[科普中國(guó)]-局部神經(jīng)活動(dòng)的時(shí)空一致性

時(shí)空一致性概念

新近的研究表明，腦功能獲得既是網(wǎng)絡(luò)的，也是局部的，兩者的有機(jī)結(jié)合成就了大腦的豐富功能。為了界定特定腦區(qū)的局部活動(dòng)，人們提出了特定信號(hào)具有局部一致性的假設(shè)。據(jù)此，已有大量研究者通過(guò)功能磁共振成像技術(shù)，研究靜息態(tài)下的腦功能活動(dòng)情況，并發(fā)展了多種相關(guān)刻畫(huà)方法，如局部一致性ReHo (regional homogeneity) (Zang, Jiang, Lu, He, & Tian, 2004)、整合局部相關(guān)ILC (Integrated local correlation) (Deshpande, LaConte, Peltier, & Hu, 2009)以及局部功能連接密度FCD(local functional connectivity density) (Tomasi & Volkow, 2010)等。這些指標(biāo)都強(qiáng)調(diào)了局部腦區(qū)活動(dòng)的時(shí)間一致性，忽略了可能存在于相鄰時(shí)間段內(nèi)的局部腦區(qū)神經(jīng)活動(dòng)的空間相關(guān)性。最近Dong等提出局部腦功能活動(dòng)可能體現(xiàn)出時(shí)-空兩方面的一致性特征 (Dong et al., 2014)， 即局部體素的時(shí)間相關(guān)和局部體素在相鄰時(shí)間點(diǎn)的空間相關(guān)?；谶@一假設(shè)，Dong等提出了一個(gè)新的指標(biāo)，即局部神經(jīng)活動(dòng)時(shí)-空四維一致性(FOur-dimensional (spatio-temporal) Consistency of local neural Activities, FOCA)去整合局部時(shí)空信息(Dong, et al., 2014)。

fMRI數(shù)據(jù)中的時(shí)空一致性針對(duì)三組功能磁共振成像實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)[靜息態(tài)實(shí)驗(yàn)(33例被試)、靜息態(tài)重測(cè)性實(shí)驗(yàn)(16例被試)和運(yùn)動(dòng)執(zhí)行任務(wù)實(shí)驗(yàn)(26例被試)]進(jìn)行了FOCA分析。在靜息態(tài)下(實(shí)驗(yàn)1)，研究發(fā)現(xiàn)雙側(cè)額下回、額中回、角回、楔葉及楔前葉等腦區(qū)的FOCA值較高; 實(shí)驗(yàn)2證實(shí)了FOCA在個(gè)體內(nèi)(相關(guān)系數(shù)約0.8)和個(gè)體間(相關(guān)系數(shù)約0.6)都有較好的穩(wěn)定性和可重復(fù)性；在實(shí)驗(yàn)3中，相比于靜息態(tài)，在運(yùn)動(dòng)前回與舌回等腦區(qū)，運(yùn)動(dòng)執(zhí)行任務(wù)下FOCA值有顯著增加。這些結(jié)果表明，大腦神經(jīng)活動(dòng)確實(shí)存在局部的時(shí)-空四維一致性。

時(shí)空一致性指標(biāo)的意義以上結(jié)果表明，時(shí)空一致性指標(biāo)（FOCA）能提供有用的神經(jīng)活動(dòng)信息，以幫助我們進(jìn)一步理解腦功能。同時(shí)，F(xiàn)OCA作為一個(gè)新指標(biāo)，也需要在更多的應(yīng)用研究中加以評(píng)估和完善。