iRADIOLOGY | 丙泊酚诱导的中深度镇静调控儿童神经活动：一项功能连接研究

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主要内容

本研究旨在基于静息态功能磁共振成像（rs-fMRI）在儿童群体中全面深入探讨丙泊酚诱导的中深度镇静（PMDS）调节大脑神经活动的机制，并假设PMDS可引发与深度麻醉不同的脑功能连接变化模式。简言之，本研究对PMDS状态和清醒状态获得的儿童rs-fMRI建立了大脑功能连接网络（FCN），并在全局网络和七个功能子网络下分别进行节点通讯、图论属性和网络枢纽识别分析，发现了与成人全身麻醉状态下不同的神经活动，并解释了底层的神经生物学机制，为儿科学和意识研究领域提供了全新见解。

人类神经活动受支持于动态复杂的自发大脑活动的灵活调节，可通过麻醉来进行有效降低。先前的研究已证明成年人全麻期间的底层神经机制，然而丙泊酚诱导的中深度镇静如何调节儿童的神经活动尚不清楚，因此本研究借助rs-fMRI血氧水平依赖信号和基于功能脑网络的对照实验对该问题进行了初步探索。

首先，研究对象为本地医院采集的41名健康儿童（5.10±1.14岁，男/女：21/20），并对PMDS状态和清醒状态下的儿童分别安全扫描rs-fMRI和高分辨率结构MRI脑影像。随后，为每个儿童构建个体化大脑功能连接网络，并将其划分为七个不同的功能子网络来探讨PMDS对功能组织脑网络的影响，包括默认模式网络（DMN）、背侧注意网络（DAN）、显著性网络（SAN）、听觉网络（AUD）、视觉网络（VIS）、皮层下网络（sub）和其他网络（other）。最后，对镇静组（21名）和清醒组（20名）之间的网络通信、图论属性和网络枢纽节点识别进行严格统计分析（t检验，Bonferroni校正）。

研究表明，在PMDS状态下，观察到SUB-VIS、SUB-DAN和VIS-DAN之间以及颞叶、边缘系统和皮层下组织的大脑区域之间的网络通信显著减少。然而，没有观察到丘脑相关通讯的显著降低，这与成年人全麻期间的神经活动有较大差异（图1）。大多数图论属性在镇静组中显著降低，DMN的所有图论特征都展现出显著的组间差异，强调了DMN在处理认知和意识等方面的重要性（图2）。具有不同神经功能的上顶叶皮层没有受到PMDS的较大影响，被确定为功能网络枢纽节点（图3）。尽管儿童在PMDS下的神经活动水平较低，但关键的丘脑相关交流得以维持，网络枢纽上顶叶皮层保持活跃，这与临床实践高度一致，即PMDS下人体仍能感知外部刺激，并可通过声音或触觉唤醒。总之，本研究揭示了丙泊酚诱导的中深度镇静对儿童神经活动的底层调控机制，有望为儿科学和意识领域的临床和科研工作提供一定参考价值。

图1 丙泊酚中深度镇静引起的功能连接网络通讯降低。A功能子网络间通讯变化；B脑区间通讯变化

图2 功能连接全局网络和七个功能子网络在不同意识状态下的图论属性变化。A图论属性全局特征；B图论属性局部特征

图3 功能连接网络在不同意识状态下的枢纽节点识别

作者及单位：

Qiang Zheng¹, Yiyu Zhang¹, Lin Zhang², Jian Wang², Jungang Liu²

1 School of Computer and Control Engineering, Yantai University, Yantai, China 

2 Department of Radiology, Xiamen Children's Hospital, Children'sHospital of Fudan University at Xiamen, Xiamen, China

引用格式：

Zheng, Q., Zhang, Y., Zhang, L., Wang, J. and Liu, J. (2025), Propofol-Induced Moderate–Deep Sedation Modulates Pediatric Neural Activity: A Functional Connectivity Study. iRADIOLOGY, 3: 61-71.

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