脑结构连接相关的滞后与瞬时动态影响
神经元与认知
2016-02-23 v1
摘要
当代神经成像方法可以阐明人类神经与认知特化的基础，对神经科学和医学具有重要意义。不同的MRI采集在宏观尺度上提供不同的脑网络；扩散加权MRI（dMRI）提供与脑区间平行纤维束相一致的结构连接（SC），而功能MRI（fMRI）解释血氧水平依赖T2*信号的变化，提供功能连接（FC）。理解FC与SC之间即脑动态与结构之间的精确关系，仍是神经科学的一个挑战。为研究此问题，我们采集了静息态数据并构建了相应的SC（其矩阵元素对应于脑区间的纤维数量），将其与通过3种不同方法获得的功能连接矩阵进行比较：探索版结构方程建模（eSEM）的有向依赖、线性相关（C）和偏相关（PC）。我们还考虑了在时间序列中使用滞后相关的可能性；因此，我们比较了eSEM的滞后版本与格兰杰因果（GC）。我们的结果有两个方面：首先，eSEM在与SC的相关性性能上可与C和PC相媲美，但eSEM（而非C或PC）提供了关于功能交互方向性的信息。其次，在远小于采样时间的时间尺度上、由瞬时连接方法捕获的交互，比由滞后分析捕获的慢速有向影响与SC的关系更为密切。事实上，GC和eSEM滞后版本与SC的相关性性能要差得多。我们期望这些结果能为SC与功能模式之间的相互作用提供进一步的见解，这是脑生理与功能研究中的重要问题。
引用
@article{arxiv.1602.06827,
title = {Lagged and instantaneous dynamical influences related to brain structural connectivity},
author = {C. Alonso-Montes and I. Diez and L. Remaki and I. Escudero and B. Mateos and Y. Rosseel and D. Marinazzo and S. Stramaglia and J. Cortes},
journal= {arXiv preprint arXiv:1602.06827},
year = {2016}
}
备注
Accepted and published in Frontiers in Psychology in its current form. 27 pages, 1 table, 5 figures, 2 suppl. figures