癲癇是以反復(fù)的大腦神經(jīng)元的超同步放電所致的中樞神經(jīng)發(fā)作性功能障礙為特征的一種綜合征。特發(fā)性全面發(fā)作性癲癇(Idiopathicgeneralizedepilepsy,IGE)是一組特殊的病因不明，且沒有確切的病灶所致，以全面發(fā)作為臨床表現(xiàn)的癲癇綜合征。IGE通常占癲癇診斷總數(shù)的20%左右，它又根據(jù)主要發(fā)作特征的差異分為不同的亞類，其中主要包括：失神發(fā)作、肌陣攣發(fā)作和全面強(qiáng)直陣攣發(fā)作。在腦電圖(EEG)記錄上，其特征表現(xiàn)為發(fā)作期和發(fā)作間期出現(xiàn)2~5Hz全面的棘慢波放電(generalizedSpikeandWaveDischarges,SWDs)。廣泛大腦皮層神經(jīng)元的同步異常點(diǎn)燃而放電是其主要病理生理特征，但是到底是誰觸發(fā)了這些大量皮層的同步化活動(dòng)，仍然存在爭議。

腦電圖

EEG是指由電極記錄下的大腦皮層神經(jīng)元節(jié)律性的自發(fā)生物電活動(dòng)。它是大量整齊排列的皮層錐體細(xì)胞突觸后電位的總和。自從1875年英國醫(yī)生RichardCaton(1842-1926)首先報(bào)道了大腦皮層存在電位現(xiàn)象以來，腦電波的震蕩電位逐漸地進(jìn)入了人類研究視野。1935年Gibbs等描述了癲癇患者EEG中存在棘慢波放電現(xiàn)象，以此為標(biāo)志，EEG就用于了癲癇的診斷和臨床管理，持續(xù)至今成為癲癇臨床診治和科研中不可或缺的神經(jīng)成像工具。

EEG能夠提供癲癇放電的時(shí)頻特征，不僅是診斷癲癇的重要手段，也有助于指導(dǎo)用藥、評估預(yù)后和術(shù)前定位。約12%~50%的癲癇患者在初次EEG檢查中可能不能發(fā)現(xiàn)異常，但是重復(fù)EEG記錄、長時(shí)間EEG記錄以及各種誘發(fā)實(shí)驗(yàn)的使用，都有助于提高診斷。此外，由于發(fā)作間期癲癇放電沒有一個(gè)客觀的判定標(biāo)準(zhǔn)，即使經(jīng)驗(yàn)豐富的EEG專家之間也會(huì)對發(fā)作間期放電的判讀存在分歧，因此EEG的解釋要受到判讀者的主觀性限制。在癲癇患者中，EEG能夠記錄到特征性的癲癇放電波形，包括棘波、尖波、多棘波、棘慢波等，通過對這些癲癇波時(shí)域、頻域和空域(空間分布)分析有利于診斷癲癇、區(qū)分癲癇類型。其中有關(guān)時(shí)域和頻域的分析要注意參考電極的影響，不同的參考電極可能得到不同的結(jié)果，新近出現(xiàn)的零參考技術(shù)可以起到規(guī)范相關(guān)分析的作用。精確定位癲癇放電的關(guān)鍵在于確定癲癇放電的起源區(qū)，特別是對于考慮手術(shù)的患者更有價(jià)值。發(fā)作間期、發(fā)作期的EEG記錄以及侵入性皮層EEG記錄的綜合運(yùn)用，對癲癇放電起源區(qū)的定位更有價(jià)值。特別是對于起源區(qū)很靠近語言皮層的情況，皮層記錄既可以確定致癇區(qū)的范圍，也可以區(qū)分起源區(qū)與語言皮層的邊界，更好地保護(hù)患者的語言功能。

結(jié)構(gòu)磁共振成像

MRI的主要依據(jù)是核磁共振這一物理現(xiàn)象，當(dāng)人體至于強(qiáng)靜磁場狀態(tài)下，人體組織內(nèi)的氫質(zhì)子被磁化產(chǎn)生宏觀縱向磁化矢量，在靜磁場中給予的射頻脈沖將改變這種宏觀縱向磁化矢量，進(jìn)而這些質(zhì)子發(fā)生弛豫輻射出射頻信號。成像系統(tǒng)通過收集射頻脈沖和人體組織內(nèi)氫質(zhì)子相互作用的信息，以重建出一份磁共振圖像。MRI能夠?qū)Χ鄠€(gè)組織參數(shù)進(jìn)行成像，如T1、T2、質(zhì)子密度、流速等等，綜合利用這些參數(shù)，MRI能夠很好地顯示人體不同的組織，特別對于軟組織具有較好的對比度，能夠很好地區(qū)分腦灰、白質(zhì)和神經(jīng)核團(tuán)。因此，MRI對于癲癇大腦的成像具有重要意義。

