随着社会的不断发展和人们物质生活水平的不断提高,人们的饮食结构不断发生变化。由于最近几年一些高热量快餐店(如:肯德基、麦当劳、麦德斯等)的盛行,使得人们生活在一个高糖高热量的社会环境中。同时,由于社会生活压力的增大,使得人们的情绪调节发生异常,对于食物摄取减压方式的依赖程度增加,伴随着运动量减少,造成当今肥胖成为人类健康威胁的重要问题。肥胖可以引起各种代谢疾病,包括心血管疾病、II型糖尿病、癌症、哮喘等多种慢性疾病。不仅构成了人类健康的重大威胁,也给社会经济带来了很大危害。为了减轻当今世界泛滥的肥胖问题,国内外临床已经从不同角度采取了多种治疗方法,然而在众多的肥胖治疗方法中,减肥手术成为治疗肥胖长期有效的方式,但其调节体重的神经生理机制仍不明确。基于以往报道和我们的工作基础,本文借助核磁共振技术,通过设置对照试验从影像学角度解释了手术减肥对肥胖病人中枢神经生理的干预机制,在静息状态和任务状态下找出肥胖中枢靶点和致病机理,为临床治疗提供影像学证据。本文的主要工作和创新点如下:首先,对被试的选取、实验设计、数据采集、数据处理与分析进行了详细介绍。其中,重点讲述了Granger因果方法的原理和具体实现方式。通过对肥胖病人和正常对照组进双样本T检验找到感兴趣区域(ROI),然后利用Granger因果分析方法,刻画出这些存在差异的感兴趣核团之间在肥胖病患者术前和术后一个月以及正常对照组中的因果作用关系。其次,手术减肥对肥胖病人神经生理干预机制的静息态研究。肥胖病人与正常对照组进行比较,大脑核团活性升高的有背单侧前额叶皮质(DLPFC)、眶额叶皮质(OFC)、伏隔核(NAc)、杏仁核(AMY)、脑岛(Insula)、海马(HIPP)、腹侧被盖区(VTA)、壳核(Putamen)等;大脑核团活性降低的有:前扣带(ACC)、腹内侧前额叶皮质(VMPFC)、尾状核(Caudate)、丘脑(Thalamus)。通过Granger因果作用关系的研究发现,肥胖病人OFC对于Insula、HIPP、Putamen、DLPFC、ACC和VMPFC的驱动作用比正常人增强,所有核团的Granger因果的有向连接都作用于DLPFC。肥胖病人术前与术后一个月进行比较,经过减肥手术,Thalamus、Caudate、AMY和VMPFC、VTA活动水平升高;ACC、HIPP、DLPFC、和OFC、Putamen活动水平降低;此外,Insula和NAc的变化不大。通过Granger因果作用关系的研究发现,肥胖病人术后其他核团压制DLPFC的作用降低,包括OFC、VMPFC、Insula和HIPP,OFC对于Caudate、NAc、Insula、AMY、HIPP、Putamen和DLPFC的驱动作用比术前降低。最后,手术减肥对肥胖病人神经生理干预机制的任务态研究。主要研究肥胖患者与正常被试以及手术前后大脑回路对于高卡路里与低卡路里食物图片刺激的奖赏和渴求的脑功能变化;肥胖病人相对于正常人大脑核团在高卡路里食物图片刺激状态下ACC、Putamen、Insula、HIPP和Thalamus活动水平升高,DLPFC活动水平降低;在低卡路里食物图片刺激下,肥胖病人比起正常人大脑正激活区域有HIPP,负激活区域有:ACC、VMPFC和DLPFC。肥胖病人术后一个月相对于术前在高卡路里食物图片的刺激状态下Caudate、AMY、HIPP和Thalamus活动水平降低,ACC、DLPFC和VMPFC活动水平升高;在低卡路里食物图片刺激下,肥胖病人术后一个月HIPP活性降低,抑制控制回路的ACC、VMPFC和DLPFC活动水平升高。此外,基于任务态的对比研究,我们发现了一个重要的有意义核团HIPP。本文通过手术减肥对肥胖病人中枢神经生理干预机制的fMRI研究,从静息状态和任务状态下找出肥胖中枢靶点和致病机理,为临床治疗提供了影像学证据,为相应的治疗措施改善与新型药物研发提供临床实践和理论支持。