孤独症谱系障碍是一种异质性的神经发育障碍,表现为广泛的社会交往和沟通障碍,伴有重复和刻板的行为模式。孤独症谱系障碍患者的临床特征差异很大,包括不同程度的沟通技巧、运动异常、智力障碍和多种共发病。社交障碍是孤独症谱系障碍的常见症状。虽然针对孤独症谱系障碍的遗传学和神经影像学研究日益增长,但是其发病机制尚不明确,目前也并无统一有效的药物或者治疗方法。尽管如此,遗传学、电生理和神经影像研究都表明大脑异常的神经连接模式可能是孤独症谱系障碍的神经生物学基础。近年来,磁共振成像技术作为一种安全无创的神经影像技术,为我们探究健康发育大脑和疾病状态下大脑的结构和功能提供了重要途径,而基于磁共振成像的脑网络分析方法的发展促进了我们对神经精神疾病大脑组织结构的理解。因此,本论文将借助基于磁共振成像技术的脑网络分析方法,围绕脑发育和脑网络的动态演化等问题,对孤独症谱系障碍患者大脑的功能和结构网络进行研究,以探究孤独症谱系障碍的潜在神经病理机制。主要研究内容包括以下五个部分:1.采用静息态低频振荡幅度方法探究孤独症谱系障碍患者自发性大脑活动从儿童期到成人期的发育轨迹。结果发现,孤独症谱系障碍患者右侧楔前叶和左侧枕中回的低频振荡幅度在发育过程中均显著低于正常对照组。同时,孤独症谱系障碍患者在内侧前额叶皮层的局部自发性大脑活动表现出异常的发育轨迹。此外,这些脑区的低频振荡幅度值与孤独症谱系障碍的社交障碍有关。该研究揭示了与孤独症谱系障碍社交障碍相关的自发性大脑活动的异常发育模式,并强调了默认模式网络在疾病发展中的关键作用。2.采用基于最短路径长度的间接功能连接分析方法,从不同空间尺度上探究孤独症谱系障碍患者在成人期的间接功能连接异常。与健康成人相比,孤独症谱系障碍成人大脑在全脑、半球、网络和节点水平上的间接功能连接比例都明显升高,这些发现与前人在青少年期发现的结果相类似。同时,这些间接功能连接的差异主要存在于较弱、较长距离的边,并且主要集中在网络间的连接。该研究表明孤独症谱系障碍患者大脑中从青少年到成年期一直存在增加的间接功能连接,并表明孤独症谱系障碍患者大脑中降低的功能网络整合。3.采用动态功能连接分析方法,选取右侧前脑岛为种子点,探究孤独症谱系障碍患者右侧前脑岛的动态功能连接状态异常。结果发现,相对正常对照组,孤独症谱系障碍患者右侧前脑岛与默认模式网络的腹内侧前额叶皮层和后扣带皮层区域的连接在部分状态降低,孤独症谱系障碍患者表现出连接降低的状态是与社会认知过程更相关的状态。该研究从动态的角度表明了孤独症谱系障碍患者右侧前脑岛和默认模式网络之间部分受损的静息态功能连接模式,并为孤独症谱系障碍患者社交障碍的潜在神经机制提供了新证据。4.采用动态功能连接密度分析方法,通过将全脑功能连接模式划分为半球内和半球间连接,探究孤独症谱系障碍患者在儿童期的半球内和半球间功能整合动态性。与健康对照儿童相比,孤独症谱系障碍儿童前扣带皮层/内侧前额叶皮层的半球内和半球间动态功能连接密度动态性均增加,梭状回/颞下回的动态功能连接密度动态性均减少。此外,孤独症谱系障碍儿童的感觉运动区域也表现出降低的半球内动态功能连接密度动态性。孤独症谱系障碍儿童对侧动态功能连接密度的异常时间动态性与社交沟通障碍与关。该研究从动态角度证实了孤独症谱系障碍患者社会脑网络区域在儿童期异常的半球内和半球间功能整合,并强调了半球间异常的动态功能整合在孤独症谱系障碍患者社交障碍中的潜在作用。5.采用基于体素的形态学测量方法和结构因果协变网络分析方法,探究孤独症谱系障碍患者在幼儿期的结构发育及结构因果协变网络异常。结果发现,与健康对照组相比,孤独症谱系障碍幼儿的小脑/蚓部和梭状回面孔识别区表现出了异常的灰质发育模式。以梭状回面孔识别区作为种子点构建结构因果协变网络,组间比较结果表明孤独症谱系障碍幼儿的灰质体积,尤其是在社会脑区域,表现出异常的因果协变模式。该研究表明,孤独症谱系障碍患者梭状回面孔识别区在幼儿期经历了异常的神经发育,并强调了该区域对社会脑网络发育的异常影响。