在癲癇中MRI能夠顯示大腦中結(jié)構(gòu)的異常，如海馬硬化、灰白質(zhì)異位癥、發(fā)育畸形等與癲癇有關(guān)聯(lián)的顱內(nèi)病灶；特別針對細(xì)微病灶的顯示優(yōu)于其他成像技術(shù)。例如，僅顯示灰白質(zhì)界限模糊或灰質(zhì)局部輕微增厚等特征的局灶性皮質(zhì)發(fā)育不良病灶，在MRI成像中也能清楚顯示，從而明確癲癇活動(dòng)的起源。但是對于沒有明確病灶和病因的癲癇類型，傳統(tǒng)的MRI診斷價(jià)值受限。近年來發(fā)展起來基于體素的形態(tài)學(xué)分析(Voxel-basedmorphometry，VBM)能夠在像素水平逐一分析結(jié)構(gòu)特征。目前VBM已經(jīng)應(yīng)用于癲癇研究中，例如，有研究應(yīng)用VBM在顳葉癲癇中，發(fā)現(xiàn)海馬、扣帶回、丘腦等區(qū)域灰質(zhì)的損害。在傳統(tǒng)MRI表現(xiàn)為陰性的特發(fā)性癲癇的大腦中，VBM也發(fā)現(xiàn)了細(xì)微的結(jié)構(gòu)異常。這些VBM發(fā)現(xiàn)的結(jié)構(gòu)異常能夠反映癲癇的起源區(qū)，最近，我們在伴有中央顳區(qū)棘波放電的兒童良性癲癇研究中發(fā)現(xiàn)雙側(cè)頂下小葉和輔助運(yùn)動(dòng)區(qū)存在腦灰質(zhì)體積增加，反映伴有中央顳區(qū)棘波放電的兒童良性癲癇的活動(dòng)起源。在IGE中，Bernhardt等發(fā)現(xiàn)丘腦體積的降低以及廣泛大腦皮層變薄。但是不同研究組基于VBM的分析結(jié)果還是存在一些不一致的發(fā)現(xiàn)，如Betting等在失神發(fā)作癲癇患者中發(fā)現(xiàn)丘腦體積增加。有些矛盾的結(jié)果需要收集更多的癲癇患者或者多醫(yī)學(xué)中心的聯(lián)合研究來佐證，以獲得可以重復(fù)的更真實(shí)的結(jié)果。盡管這些結(jié)果不一致，但也證實(shí)了皮層-丘腦環(huán)路中的腦灰質(zhì)存在異常，能夠在一定程度上反映IGE的病理生理機(jī)制問題。當(dāng)然，另外一種可能是這些原因不明的不同類型的癲癇對于皮層-丘腦環(huán)路腦結(jié)構(gòu)的細(xì)微改變具有一定的不確定性，精煉癲癇的亞型進(jìn)行研究有助于發(fā)現(xiàn)一致的結(jié)果。

擴(kuò)散張量磁共振成像

擴(kuò)散張量磁共振成像(DiffusionMRI)是目前唯一能夠在活體上直接測量分子位移擴(kuò)散技術(shù)，能直接反映分子的可游動(dòng)性。擴(kuò)散張量成像(Diffusiontensorimaging，DTI)是利用不同組織內(nèi)水分子擴(kuò)散特征的差異來進(jìn)行成像的方法。擴(kuò)散特征描述的是水分子隨機(jī)熱運(yùn)動(dòng)的物理現(xiàn)象，即布朗運(yùn)動(dòng)。水分子在純凈的液體中自由擴(kuò)散，具有各向同性，擴(kuò)散的平均距離與平均溫度和液體性質(zhì)有關(guān)。在大腦內(nèi)，腦脊液中的水分子具有各向同性的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)，但是在腦實(shí)質(zhì)中水分子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)不僅要受到組織細(xì)胞本身特征(如依附在蛋白質(zhì)分子周圍構(gòu)成水化層的結(jié)合水)的影響，也受到細(xì)胞內(nèi)部及外部結(jié)構(gòu)排列的影響，如細(xì)胞膜、髓鞘、白質(zhì)纖維束等。這些受到約束的水分子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)更傾向于束縛縱向，而很少向束縛的垂直方向運(yùn)動(dòng)。這種有方向依賴性的擴(kuò)散稱為各向異性。Basser等在1994年提出了應(yīng)用多掃描方向的擴(kuò)散張量成像方法來檢測組織內(nèi)水分子的擴(kuò)散情況。通常用來描述擴(kuò)散特征的兩個(gè)主要的指標(biāo)是部分各向異性(Fractionalanisotropy，F(xiàn)A)和表觀擴(kuò)散系數(shù)(Apparentdiffusioncoefficient，ADC)。FA主要反映的是水分子活動(dòng)方向，ADC反映的是水分子的擴(kuò)散活動(dòng)能力，ADC又通常由三個(gè)相互垂直方向上擴(kuò)散系數(shù)的均值，即平均擴(kuò)散系數(shù)(Meandiffusion，MD)來刻畫。在大腦中不同的組織內(nèi)水分子的擴(kuò)散特征差異是擴(kuò)散成像的基礎(chǔ)，尤其在大腦白質(zhì)中具有重要意義。DTI能夠根據(jù)擴(kuò)散的方向及能力實(shí)現(xiàn)對白質(zhì)纖維束的觀察、追蹤，對于白質(zhì)的生理及病理改變比較敏感，被廣泛應(yīng)用于腦發(fā)育、退變及神經(jīng)精神疾病的研究中。

在癲癇中，以前的研究認(rèn)為DTI有助于癲癇病灶的定位。Rugg-Gunn等對部分性癲癇的研究發(fā)現(xiàn)在癲癇起始區(qū)存在DTI參數(shù)異常，認(rèn)為DTI可以幫助明確癲癇起因。因此，DTI可以提供超出其他傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)檢查方式的獨(dú)特定位信息，有助于術(shù)前評估。在顳葉癲癇中也發(fā)現(xiàn)海馬和丘腦的擴(kuò)散參數(shù)異常提示在部分性癲癇中除了癲癇灶之外，丘腦也發(fā)生了微結(jié)構(gòu)的變化。在IGE中也發(fā)現(xiàn)有丘腦、殼核、尾狀核等皮層下神經(jīng)核團(tuán)的FA和MD值的改變。這些擴(kuò)散參數(shù)的改變提示組織結(jié)構(gòu)破壞和細(xì)胞外空間膨脹，可能反映了與癲癇相關(guān)神經(jīng)元損傷所致的微結(jié)構(gòu)改變。

