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当今社会,人们不健康的饮食习惯及运动锻炼的缺乏,使人们体内长期过剩的热量表现为脂肪的过度累积从而导致肥胖。近些年全球范围内肥胖发病率激增,肥胖已成为全球性严峻的公共健康问题。临床表明,减重手术是短期长期均为有效的肥胖治疗手段。神经影像学研究发现,肥胖引起大脑结构及功能紊乱。减重手术具有逆转大脑结构及功能异常的作用,使其趋向于正常体重者恢复。以往关于肥胖及减重手术的研究主要从局部脑区出发,研究肥胖引起的异常功能连接,从大脑大尺度网络层面探索肥胖相关的静息态网络功能及网络间交互作用的异常还较少。因此,本文基于功能磁共振成像及弥散张量成像,采用独立成分分析(ICA)和功能网络连接(FNC)从静息态网络层面探究肥胖及减重手术引起的大脑静息态网络功能连接及交互作用的变化。(1)针对肥胖引起大脑基底节网络功能连接改变的研究,纳入32名肥胖患者(OB)及正常体重被试(NW)35名。结果发现相比于NW,OB组大脑基底节网络尾状核(CAU)的功能连接强度降低,采用基于种子点的全脑功能连接分析发现CAU与背外侧前额叶皮层(DLPFC)之间功能连接降低。临床指标与差异脑区功能连接强度的相关性分析发现CAU-DLPFC回路降低的功能连接与高卡路里食物渴求呈现显著负相关性。选取上述结果中功能连接强度发生显著变化的CAU区域作为种子点,基于弥散张量成像数据采用概率性白质纤维束追踪技术研究肥胖引起的功能连接变化背后的大脑白质纤维束连接变化,结果显示肥胖患者大脑左侧CAU与左侧DLPFC之间的结构连接(部分各向异性分数(FA)值)显著低于正常被试。这些结果表明肥胖引起奖赏(CAU)-抑制控制(DLPFC)回路的异常(包括结构和功能)导致大脑对食物的奖赏加工处理行为异常及摄食行为抑制控制能力的欠缺。(2)基于上述基底节单一网络的研究,增加被试数量,共纳入OB35名,NW35名,开展了肥胖引起大脑静息态网络功能连接及交互作用异常的研究,结果显示肥胖降低了默认模式网络(DMN)内自我参考相关脑区(VMPFC、PCC/precuneus)、凸显网络(SN)内奖赏相关脑区(dACC)、执行控制网络(ECNs)内执行控制相关脑区(DLPFC、ANG)的功能连接强度,增强了SN与内感受相关(INS)脑区的功能连接强度。进一步的临床指标与差异脑区功能连接强度的相关性分析发现,肥胖患者降低的d ACC的功能连接强度与食物渴求(高/低卡路里)呈现显著负相关性,右侧INS增加的功能连接强度与食物渴求(高卡路里)呈现显著正相关性,左侧DLPFC降低的功能连接强度与食物成瘾值(YFAS)呈现显著负相关性。基于ICA及FNC分析研究肥胖患者四个静息态网络之间异常的交互作用,结果显示,与NW相比,OB中SN和ECNs之间的FNC增加且SN与DMN之间存在异常的因果作用关系,这可能是由于ACC-ANG＿R和INS＿L-INS＿R的功能连接异常导致的。这些结果说明了静息态网络内部功能连接和网络间交互作用的异常导致了对食物的高渴求,对饮食行为控制能力的缺乏(强迫性的过量饮食)及增强的饥饿感(损伤的内感受)。(3)采用ICA方法研究减重手术引起的肥胖患者大脑静息态网络功能连接的变化发现,减重手术增加了肥胖患者大脑基底节网络奖赏加工处理(CAU)相关脑区的功能连接强度,逆转了肥胖患者大脑SN与DMN之间异常的因果作用关系,增强了大脑内感受相关脑区(INS)与自我参照处理相关脑区(VMPFC)的功能连接。这些结果表明,减重手术增强了肥胖患者大脑中与负责食欲相关的奖赏或饥饿调节相关脑区的功能连接,改善了大脑静息态网络间异常的交互使其恢复正常的协调运转。本文从大尺度网络角度,通过研究肥胖引起的大脑静息态网络功能连接的异常及减重手术引起肥胖患者大脑静息态网络功能连接的变化,揭示了肥胖相关的大脑静息态网络功能交互机制及减重手术调节肥胖患者静息态网络功能连接的作用机制,为肥胖的致病机理及减重手术调节机制提供了影像学证据。