81300796、81501942、81701665)、中央高校基本科研业务费项目(WK2100230016)的支持。