由于DTI能夠在活體上呈現(xiàn)白質(zhì)纖維束的方向和集成度，在癲癇中，DTI也被用來評估白質(zhì)纖維束的特征。在顳葉癲癇中有研究，報(bào)告邊緣系統(tǒng)中的扣帶回和穹窿內(nèi)水分子擴(kuò)散異常。Powell等還發(fā)現(xiàn)在內(nèi)側(cè)顳葉癲癇患者中，與語言區(qū)相連白質(zhì)纖維束出現(xiàn)異常，這一現(xiàn)象可能反映了在顳葉癲癇患者語言功能的重組。在大鼠失神癲癇模型中，應(yīng)用DTI研究發(fā)現(xiàn)胼胝體前部白質(zhì)出現(xiàn)DTI參數(shù)異常，根據(jù)不同癲癇模型間的對比研究者還建議DTI可以作為一個(gè)無創(chuàng)的生物學(xué)指標(biāo)來監(jiān)測治療效果。此外，DTI能夠無創(chuàng)地實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)通路(皮層-脊髓束)、語言通路、視覺通路等成像，在癲癇手術(shù)中，這些重要通路的預(yù)先確定有助保護(hù)患者的重要功能。

功能磁共振

人體組織中，氧合血紅蛋白和脫氧血紅蛋白因分子結(jié)構(gòu)的不同而呈現(xiàn)出不同的磁性特征，氧合血紅蛋白具有抗磁性，而脫氧血紅蛋白具有順磁性。因此，組織中脫氧血紅蛋白是一種天然的內(nèi)源性磁共振成像對比劑。1990年Ogawa等發(fā)現(xiàn)了血氧水平依賴(Bloodoxygenationleveldependent，BOLD)現(xiàn)象。當(dāng)區(qū)域神經(jīng)元被激活，腦組織氧代謝增加由此產(chǎn)生的脫氧血紅蛋白也增加，但是由于血管擴(kuò)張和血流的顯著增加，而導(dǎo)致了局部的脫氧血紅蛋白濃度下降，這時(shí)BOLD信號顯著增高。BOLD敏感的fMRI就是根據(jù)這個(gè)原理，檢測伴隨有腦血流變化的血氧變化來達(dá)到間接地反映神經(jīng)元活動(dòng)的目的。目前作為一種無創(chuàng)的方法，BOLD-fMRI是應(yīng)用最廣泛的一種fMRI檢測模式。在癲癇fMRI數(shù)據(jù)采集過程中需要考慮兩個(gè)影響數(shù)據(jù)質(zhì)量的問題：抗癲癇藥物(AEDs)和患者的狀態(tài)。AEDs要影響腦內(nèi)的代謝活動(dòng)，從而影響癲癇患者的腦網(wǎng)絡(luò)連接，因此最佳的選擇就是以未服藥的新診斷癲癇患者作為研究對象；對于已服藥的癲癇患者，在倫理許可的情況下可以考慮在數(shù)據(jù)采集前24h不服用AEDs，以降低藥物對腦網(wǎng)絡(luò)連接的影響。在IGE中，SWDs對全腦神經(jīng)元活動(dòng)具有一個(gè)同步化過程，這將對腦網(wǎng)絡(luò)活動(dòng)具有明顯的影響，因此對于研究設(shè)計(jì)要考慮發(fā)作活動(dòng)對發(fā)作間期腦網(wǎng)絡(luò)連接的影響。癲癇發(fā)作具有不可預(yù)測性，對于發(fā)作期數(shù)據(jù)的收集具有較大難度。但在發(fā)作期fMRI數(shù)據(jù)采集過程中應(yīng)慎重使用諸如閃光刺激、過渡換氣等臨床常用的誘發(fā)實(shí)驗(yàn)，因?yàn)檫@些誘發(fā)實(shí)驗(yàn)會(huì)對BOLD信號產(chǎn)生額外的影響。

在癲癇的fMRI研究中，語言和記憶相關(guān)的功能網(wǎng)絡(luò)是最常見的研究對象。這些研究主要著眼于語言或記憶功能的偏側(cè)性定義，對于研究癲癇患者，特別是顳葉癲癇患者的語言或記憶功能重組具有非常重要的意義。目前這類研究主要是利用不同的刺激模式激活大腦的相關(guān)區(qū)域，即任務(wù)相關(guān)的fMRI成像技術(shù)，獲得相應(yīng)功能的腦區(qū)；由此研究相應(yīng)功能的偏側(cè)性以及功能區(qū)重組特征。有意思的是利用這種無創(chuàng)技術(shù)定義語言功能偏側(cè)性，與通過侵入性的頸內(nèi)動(dòng)脈戊巴比妥實(shí)驗(yàn)(Wada實(shí)驗(yàn))的結(jié)果高度一致。英國癲癇學(xué)專家Richardson預(yù)測在不久的將來，語言或記憶任務(wù)的fMRI提供的無創(chuàng)手段很可能取代Wada實(shí)驗(yàn)。

