构建儿童常见良性癫痫多维度数据库:认知评估、sMRI 与 rsfMRI 联合探索脑机制与认知障碍关联

【字体: 时间:2025年02月05日 来源:Scientific Data 5.8

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  当前研究发现儿童常见良性癫痫综合征(BECTs 和 CAE)与认知障碍可能相关,但缺乏多维度数据集。研究人员建立 36 例中国儿童的认知、结构磁共振成像(sMRI)和静息态功能磁共振成像(rsfMRI)数据库。该数据库有助于探究癫痫儿童认知障碍与脑机制关系。

  在儿童的健康成长过程中,癫痫这一常见的神经系统疾病,就像隐藏在暗处的 “捣蛋鬼”,给孩子们的生活带来了诸多困扰。其中,良性癫痫伴中央颞区棘波(BECTs)和儿童失神癫痫(CAE)是两种典型的儿童常见良性癫痫综合征。BECTs 的发病年龄通常在 1 到 14 岁之间,7 - 10 岁是发病高峰期,约占 16 岁以下儿童癫痫病例的 8 - 23%。过往研究发现,患有 BECTs 的孩子存在不同程度的认知障碍,像语言表达不顺畅、注意力不集中、记忆力下降等问题都可能出现。而 CAE 一般在 4 - 10 岁发病,特征是反复出现失神发作,不少患有 CAE 的儿童也被报道存在认知功能障碍,比如注意力难以集中、执行功能异常等,而且有些认知缺陷还会随着时间持续存在。
为了深入了解这些癫痫综合征与认知障碍之间的关系,首都师范大学等研究机构的研究人员开展了一项重要研究。他们建立了一个综合数据库,涵盖认知、结构磁共振成像(sMRI,用于观察大脑的结构形态)和静息态功能磁共振成像(rsfMRI,用于研究大脑在静息状态下的功能连接)数据,这一研究成果发表在《Scientific Data》上。该研究意义重大,为进一步探究儿童癫痫与认知障碍的内在联系提供了有力的数据支持,有助于推动相关领域的研究进展,为临床治疗和干预提供新的思路。

研究人员开展这项研究,主要运用了以下关键技术方法:一是招募符合条件的研究对象,从首都儿科研究所儿科神经内科选取 36 例有典型 CAE 或 BECTs 病史的儿童作为参与者;二是利用西门子 3T MRI 扫描仪采集 3D 结构 MRI 和静息态序列数据;三是进行神经心理学评估,通过 12 项认知测试来评估儿童的认知功能 。

下面来详细看看研究结果:

  1. 参与者信息:36 名参与者(17 名男性和 19 名女性),BECTs 组 12 名男性和 14 名女性,年龄 5 - 16 岁,平均 113.4 个月;CAE 组 5 名男性和 5 名女性,年龄 5 - 10 岁,平均 87.2 个月。所有儿童均经专业儿科神经科医生确诊为癫痫,且在扫描前 1 年至少有过一次癫痫发作,同时排除了其他可能干扰研究的因素。
  2. 数据采集:使用特定的 MRI 扫描仪采集数据,3D 结构 MRI 扫描设定了具体的参数(如 TR = 2530 ms,TE = 2.98 ms 等),静息态 fMRI 采用 GRE - EPI 序列,也有相应的参数(如 TR = 2000 ms,TE = 30 ms 等) 。
  3. 神经心理学评估:通过一系列认知测试评估儿童认知功能,包括选择反应时间、心理旋转、瑞文渐进矩阵等 12 项测试。从测试结果来看,不同癫痫组在各项认知测试中的表现存在差异,比如在选择反应时间测试中,BECTs 组平均反应时间为 605.23(188.79)ms,CAE 组为 652.50(182.01)ms;在心理旋转测试中,BECTs 组调整后的正确试验次数平均为 15.27(8.07)次,CAE 组为 12.40(5.97)次 。
  4. 数据记录与存储:数据集在开放科学框架(OSF)上公开共享,数据按照 BIDS 标准组织,包括 MRI 数据、人口统计学和认知评估信息等,存储在特定的文件和目录结构中。
  5. 技术验证:对原始 MRI 数据进行转换、去面部特征处理,使用相关工具对数据进行验证和质量控制分析,确保数据的可靠性和有效性。像通过 MRIQC 分析成像数据质量,用 FSL 计算静息态功能扫描的平均帧位移(FD)等 。

研究结论表明,研究人员成功建立了包含 36 例中国癫痫儿童认知、sMRI 和 rsfMRI 数据的多维度数据库。这个数据库意义非凡,它为后续研究提供了丰富的数据资源,有助于科研人员利用多模态数据更深入地探索儿童常见癫痫综合征中认知障碍与脑机制之间的关系,对进一步了解癫痫的发病机制、制定更精准有效的治疗策略以及改善癫痫儿童的生活质量都有着重要的推动作用。未来,基于该数据库的研究有望为儿童癫痫的临床诊断和治疗带来新的突破,为癫痫儿童的健康成长带来更多希望。

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