重度抑郁症（Major　depressive　disorders,　MDD）是一种以认知和情感缺陷为特征的精神障碍疾病。在没有医疗干预的情况下，患者会长期处于悲伤、焦虑、悲观的情绪中，甚至随着病程的发展会出现一定的自杀倾向。目前，抑郁症的诊断主要是通过专业医师根据患者的临床症状、病史以及家族史进行评估，因而该过程不可避免的会受到主观因素影响。另外，当前抑郁症的治疗手段主要有抗抑郁药物治疗、心理治疗和脑刺激治疗，然而治疗效果却因人而异，其中的一个重要原因是当前研究对于抑郁症的病理生理学机制仍不明确。针对以上问题，本论文利用磁共振成像技术，对重度抑郁症从大脑结构、功能网络、功能连接的动态特性、以及跨诊断维度等方面进行了系统研究，主要完成的工作和结果包括：
1）利用F-score和SFS算法对大脑结构特征进行了优选，结合极限学习机（Extreme　learning　machine，ELM）模式识别算法对重度抑郁症结构特征进行分类，可以有效将重度抑郁症患者从健康受试者中鉴别出来，交叉检验得到的分类正确率达到84.6%。另外，通过分析最具分类能力的结构特征，发现重度抑郁症患者的额极、额中回尾部、眶额叶皮质、以及额上回皮层出现了明显萎缩（p　＜　0.05），这些结构异常脑区被认为参与情感处理，可能与重度抑郁症的病理学机制存在一定联系。该研究为重度抑郁症的临床诊断提供了一种客观高效的辅助评估方法，也为重度抑郁症结构相关神经机制的研究提供了新的思路。
2）研究了具有广泛神经连接的大脑岛叶皮层子分区的功能连接分布，发现重度抑郁症患者岛叶皮层子分区与前扣带回皮层、颞上沟和杏仁核之间存在异常升高的功能连接（p　＜　0.01），而与外侧前额叶的功能连接则显著降低（p　＜　0.01），这说明重度抑郁症患者的显著网络、默认网络和中央控制网络之间可能存在功能紊乱的相互作用。另外，通过进一步比较岛叶皮层子分区的功能连接与重度抑郁症症状严重程度之间的相关性，发现背前侧岛叶皮层和腹前侧岛叶皮层与颞顶联合区皮层间的连接性可能与抑郁症的焦虑症状有关（r　＞　0.4；p　＜　0.01）。该研究为深入理解重度抑郁症脑功能网络交互作用的神经机制提供了相关证据。
3）为了进一步探索重度抑郁症引起的脑功能连接动态特性的改变，本文提出了一种全新量化个体大脑功能连接动态灵活度的方法，该方法在组分析水平和个体分析水平都具有较高的可靠性（组内：r　=　0.92；个体内：r　=　0.64），并且包含丰富的个体信息（个体间：r　=　0.19）。研究发现，人脑边缘网络和注意力网络在静息态下具有较高的功能连接灵活度，而默认网络的功能连接模式则相对较为稳定。研究还发现任务处理过程会对脑功能连接灵活度起到调制作用，参与任务处理的相关激活区域会出现功能连接灵活度降低。此外，研究还揭示了重度抑郁症患者的背外侧前额叶皮层和眶额部皮质、以及背前侧扣带回皮层出现的功能连接灵活度异常升高（p　＜　0.05），以及岛叶皮层出现的功能连接灵活度降低（p　＜　0.05）。该研究为脑认知功能动态特性的探索提供了一种新的工具。
4）为了比较重度抑郁症与跨诊断维度精神疾病存在的脑网络异常差异，本研究利用脑功能连接动态灵活度方法对精神分裂症进行了分析，结果显示患者的背外侧前额叶皮层和眶额部皮质出现功能连接灵活度降低（p　＜　0.05），而岛叶皮层的则出现功能连接灵活度升高（p　＜　0.05），这与之前重度抑郁症的结果相反，说明两种疾病在同一区域出现的不同功能连接灵活度变化可能与跨诊断维度症状的差异有关。另外，本章还对两种疾病皮质下核团的功能网络进行了研究，发现皮质下核团与默认网络和控制网络中前额叶区域存在相反的功能连接变化，这可能导致了两种疾病中出现的不同症状。
以上研究结果揭示了部分可能由重度抑郁症引起的大脑结构和功能网络的异常变化，为重度抑郁症的诊断提供了客观的辅助评估方法，也为其病理学机制研究提供了新的理论依据。
本论文的主要创新点概括如下：
1）利用ELM算法建立了重度抑郁症结构特征分类模型，为重度抑郁症的临床诊断提供了一种客观高效的辅助评估方法，利用该模型揭示了重度抑郁症部分结构异常脑区的病理学意义，为重度抑郁症结构相关神经机制的研究提供了新的工具。
2）发现了重度抑郁症大脑岛叶皮层子分区出现的功能连接异常，揭示了重度抑郁症脑功能网络间相互作用的功能紊乱，以及岛叶子分区功能连接与重度抑郁症症状严重程度之间的相关性。
3）提出了一种量化个体大脑功能连接动态灵活度的评估方法，定义了个体信息丰富、可靠性高的全新生物学指标，为脑认知功能动态特性的研究提供了一种新的工具。得到了大脑功能连接灵活度分布，揭示了任务处理过程对大脑功能连接灵活度的调制模式，揭示了重度抑郁症引起的脑功能连接灵活度异常。
4）揭示了重度抑郁症和精神分裂症功能连接灵活度异常与跨诊断维度症状间的关系。发现了重度抑郁症和精神分裂症的皮质下核团功能网络异常，揭示了两种跨诊断维度精神疾病引起的脑网络异常与疾病症状间的潜在关系。