靜息態(tài)fMRI成像技術(shù)是另一種常用于臨床研究的fMRI技術(shù)。由于其不需要患者執(zhí)行任何的外界任務(wù)，在臨床上具有較好的可操作性，因而得到了廣泛應(yīng)用。在癲癇中，利用靜息態(tài)fMRI技術(shù)能夠獲得大腦局部的腦BOLD活動(dòng)狀態(tài)，有助于癲癇放電的起源和癲癇機(jī)制研究。目前，靜息態(tài)fMRI研究中，局部區(qū)域一致性(RegionHomogeneity,ReHo)、低頻振蕩幅度(Amplitudeoflowfrequencyfluctuation,ALFF)和功能連接密度(Functionalconnectivitydensity,FCD)是較為常用在像素水平進(jìn)行分析的指標(biāo)。Zhang等在內(nèi)側(cè)顳葉癲癇中發(fā)現(xiàn)海馬區(qū)存在ALFF的改變，提示局部ALFF值能夠反映癲癇活動(dòng)的起源[26]。在家族性癲癇中，Wang等新近發(fā)現(xiàn)，ALFF改變的區(qū)域能夠反映癲癇活動(dòng)機(jī)制[27]。Zhong等在全面強(qiáng)直陣攣發(fā)作的癲癇中發(fā)現(xiàn)小腦-丘腦-皮層通路的ReHo值異常，提示發(fā)作間期癲癇活動(dòng)對這個(gè)環(huán)路的效應(yīng)[28]。FCD是近幾年新發(fā)展起來的局部功能連接指標(biāo)，刻畫每個(gè)像素對全腦所有體素間的功能連接特征，以連接體素個(gè)數(shù)(度)的形式來反映該體素的功特性質(zhì)。有研究在心因性非癲癇性發(fā)作的患者中發(fā)現(xiàn)注意、情感和感覺運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)有顯著FCD改變，這有助于反映該類患者的精神癥狀[29]。近年來，Dong等發(fā)展了一種新的指標(biāo)，刻畫局部神經(jīng)活動(dòng)的四維一致性

同步腦電圖和功能磁共振

1993年Ives等開創(chuàng)性地融合了EEG和fMRI兩種成像模態(tài)。隨著fMRI掃描過程中EEG采集技術(shù)的發(fā)展，使同步EEG-fMRI在神經(jīng)元活動(dòng)電流源定位中的應(yīng)用越來越廣泛。EEG-fMRI提供了一種融合電生理和氧代謝變化的研究方法，反映腦組織內(nèi)神經(jīng)元電活動(dòng)引起的代謝變化。EEG-fMRI結(jié)合了EEG高時(shí)間分辨率和fMRI高空間分辨率的優(yōu)點(diǎn)，在研究腦電節(jié)律及癲癇上有很大的優(yōu)勢。當(dāng)然，要實(shí)現(xiàn)這種優(yōu)勢互補(bǔ)的多模態(tài)成像融合，需要加強(qiáng)融合技術(shù)的發(fā)展。國內(nèi)部分課題組已經(jīng)開展了EEG-fMRI融合技術(shù)研究，已在EEG驅(qū)動(dòng)fMRI成像、fMRI驅(qū)動(dòng)EEG成像以及EEG-fMRI對稱融合技術(shù)上形成了一系列的方法，以促進(jìn)癲癇研究的發(fā)展。在癲癇中EEG-fMRI技術(shù)，能夠在EEG上同時(shí)記錄到癲癇放電活動(dòng)，在fMRI上能夠確定由這些癲癇放電引起的BOLD信號變化區(qū)域，我們可以假設(shè)這些區(qū)域與癲癇放電有關(guān)，包括癲癇起源區(qū)、刺激區(qū)以及播散區(qū)(功能缺失或產(chǎn)生癥狀的腦區(qū))。這些信息對癲癇的起源區(qū)定位、術(shù)前評估以及病理生理機(jī)制的研究等具有一定意義。在部分性癲癇中，癲癇放電引起的典型BOLD活動(dòng)的變化是皮層局灶增加的BOLD活動(dòng)，通常來說，這些激活區(qū)與臨床電生理推測癲癇放電的起源區(qū)域一致。Tyvaert等研究了皮層發(fā)育變異(灰白質(zhì)移位)引起的癲癇患者，發(fā)現(xiàn)異位病灶、病灶周圍皮質(zhì)和遠(yuǎn)離于病灶的部位可以同時(shí)出現(xiàn)激活或負(fù)激活現(xiàn)象。在病理生理上異位灶本身有代謝改變，這樣fMRI的結(jié)果可能意味著癲癇放電不但包括病灶區(qū)還累及了病灶旁皮層區(qū)。此外，在皮層下區(qū)域或者對側(cè)的同源腦區(qū)也出現(xiàn)癲癇放電相關(guān)的BOLD活動(dòng)變化。這些結(jié)果說明部分性癲癇病灶可能并不像臨床電生理所認(rèn)為的那樣局限，來自fMRI的BOLD改變既反映了癲癇放電的起源和刺激區(qū)，也反映了癲癇放電傳播所影響的其他腦區(qū)。因此EEG-fMRI技術(shù)對于手術(shù)結(jié)果具有較高的預(yù)測作用。

