高原环境适应脑机制的结构和功能磁共振研究

结题报告

项目介绍

AI项目解读

基本信息

批准号：
31071041
项目类别：
面上项目
资助金额：
35.0万
负责人：
张家兴
依托单位：
厦门大学
学科分类：
C1108.特殊环境生理与比较生理学
结题年份：
2013
批准年份：
2010
项目状态：
已结题
起止时间：
2011-01-01 至2013-12-31

项目参与者：
杨天和；林建忠；钱兰英；闫晓丹； BharatBiswal；彭珍山；孙迎春；张海燕；黄永霞；
关键词：
脑磁共振高原

项目摘要

高原具有低氧、低压等特殊环境。世居和移居高原人群在呼吸、心血管和血液系统的适应得到了广泛研究。然而，调节这些系统活动的脑机制尚不清楚。申请人前期对移居高原2代以上人群进行的磁共振（MRI）研究显示出脑的适应性改变。本项目运用基于MRI技术的多种分析方法，以移居3千米以上高原环境1年和3年后无慢性高原病(CMS)人群为研究对象，观察他们与CMS患者、平原对照人群及无CMS高原移居返回平原1年人群脑灰质细胞数目、白质纤维完整性、静息和任务刺激状态下细胞功能活动、多个功能脑区之间细胞活动联系和纤维连接以及静息状态下脑内默认网络的差异，并与心、肺机能、认知及语言功能进行相关分析。本项目将在结构、细胞活动和功能连接方面系统地揭示高原环境呼吸和心血管系统获得性适应的脑调节机制，并探明脑的改变对其高级功能的影响及回到平原后脑的脱适应重新调整情况。

结项摘要

高原具有低氧、低压等恶劣环境。移居人群适应高原环境必需产生结构和机能改变，建立起一系列代偿机制。高原环境适应的循环、呼吸和血液系统调节已经比较清楚的阐明。脑是机体感受和控制这些系统活动的高级中枢，高原环境脑的适应性研究有助于揭示这些系统适应性活动的中枢调控机制。本项目利用基于磁共振成像技术的多种分析方法对三类移居青藏高原适应汉族人群脑进行了研究。研究结果显示：（1）在移居高原（2616-4200米）适应汉族人群后代，脑结构改变包括局部脑区灰质体积降低，同时伴有多个脑区代偿性白质纤维连接增强；脑功能适应性包括静息状态下和多种任务刺激时，局部脑区神经细胞活动增强或减弱。另外，脑血流动力反应也发生了适应性改变。（2）在高原（2300-4400米）戍边二年军人，局部脑体积和皮质厚度表现为增加或降低。同时白质多个纤维束显微结构显示为各向异性增加或减小。（3）在登山（6206米）队员，急性高海拔高原暴露仅造成局部白质纤维胞内水肿，纤维结构损伤，而对灰质没有显著影响。另外，本项目也对移居平原生活四年的世居高原（2900-4700 米）藏族15-18岁青少年进行了脑适应研究。与一直居住高原藏族青少年比较，脑结构改变主要在灰质体积。白质多个纤维束各向异性显著增加。总之，我们的研究显示，在各类高原移居适应性人群中，比较一致的发生了结构和功能调整的脑区包括前额叶、岛叶和扣带前回。本项目系统地揭示了移居高原及高原移居平原呼吸和心血管系统适应的脑调节机制。本项目对人类从事高原活动、极地科学考察，甚至对宇宙空间探索都具有重要参考价值。