静息态 fMRI 数据的日间变化：一种基于图的分析
神经元与认知
2021-10-13 v1
摘要
昼夜节律同步了多种生理过程，从神经活动和激素分泌到睡眠周期和进食习惯。尽管存在显著的日间变化，在人脑研究中很少记录或分析一天中的时间（TOD）。此外，睡眠-觉醒模式、日间偏好和日间警觉性在个体间存在差异，即所谓的睡眠 chronotype（睡眠类型）。在此，我们对静息态功能 MRI（rs-fMRI）数据进行图论网络分析，以探索早晨与傍晚时段（TOD 效应）之间，以及极端晨型与夜型 chronotype 之间全脑功能网络的拓扑差异。为此，62 名个体（31 名极端晨型，31 名夜型）接受了两次 fMRI 扫描：分别在醒来后约 1 小时（早晨）及其后 10 小时，依据其申报的习惯性睡眠-觉醒模式安排。TOD 显著改变了功能连接（FC）模式，但 chronotype 类别间无显著差异。与早晨时段相比，我们发现傍晚时段的小世界性、模块化、同配性和同步性相对增强，表明功能拓扑更高效。局部度量在白天主要于涉及体感运动、腹侧注意以及默认模式网络的区域发生变化。此外，连接性与枢纽分析显示，体感运动、腹侧注意和视觉网络分别是两个时段中连接最密集的脑区，其中前者在傍晚时段更活跃，后两者在早晨时段更活跃。总之，这些发现表明 TOD 会影响人脑神经影像学中常用的经典分析（如功能连接），应在功能神经影像数据分析中被记录并纳入考量。
引用
@article{arxiv.2110.05766,
title = {Diurnal variations of resting-state fMRI data: A graph-based analysis},
author = {Farzad V. Farahani and Waldemar Karwowski and Mark D Esposito and Richard F. Betzel and Magdalena Fafrowicz and Bartosz Bohaterewicz and Tadeusz Marek and Pamela K. Douglas},
journal= {arXiv preprint arXiv:2110.05766},
year = {2021}
}
备注
39 pages