在IGE患者的EEG-fMRI研究中，主要的發(fā)現(xiàn)是丘腦和廣泛皮層的BOLD活動(dòng)變化。其中最具代表性的工作是Gotman等利用EEG-fMRI分析了IGE患者大腦的BOLD信號的變化。他們發(fā)現(xiàn)與SWDs相關(guān)的BOLD信號增加(也稱為激活)區(qū)域主要位于雙側(cè)丘腦、額葉中部、島葉和小腦；而降低BOLD信號(也稱為負(fù)激活)出現(xiàn)在前額及頂葉兩側(cè)的對稱腦區(qū)、后扣帶回/楔前葉及左后顳區(qū)。Hamandi等研究了包括原發(fā)性和繼發(fā)性兩類全面發(fā)作性癲癇，也發(fā)現(xiàn)類似SWDs所致的BOLD信號改變模式。這些研究推測丘腦的激活與SWDs的產(chǎn)生和傳播有關(guān)，反映了維持SWDs所必須的皮層下活動(dòng)；額葉皮層、后頂部皮層和后扣帶回/楔前葉則代表了靜息狀態(tài)下腦的基線水平(即：腦功能的“默認(rèn)狀態(tài)”)的活動(dòng)。除了這些直接研究大腦中SWDs引起的BOLD活動(dòng)范式，最近，也有一些工作通過研究癲癇放電引起B(yǎng)OLD活動(dòng)變化的延遲時(shí)間，來推測癲癇放電的起源。Moeller等對失神癲癇的研究，發(fā)現(xiàn)SWDs激活的內(nèi)側(cè)丘腦在SWDs發(fā)生前6s就有BOLD信號增加；而成負(fù)激活的皮層(主要在額頂葉和楔前葉)出現(xiàn)于SWDs前的3~6s；所有患者還顯示尾狀核頭BOLD信號降低，但出現(xiàn)的時(shí)間不固定。研究者推測這些提前出現(xiàn)的BOLD信號變化可能反映了神經(jīng)元活動(dòng)的變化，這些活動(dòng)導(dǎo)致了SWDs發(fā)生；也可能是因?yàn)樯窠?jīng)元活動(dòng)從正常到全面超同步范式的躍遷。Li等也用EEG-fMRI對比研究失神發(fā)作和發(fā)作間期SWDs之間的腦激活差異，發(fā)現(xiàn)丘腦是否激活是一個(gè)重要指標(biāo)。但是，在IGE的研究中，SWDs是源于大腦皮層還是丘腦仍在爭論之中，有關(guān)SWDs的病理生理機(jī)制的研究主要是基于侵襲性動(dòng)物腦電生理或神經(jīng)生化記錄?？傮w而言，EEG-fMRI能夠提供一種無創(chuàng)的方法來確定由癲癇放電引起腦代謝改變的腦區(qū)，這些BOLD活動(dòng)的范式與電生理的結(jié)果匹配，此外還可以通過對比相應(yīng)的BOLD變化的延遲時(shí)間來推測可能的起源。

基于神經(jīng)成像技術(shù)的腦網(wǎng)絡(luò)研究

腦是一個(gè)高度復(fù)雜的系統(tǒng)，它擔(dān)負(fù)著對人體內(nèi)部狀態(tài)的監(jiān)控、調(diào)節(jié)以及對外部世界的警覺、響應(yīng)。功能分離和功能集成是大腦信息處理的兩個(gè)主要原則。功能分離強(qiáng)調(diào)的是人腦不同的腦區(qū)具有相對不同的功能，基于功能分離原則已經(jīng)定義出許多功能固定的腦區(qū)如感覺運(yùn)動(dòng)皮層、語言區(qū)等。功能集成強(qiáng)調(diào)的是不同腦區(qū)間的相互作用和相互協(xié)調(diào)，當(dāng)完成一個(gè)特定的任務(wù)時(shí)往往需要多個(gè)不同腦區(qū)的參與，這些空間上分離的腦區(qū)間的功能上同步化行為具有網(wǎng)絡(luò)特征。根據(jù)現(xiàn)代神經(jīng)成像方式可以從功能層次上和結(jié)構(gòu)層次上來討論大腦網(wǎng)絡(luò)。結(jié)構(gòu)連接和功能連接是腦連接的兩個(gè)主要形式；腦結(jié)構(gòu)連接性表示在不同的神經(jīng)組塊之間的解剖關(guān)聯(lián)，這種關(guān)聯(lián)包括形態(tài)學(xué)的相關(guān)和真實(shí)解剖聯(lián)系；腦功能連接性表示不同的腦區(qū)間功能性關(guān)聯(lián)，這種功能上的關(guān)聯(lián)可以通過功能信號(fMRI、EEG/腦磁圖)的時(shí)域相干或者統(tǒng)計(jì)依賴性來反映。

腦功能網(wǎng)絡(luò)

腦功能網(wǎng)絡(luò)的連接范式是對在不同神經(jīng)元、神經(jīng)元集群或者腦區(qū)之間神經(jīng)活動(dòng)整合的一種動(dòng)態(tài)的直接描述。研究腦功能網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)在最常用的方法是fMRI，近年來，越來越多的研究利用BOLD信號間的時(shí)域相干性來構(gòu)建、研究大腦不同情況下特殊功能網(wǎng)絡(luò)以及不同尺度的全腦網(wǎng)絡(luò)。利用事件相關(guān)fMRI，有研究大腦的特殊功能網(wǎng)絡(luò)連接及有效性連接。應(yīng)用靜息態(tài)fMRI研究發(fā)現(xiàn)，低頻BOLD信號震蕩在空間分離的腦區(qū)間存在高相干度，具有明顯的網(wǎng)絡(luò)行為。Biswal等利用靜息狀態(tài)fMRI研究發(fā)現(xiàn)，體感運(yùn)動(dòng)皮層間的BOLD信號在被試處于靜息不做任何任務(wù)時(shí)依然存在高度的相干性。在這個(gè)開創(chuàng)性工作之后，數(shù)個(gè)靜息態(tài)的腦功能網(wǎng)絡(luò)被發(fā)現(xiàn)、確定，如視覺網(wǎng)絡(luò)、聽覺網(wǎng)絡(luò)、注意網(wǎng)絡(luò)、記憶網(wǎng)絡(luò)、默認(rèn)模式網(wǎng)絡(luò)等。這些研究證實(shí)靜息狀態(tài)的大腦不是“空載(Idle)”，而是存在大量不同的自發(fā)活動(dòng)，而且這些自發(fā)活動(dòng)顯示在多個(gè)腦區(qū)之間存在著高度的相關(guān)。越來越多的文獻(xiàn)已經(jīng)證實(shí)這些靜息態(tài)功能網(wǎng)絡(luò)范式的穩(wěn)健性，但是這些自發(fā)的低頻震蕩的起源迄今也沒有完全地搞清楚?；贐OLD-fMRI的腦功能網(wǎng)絡(luò)主要分析方法有時(shí)域相關(guān)分析、獨(dú)立成分分析(Independentcomponentanalysis)以及聚類分析(Clusteranalysis)等方法。近年來基于靜息態(tài)的功能連接性構(gòu)建了全腦層次的腦網(wǎng)絡(luò)，通過圖論分析顯示人類大腦網(wǎng)絡(luò)具有“小世界特性”。這些研究已經(jīng)顯示大腦功能聯(lián)系是根據(jù)有效局部信息處理和全局信息集成相融合的高效的拓?fù)鋵傩栽瓌t組織化的。

由于癲癇發(fā)作具有復(fù)雜的動(dòng)力過程，發(fā)作前、中、后各個(gè)期間腦內(nèi)電活動(dòng)存在明顯不同。腦區(qū)間的相互作用因不同的癲癇狀態(tài)而出現(xiàn)差異，比如在發(fā)作期發(fā)現(xiàn)腦區(qū)間相互關(guān)聯(lián)的特征，可能在發(fā)作后期或者發(fā)作間期出現(xiàn)改變。由于癲癇發(fā)作的不可預(yù)測性，導(dǎo)致采取發(fā)作期的fMRI數(shù)據(jù)具有較大難度，因此現(xiàn)在大多數(shù)癲癇神經(jīng)成像研究都是著眼于發(fā)作間期的腦網(wǎng)絡(luò)改變?；趂MRI的癲癇腦網(wǎng)絡(luò)分析主要集中在三個(gè)方面：癲癇起源發(fā)作相關(guān)網(wǎng)絡(luò)、癲癇活動(dòng)調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)和癲癇活動(dòng)效應(yīng)網(wǎng)絡(luò)。

2008年Gotman綜述了利用EEG-fMRI技術(shù)在癲癇患者中，得到與癲癇放電同步化相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)，盡管沒有過多地討論這個(gè)網(wǎng)絡(luò)特征，但重要的是用網(wǎng)絡(luò)觀點(diǎn)來對待癲癇的起源和播散。目前，在IGE研究中有比較一致的發(fā)現(xiàn)，即激活區(qū)主要位于丘腦，廣泛的皮層表現(xiàn)為負(fù)激活。只是，在不同類型的IGE又存在不同的核心節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)。Carney等認(rèn)為在兒童失神癲癇中頂葉皮層可能是起源，并且存在一個(gè)由皮層下結(jié)構(gòu)組成的SWDs核心網(wǎng)絡(luò)。Holmes利用EEG發(fā)現(xiàn)在青少年肌陣攣癲癇中可能主要是額頂皮層-丘腦網(wǎng)絡(luò)的異常。在部分性癲癇中，Bettus等應(yīng)用靜息態(tài)fMRI發(fā)現(xiàn)在內(nèi)側(cè)顳葉癲癇患者的顳葉內(nèi)部的癲癇起源網(wǎng)絡(luò)功能連接性降低，而對側(cè)有代償性增高。基于fMRI的BOLD信號還可以獲得反映網(wǎng)絡(luò)信號因果性或者方向性的有效連接性，利用這些方法有助于從因果關(guān)系上推測癲癇的起源。有效連接性的目的是揭示一個(gè)腦區(qū)如何影響其他腦區(qū)。目前主要有兩種方法來獲得有效性連接：動(dòng)態(tài)因果模型(DynamicCausalModeling，DCM)和格蘭杰因果分析(Grangercausalityanalysis，GCA)。前者是通過模型獲得一個(gè)腦區(qū)的活動(dòng)怎樣受到其他腦區(qū)的影響，后者是通過尋找兩個(gè)或多個(gè)腦區(qū)活動(dòng)的相關(guān)來檢測相互影響的特征。利用DCM，Vaudano等在IGE患者中發(fā)現(xiàn)后中線區(qū)的楔前葉皮層對丘腦-額葉皮層網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的SWDs具有關(guān)鍵作用。Hamandi等也在顳葉癲癇患者中發(fā)現(xiàn)了神經(jīng)活動(dòng)從顳葉活動(dòng)區(qū)向其他腦區(qū)傳播的fMRI證據(jù)，并且用DTI獲得這個(gè)有效連接性的結(jié)構(gòu)連接基礎(chǔ)。

在電生理研究中，基底節(jié)中的黑質(zhì)和殼核等核團(tuán)對SWDs具有調(diào)節(jié)作用。通過無創(chuàng)fMRI腦網(wǎng)絡(luò)方法，Luo等研究結(jié)果展示IGE癲癇患者的基底節(jié)腦網(wǎng)絡(luò)比正常對照人群有顯著增強(qiáng)，并且患者在有癲癇放電時(shí)期基底節(jié)網(wǎng)絡(luò)連接性比無癲癇放電時(shí)期更明顯，且這種增強(qiáng)改變會(huì)隨著癲癇活動(dòng)增加而更明顯，這就證實(shí)基底節(jié)網(wǎng)絡(luò)是IGE癲癇活動(dòng)中起到調(diào)節(jié)器的腦網(wǎng)絡(luò)。在對癲癇活動(dòng)的調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)研究中，同時(shí)記錄EEG以明確癲癇活動(dòng)，如發(fā)作間期放電、亞臨床發(fā)作活動(dòng)等，具有重要作用。

在癲癇的效應(yīng)網(wǎng)絡(luò)方面，發(fā)作間期的靜息態(tài)fMRI掃描時(shí)一種常見的成像模式。已有研究報(bào)道IGE患者中“默認(rèn)模式”網(wǎng)絡(luò)(Defaultmodenetwork，DMN)、中央執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)、注意網(wǎng)絡(luò)等靜息態(tài)功能連接降低，反映癲癇活動(dòng)對大腦基本功能和認(rèn)知功能的影響。在顳葉癲癇中發(fā)現(xiàn)，在DMN、知覺網(wǎng)絡(luò)和注意網(wǎng)絡(luò)等都存在功能連接性改變。在這些單個(gè)腦網(wǎng)絡(luò)異常的基礎(chǔ)上，有研究者進(jìn)一步研究癲癇患者功能網(wǎng)絡(luò)間的連接性特征(Functionalnetworksconnectivity，F(xiàn)NC)。在部分性癲癇中FNC損傷呈現(xiàn)出明顯的分級改變，即在功能亞系統(tǒng)內(nèi)，如運(yùn)動(dòng)感知覺等初級系統(tǒng)內(nèi)部FNC沒有顯著改變，而且網(wǎng)絡(luò)間的失連接主要就集中在亞系統(tǒng)之間。在IGE患者中，F(xiàn)NC的主要異常位于DMN、背側(cè)注意網(wǎng)絡(luò)和突顯網(wǎng)絡(luò)之間，這可能反映這些與意識、注意、覺知等相關(guān)網(wǎng)絡(luò)間的異常聯(lián)系與IGE發(fā)作中意識狀態(tài)改變有關(guān)。以全腦的所有腦區(qū)作為節(jié)點(diǎn)，在全腦功能網(wǎng)絡(luò)水平研究癲癇大腦也是較好的選擇。已有研究發(fā)現(xiàn)癲癇的腦網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋵傩缘母淖?。在IGE中，Zhang等發(fā)現(xiàn)原發(fā)性全面強(qiáng)直陣攣性癲癇患者在全局及局部網(wǎng)絡(luò)性質(zhì)均有改變，而且功能-結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)之間還存在失耦合表現(xiàn)。此外，利用事件相關(guān)的fMRI，很多研究者對癲癇患者的語言網(wǎng)絡(luò)、記憶網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)這些重要的功能網(wǎng)絡(luò)收到癲癇影響出現(xiàn)連接異?；蛘吖δ苤亟M。

腦結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)

腦功能和結(jié)構(gòu)是密不可分的，結(jié)構(gòu)連接是功能連接的物質(zhì)基礎(chǔ)。在當(dāng)前的結(jié)構(gòu)MRI研究中，腦結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)成為研究熱點(diǎn)。這里主要介紹兩種基于MRI的結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)研究手段：基于形態(tài)學(xué)的結(jié)構(gòu)腦網(wǎng)絡(luò)研究和基于DTI白質(zhì)纖維追蹤的腦網(wǎng)絡(luò)研究。大腦形態(tài)學(xué)指標(biāo)主要是指大腦的灰質(zhì)密度、灰質(zhì)體積、皮層厚度和皮層表面積等結(jié)構(gòu)信息。使用MRI獲得一組人群的結(jié)構(gòu)磁共振像，然后計(jì)算不同腦區(qū)形態(tài)學(xué)指標(biāo)的相關(guān)系數(shù)，這個(gè)相關(guān)作為網(wǎng)絡(luò)的邊，不同的腦區(qū)作為網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)，這樣就可以建立一組人群基于形態(tài)學(xué)的結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)。目前已有研究者應(yīng)用此方法在不同的形態(tài)學(xué)指標(biāo)基礎(chǔ)上構(gòu)建和研究了正常人群的全腦網(wǎng)絡(luò)特征。He等采用124人的T1結(jié)構(gòu)像數(shù)據(jù)，根據(jù)皮層厚度相關(guān)性建構(gòu)了人腦結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)圖，并發(fā)現(xiàn)該網(wǎng)絡(luò)具有“小世界”特性，其節(jié)點(diǎn)度分布服從指數(shù)截尾的冪律分布。Sanabria-Diaz等采用表面積和皮層厚度結(jié)合的方法在更大的正常人群中(186人被試)構(gòu)建了腦結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，也證實(shí)了其中“小世界”特性。

DTI可以依據(jù)水分子擴(kuò)散特性來進(jìn)行活體無創(chuàng)腦白質(zhì)纖維束的追蹤，所以近幾年主要是研究基于DTI纖維束構(gòu)成的結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)。構(gòu)造網(wǎng)絡(luò)時(shí)，依然選擇不同腦區(qū)作為網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)，腦區(qū)之間是否存在纖維連接，以及纖維束的體積和各向異性等定性和定量指標(biāo)作為網(wǎng)絡(luò)的邊來構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)。Gong等對80名正常被試的擴(kuò)散張量磁共振數(shù)據(jù)，建立了大腦皮層間白質(zhì)纖維網(wǎng)絡(luò)，發(fā)現(xiàn)了這個(gè)網(wǎng)絡(luò)也具備小世界屬性，節(jié)點(diǎn)的度分布服從指數(shù)截尾的冪律分布。與前面基于形態(tài)學(xué)的結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建相比，基于DTI纖維束的網(wǎng)絡(luò)研究方法更具有生理學(xué)意義(邊代表節(jié)點(diǎn)間是否存在白質(zhì)纖維束的聯(lián)系)，既可以在群體上也可以在個(gè)體上研究結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)特征，其應(yīng)用前景更加廣泛，目前已有應(yīng)用于臨床神經(jīng)精神疾病的研究出現(xiàn)。

現(xiàn)有的研究結(jié)果表明，使用DTI纖維束追蹤技術(shù)可以對癲癇患者的認(rèn)知功能網(wǎng)絡(luò)特征(如記憶和語言)進(jìn)行評估。神經(jīng)心理學(xué)評估和fMRI成像研究已經(jīng)證實(shí)顳葉癲癇患者記憶和語言功能的重組。DTI纖維束追蹤技術(shù)研究記憶相關(guān)的結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)單側(cè)顳葉癲癇患者雙側(cè)穹窿和扣帶回的纖維通路受損，具體表現(xiàn)是通路上平均彌散度MD值增加而部分各向異性FA值降低。Kituta等對10例患者術(shù)前和術(shù)后進(jìn)行纖維跟蹤，通過比較發(fā)現(xiàn)DTI的確能夠預(yù)測術(shù)前和術(shù)后視覺的影響。同樣，其他研究也證實(shí)纖維束追蹤技術(shù)能有效地應(yīng)用到腫瘤切除手術(shù)中。

進(jìn)一步通過DTI的纖維束追蹤技術(shù)，建構(gòu)大腦解剖結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，可以發(fā)現(xiàn)癲癇患者腦結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)損傷。Vaessen等采用癲癇患者的DTI并重建了其腦解剖結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)。發(fā)現(xiàn)癲癇患者的大腦結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)也具有“小世界”特性，但是其標(biāo)準(zhǔn)化聚類系數(shù)(聚類系數(shù)與對應(yīng)的隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)比值)顯著增大，網(wǎng)絡(luò)表現(xiàn)出規(guī)則化的趨勢。Xue等也采用DTI的纖維追蹤技術(shù)在兒童失神癲癇患者中構(gòu)建白質(zhì)結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，發(fā)現(xiàn)兒童失神發(fā)作癲癇的默認(rèn)模式網(wǎng)絡(luò)、認(rèn)知控制網(wǎng)絡(luò)等連接的顯著降低；而且全腦大尺度網(wǎng)絡(luò)的連接強(qiáng)度、絕對聚類系數(shù)、全局及局部效率均顯著下降。在皮層下結(jié)構(gòu)、眶額葉區(qū)和邊緣系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)患者腦區(qū)間的纖維連接、腦區(qū)連接強(qiáng)度、效率等降低，并且其子網(wǎng)絡(luò)受損。這些發(fā)現(xiàn)可以作為解剖學(xué)證據(jù)，以對兒童失神癲癇中觀察到癲癇樣放電的功能異常提供支持，有助于更深入地理解失神癲癇的病理生理機(jī)制開辟了新途徑。DTI技術(shù)及纖維束追蹤技術(shù)在癲癇患者的機(jī)制研究和治療方面能夠有令人振奮的作用，但發(fā)作事件對腦白質(zhì)內(nèi)的擴(kuò)散變化，及其對應(yīng)的白質(zhì)網(wǎng)絡(luò)改變?nèi)匀浑y以明了，進(jìn)一步研究可能提高對全面性癲癇發(fā)作生理機(jī)制的理解。

結(jié)語

綜上所述，新興的神經(jīng)成像技術(shù)，特別以多模態(tài)MRI為主的技術(shù)，為癲癇的臨床診斷、定位提供豐富的輔助信息，同時(shí)也為癲癇腦網(wǎng)絡(luò)理論機(jī)制提供了新的影像學(xué)證據(jù)。利用多模態(tài)神經(jīng)成像技術(shù)，有助于提高癲癇術(shù)前評估和治療水平評價(jià)，為癲癇的控制及改善癲癇患者內(nèi)外科治療后認(rèn)知功能做出了貢獻(xiàn)。腦網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展為當(dāng)前癲癇腦成像研究提供了新的視角，轉(zhuǎn)變認(rèn)為癲癇是以腦局部神經(jīng)元結(jié)構(gòu)或功能異常為病因的傳統(tǒng)觀點(diǎn)，發(fā)展出“癲癇腦網(wǎng)絡(luò)”觀點(diǎn)，服務(wù)于臨床。然而，當(dāng)前癲癇神經(jīng)成像研究的臨床轉(zhuǎn)化尚存不足，需要進(jìn)一步推動(dòng)新興的成像應(yīng)用到臨床的評估中，逐步加強(qiáng)醫(yī)學(xué)-工學(xué)之間的學(xué)科聯(lián)系，增強(qiáng)新技術(shù)、新方法的實(shí)用性。